Skorupa ziemska to najbardziej zewnętrzna część naszej planety. Stanowi sztywną i twardą część litosfery, zbudowaną ze skał. Najważniejsze pierwiastki, które ją tworzą to: tlen (45 %), krzem (27 %), a także wapń, magnez, sód i potas.
Surowcami mineralnymi określa się skały oraz minerały, z których te skały są zbudowane, znajdujące zastosowanie w przemyśle.
Minerały to jednorodne ciała stała o określonej budowie fizycznej i chemicznej. Mogą być złożone z pierwiastków występujących w stanie wolnym, jak i ze związków chemicznych.
Skały wapienne.
Skały wapienne to skały osadowe złożone przede wszystkim z minerału : kalcytu. Związkiem chemicznym budującym skały wapienne jest węglan wapnia (CaCO3). Główne odmiany skał wapiennych to:
- wapień
- kreda
- marmur
Węglan wapnia (CaCO3) jest substancja trudno rozpuszczalną w wodzie, za to dobrze rozpuszczalną w wodzie zawierającej tlenek węgla (IV):
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
Rozpuszcza się pod wpływem działania kwasów, a wydzielający się w tej reakcji kwas węglowy łatwo ulega rozkładowi na dwutlenek węgla oraz wodę. Dzięki pojawiającym się pęcherzykom powietrza (CO2), które powodują mętnienie wody wapiennej, można zidentyfikować skałę wapniową:
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2CO3
H2CO3 → H2O + CO2↑
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Tlenek wapnia (CaO) - czyli substancja zwyczajowo nazywany wapnem palonym, to biały higroskopijny proszek, który otrzymuje się w wyniku prażenia węglanu wapnia w temperaturze ok. 900ºC w tzw. wapiennikach.
CaCO3CaO + CO2↑
Wapno palone znajduje zastosowanie w produkcji nawozów sztucznych, środków owadobójczych, przemyśle szklarskim oraz do otrzymywanie wapna gaszonego.
Wodorotlenek wapnia (Ca(OH)2) - czyli substancja zwyczajowo nazywana wapnem gaszonym, to biały proszek, wykorzystywany w budownictwie, powstaje w rekcji wapna palonego z wodą:
CaO + H2O → Ca(OH)2 w reakcji tej wydzielają się duże ilości ciepła
Tak otrzymane wapno gaszone miesza się z wodą oraz piaskiem, otrzymując zaprawę murarską (wapienną), którą wykorzystuje się do łączenia cegieł oraz pustaków. Zaprawa wysycha oraz twardnieje pod wpływem ciepła oraz dwutlenku węgla zawartego w powietrzu.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O
Skały gipsowe:
Skały gipsowe to skały osadowe pochodzenia chemicznego. Ich dwie podstawowe odmiany, tworzące minerały to:
- anhydryt - czyli bezwodny siarczan (VI) wapnia (CaSO4)
- gips krystaliczny - czyli dwuwodny siarczan (VI) wapnia (CaSO4∙2 H2O)
W wyniku ogrzewania w temperaturze ok. 120-130 ºC gips krystaliczny przechodzi w gips palony, który jest wykorzystywany do otrzymywania zaprawy gipsowej.
2 (CaSO4∙2 H2O) (CaSO4)2∙H2O + 3 H2O
Zaprawę gipsową otrzymuje się przez rozpuszczenie gips palonego w wodzie. Twardnieje i sztywnieje ona, gdy wyparuje w niej nadmiar wody. Służy m.in. do unieruchomiania złamanych kończyn.
(CaSO4)2∙H2O + 3 H2O → 2 (CaSO4∙2 H2O)
Skały zawierające krzem:
- granit
- gnejs
- skaleń
- mika
Krzem w skałach zawarty jest głównie w postaci tlenku krzemu (IV) lub soli krzemowych. Jest składnikiem takich minerałów jak: kwarc (ametyst, cytryn, kryształ górski, agat, jaspis), czy piasek
Skały znajdują zastosowanie w przemyśle szklarskim oraz budowlanym.
Metale w przyrodzie występują w stanie wolnym (np. srebro, złoto) oraz w postaci rud metali (np. żelazo, miedz). Rudy to skupiska minerałów zawierających metale w postaci związków chemicznych.
Żelazo:
Istnieją dwie rudy żelaza: hematyt (tlenek żelaza (III) - Fe2O3) oraz magnetyt (mieszany tlenek żelaza (II) i (III) - Fe3O4), z których przemysłowo pozyskuje się żelazo na drodze elektrolitycznej lub w procesie wielkopiecowym.
Węgiel:
Węgiel jest bardzo ważnym surowcem energetycznym dla człowieka. Znajduje zastosowanie jako opał, , w produkcji nawozów sztucznych, syntezach organicznych. Pozyskuje się go ze złóż, jakie tworzy, o różnej zawartości węgla:
- antracyt (95 %)
- węgiel kamienny (85 %)
- węgiel brunatny (70 %)
- torf (60 %)