§ 24. Пайдалы геологиялық химиялық қосылыстар

Химия, 7 сынып. Оқулық: Оспанова М.Қ. және т.б. (Мектеп, 2025). 9 тарау: Геологиялық химиялық қосылыстар. 120–124-беттер.

Нені үйренесің

• Жер қыртысындағы басты химиялық элементтерді және олардың үлесін атауды.
• Минералдың не екенін түсіндіріп, әртүрлі агрегаттық күйдегі мысалдар келтіруді.
• Тау жыныстарын магмалық, шөгінді және метаморфтық деп бөліп, олардың қалай пайда болатынын түсіндіруді.
• Адамға әртүрлі жыныстар мен минералдар не үшін керек екенін айтуды.

Ой қозғау

• Өзің тұрған тау неден жасалған? Тастан. Ал тас минералдардан тұрады, минералдар — химиялық элементтердің атомдарынан.
• Қандай тастарды білесің? Мысалы, гранит, мәрмәр, әктас, құмтас, кварц. Бүгін олардың қайдан пайда болатынын білеміз.
• Алмаз бен қарындаш өзегі туысқан ба? Иә: екеуі де көміртек. Айырмашылығы — құрылысында.

💡 Әр тас — химиялық жазба. Оның ішінде табиғат миллиондаған жыл бойы жинаған элементтер «шифрланған».

Тақырыпты талдаймыз

Жер қыртысы неден тұрады

Адамдар жер қыртысын шамамен 15–20 км тереңдікке дейін зерттеген. Бұл — планетаның жұқа «қабығы», бірақ одан көптеген элемент табылған. Ең көп таралған 46 элемент, олардың ішінде 8 басты элемент бар: оттек, кремний, алюминий, кальций, темір, магний, натрий, калий. Олар бірге қыртыс массасының 97,2–98,8 %-ын құрайды.

📌 Екі элемент — оттек пен кремний — қыртыс массасының шамамен 75 %-ын береді. Қалған алты басты элемент өзара тағы 22–23 %-ды бөліседі.

🌟 Алтын, күміс және уран бізге өте маңызды көрінеді, бірақ қыртыста олар өте аз, сондықтан бағасы жоғары. Ал оттек пен кремний сенің қасыңда үнемі бар: құмда, шыныда, сазда, кірпіште.

Минерал деген не

Жер қыртысындағы химиялық элементтердің қосылыстарын минералдар деп атайды. Сөз латын тілінен келген: minera — «кен».

📌 Минерал — жер қыртысында кездесетін табиғи, химиялық құрамы тұрақты, белгілі бір физикалық қасиетке ие біртекті дене.

Қазіргі уақытта шамамен 3 мыңдай минерал белгілі (оқулық бойынша), дегенмен геологтар үнемі жаңаларын тауып жатады. Көпшілігінің құрамы екі элементтен, сирегірек — бірнеше элементтен тұрады:

• ас тұзы (галит минералы) — натрий мен хлор, NaCl;
• магнитті теміртас — темір мен оттек, Fe₃O₄;
• кварц — кремний мен оттек, SiO₂.

Ал бір ғана элементтен тұратын саф (бос күйіндегі) минералдар да бар: алмаз, күкірт, алтын. Табиғатта олар небәрі 40-қа жуық.

🌟 Минералдар тек қатты болмайды. Көмір мен құм — қатты, сынап пен мұнай — сұйық, ал көмірсутектер мен күкіртсутек газы — газ тәрізді.

Минералдарды қалай ажыратады

Геологтар жылтырлығына, түсіне, мөлдірлігіне, қаттылығына, меншікті салмағына қарайды. Қаттылықты өлшеу үшін он минералдан тұратын шкала жасалған: ең жұмсағы (тальк) бастап ең қаттысына (алмаз) дейін. Әр келесі минерал алдыңғыларын сызады.

💡 Тальқты тырнақпен сызуға болады. Алмаз дерлік кез келген тасқа із түсіреді, сондықтан оны бұрғылау тәждері мен кескіштерде қолданады.

Мыңдаған минералдың ішінде ең көп таралғаны — небәрі 40–50 түрі. Бұл — жыныс түзуші минералдар: кварц, гипс, кальцит және басқалар. Тау жыныстары солардан құралады.

📕 Оқулықтағы «Сен білесің бе?» айдарында кварц Жердегі ең көп таралған минерал деп жазылған. Бірақ жер қыртысында ең жиі кездесетіні дала шпаттары, ал кварц екінші орында. Кварц өте көзге түседі (құм, тау хрусталі, аметист), сондықтан «басты» болып көрінеді.

🌟 Сен білесің бе? Алмаз — тек көміртек атомдарынан тұратын ең қымбат минерал. Нағыз алмаз түссіз, ал оған түр-түс беретін қоспалар. Адамға қауіпті минералдар да бар: чароит радиоактивті, ал киноварьдан сынап буы бөлінеді.

Тау жыныстарының үш тобы

Жер қабатын құрайтын барлық тау жыныстары шығу тегіне қарай үш топқа бөлінеді: магмалық, шөгінді және метаморфтық.

Магмалық тау жыныстары. Жер астынан балқып шыққан заттан пайда болған тау жыныстары. Магма (грек. magma — қоймалжың, қойыртпақ) — Жердің терең қойнауында жоғары температура мен үлкен қысым жағдайында түзілетін, газға бай, балқыған отты қоймалжың зат. Суыған кезде ол кристалданып қатады. Мысалы: базальт, гранит, обсидиан.

Шөгінді тау жыныстары. Жер қыртысының беткі қабатында су, жел, мұздық және т.б. сыртқы күштер әсерінен пайда болған жыныстар. Басқа жыныстар бұзылып, сынықтары жиналады да, уақыт өте келе тығыздалып, қатты тасқа айналады. Мысалы: қиыршықтас, сазды тақтатас, әктас. Құмнан құмтас, саздан сазды тақтатас, бордан әктас түзіледі.

Метаморфтық тау жыныстары. Тау жыныстарының құрамы мен қасиетінің өзгеріске ұшырауынан пайда болатын жыныстар. Әктастан мәрмәр, сазды тақтатастан кристалдық тақтатас, құмтастан кварцит пайда болады.

📌 «Метаморфтық» сөзі гректің «айналу» деген сөзінен шыққан: жыныс жер қойнауында температура мен қысым әсерінен өзгеріп, жаңа бейне мен қасиетке ие болады.

Айналу тізбектері

Метаморфтық жыныстар шөгінді жыныстардан пайда болады. «Болған — болды» жұптарын есте сақта.

⚠️ Жиі кететін қате. Минерал мен тау жынысын шатастырады. Минерал — құрамы белгілі бір табиғи «кірпіш» (кварц, кальцит). Тау жынысы — көптеген минералдардан тұратын «қабырға» (гранит, мәрмәр).

Тастар адамның қызметінде

Оқулықтағы 18-кесте әртүрлі жыныстардың құрылыста қалай қолданылатынын көрсетеді.

💡 Әктас дерлік толық CaCO₃-тен тұрады, ал ол қышқылдардан бұзылады. Сондықтан қышқыл жаңбыр әктас пен мәрмәрдан жасалған ескерткіштер мен ғимараттарға өте зиян.

🌟 Қазақстанда әктас пен гранитті құрылысқа өндіреді, ал Каспий маңы мен Атырау жер қойнауы мұнайымен танымал: мұнай да табиғи қосылыс, сұйық «геологиялық» қоспа.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Бірге аула немесе жаяу жүргіншілер жолымен серуендеп, бордюрлер мен баспалдақтар, ғимарат әрлеуі неден жасалғанын анықтап көріңіздер. Көбіне бұл — гранит немесе әктас. Баладан сұраңыз: «Бұл магмалық жыныс па, әлде шөгінді ме?»

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Жер қыртысында ең көп таралған элемент қанша және олардың қаншасы басты? 46 элемент көп таралған, олардың 8-і басты.
• Оттек пен кремний бірге не береді? Жер қыртысы массасының шамамен 75 %-ын.
• Саф минерал қарапайым минералдан немен ерекшеленеді? Ол бір элементтен тұрады (алмаз, күкірт, алтын), ал қарапайымы екі және одан да көп элементтен.
• Шөгінді жыныстар қалай түзіледі? Су, жел және мұздық басқа жыныстарды бұзады, сынықтары жиналып, тығыздалады.
• «Метаморфтық» сөзі нені білдіреді? Айналу: жыныстың жер қойнауында температура мен қысым әсерінен өзгеруі.
• Әктастан қандай жыныс пайда болады? Мәрмәр.

Жаттығуларды шығарамыз

Біліміңді тексер (оқулық тапсырмалары)

№ 1

Жер қыртысының химиялық құрамын сипаттаңдар.

Қалай ойлаймыз. Қыртыс қандай тереңдікке дейін зерттелгенін, қанша элемент барын және қайсысы басты екенін еске түсір.

Жауап үлгісі. Жер қыртысы 15–20 км тереңдікке дейін зерттелген. Онда химиялық элементтер көп, ең көп таралғаны — 46. Олардың сегізі басты (оттек, кремний, алюминий, кальций, темір, магний, натрий, калий) және массаның шамамен 97–99 %-ын құрайды. Оттек пен кремний бірге шамамен 75 %-ды береді.

Жауабы: 46 көп таралған элемент, 8 басты элемент массаның 97,2–98,8 %-ын, ал O мен Si шамамен 75 %-ын құрайды.

№ 2

Минералдар деген не? Минералдарға сипаттама беріңдер.

Қалай ойлаймыз. Алдымен анықтама бер, содан кейін құрамы, саны, агрегаттық күйі және қасиеттері туралы айт.

Жауап үлгісі. Минерал — жер қыртысында кездесетін табиғи, құрамы тұрақты, белгілі бір физикалық қасиетке ие біртекті дене. Бұл — химиялық элементтердің қосылыстары. Шамамен 3 мыңдай минерал белгілі, көпшілігінің құрамы екі немесе бірнеше элементтен тұрады (ас тұзы NaCl, магнитті теміртас Fe₃O₄). Саф минералдар бір элементтен тұрады (алмаз, күкірт, алтын), олар 40-қа жуық. Минералдар қатты (көмір, құм), сұйық (сынап, мұнай) және газ тәрізді (көмірсутектер, күкіртсутек газы) болады. Оларды жылтырлығына, түсіне, мөлдірлігіне, қаттылығына, меншікті салмағына қарай ажыратады. Ең көп таралған, жыныс түзуші түрлері 40–50 шамасында (кварц, гипс, кальцит).

Жауабы: минерал — құрамы мен қасиеттері тұрақты табиғи біртекті дене; олар саф және күрделі, қатты, сұйық, газ тәрізді болады.

№ 3

Тау жыныстары қалай жіктеледі: а) магмалық тау жыныстары; ә) шөгінді тау жыныстары; б) метаморфтық тау жыныстары ұғымдарын сипаттаңдар. Олардың қолданылуы туралы әңгімелеңдер.

Қалай ойлаймыз. Әр түрі үшін: қалай түзіледі, мысалдары, қайда қолданылады (кесте бойынша).

Жауап үлгісі. Тау жыныстарын шығу тегіне, яғни қалай пайда болғанына қарай үш топқа бөледі.

• а) Магмалық. Терең қойнауда жоғары температура мен қысымда магма балқымасы кристалданғанда түзіледі. Мысалдары: базальт, гранит, обсидиан. Гранитті берік құрылыс және әрлеу тасы ретінде қолданады.
• ә) Шөгінді. Жер қыртысының бетінде су, жел, мұздық әсерінен басқа жыныстардың сынықтарынан түзіліп, кейін тығыздалады. Мысалдары: қиыршықтас, сазды тақтатас, әктас, құмтас. Әктас пен құмтас құрылысқа жұмсалады.
• б) Метаморфтық. Қасиеті мен құрылысы өзгерген жыныстар: әктас мәрмәрға, сазды тақтатас кристалдық тақтатасқа, құмтас кварцитке айналады. Мәрмәрды әрлеуге және құрылысқа, тақтатасты шатырға қолданады.

Жауабы: магмалық, шөгінді, метаморфтық; сипаттамалары жоғарыда: магмалық — магмадан (гранит), шөгінді — тұнбалардан (әктас), метаморфтық — өзгерген жыныстар (мәрмәр, тақтатас).

№ 4

Өздеріңе берілген кварц, тас тұзы, таскөмір, мәрмәр, бор үлгілерін зерттеңдер. Дәптерге кесте сызып, олардың сипаттамаларын жазыңдар (тау жынысы, жыныстың типі, түсі, жылтырлығы, қаттылығы, мөлдірлігі).

Қалай ойлаймыз. Үлгілеріміз жоқ, сондықтан типтік қасиеттерін береміз. Сабақта нағыз үлгілермен салыстырып көр.

Шешуі.

Жауабы: кесте жоғарыда толтырылған (мәндері типтік; сабақта үлгілермен салыстыр).

Жұмбақ тапсырмалар

№ 5

Жұмбақ 1. Металдардың барлығы дерлік қатты заттар. Бірақ бұл металл сұйық, оны көбіне термометрге құяды, оның 1 л-нің салмағы 13 кг. Ол қатты күйге ауысу үшін −39 °C аяз керек. 357 °C-та қайнап, улы буға айналады. Бұл қандай металл?

Қалай ойлаймыз. Бөлме температурасында сұйық болатын жалғыз металл. Тығыздығы да (13 кг литрде, яғни 13 г/см³-тан астам) көмектеседі.

Шешуі. Барлық белгілер (сұйық, өте ауыр, −39 °C-та қатады, улы бу, термометр) сынапқа, Hg, сәйкес келеді.

Жауабы: сынап.

💡 Сынап қауіпті, сондықтан сынған сынап термометрін қолмен ұстауға да, шаңсорғышпен жинауға да болмайды. Үлкендерге айтып, арнайы қызметті шақыр.

№ 6

Жұмбақ 2. Ресейде болған неміс саяхатшысы былай деп жазды: «Бұл тас жұқа қабаттарға бөлінеді, содан кейін одан терезелер жасайды». Бұл шыны қымбат болды, оны тек байлар ғана сатып ала алатын. Ресейде терезені неден жасаған?

Қалай ойлаймыз. Мөлдір жұқа табақшаларға жіктелетін минерал керек.

Шешуі. Мұндай қасиет слюдада бар: ол жұқа мөлдір қабыршақтарға оңай бөлінеді. Содан «слюда» терезелерін жасаған.

Жауабы: слюдадан.

№ 7

Жұмбақ 3. Бір күні императорға белгісіз адам келіп, күмістей ақ, өте жеңіл металдан жасалған тостағанды сыйға тартты. «Оны неден жасадың?» — деп сұрады император. «Саздан», — деп жауап берді шебер. «Саз барлық жерде кездеседі ғой, одан мынадай металл алу мүмкін бе?» — деп император таңданды. Қазынасындағы асыл металдардың құнын түсірмеу үшін ол шеберді өлім жазасына кесті. Тостаған қандай металдан жасалған еді? Ал металл қандай саздан алынған?

Қалай ойлаймыз. Кең таралған «саздан» (оксидтен) алынатын жеңіл күмістей металл — алюминий.

Шешуі. Бұл — алюминий. «Саз» деп глиноземді (алюминий оксиді Al₂O₃) айтады: одан алюминий алынады, ол сазда және бокситтерде бар. Боксит — алюминий кені (§ 25).

Жауабы: алюминий, ал «саз» — глинозем (алюминий оксиді Al₂O₃, боксит).

🌟 Аңызға сәйкес, император Тиберий алюминий алтын мен күмістің құнын түсіреді деп қорқып, шеберді өлтіруге бұйырған. Тарихшылар бұған күмәнданады, бірақ оқиға әдемі.

№ 8

Жұмбақ 4. Кәсіпкер Демидов І Петрге күмістей ақ дастарқан сыйға тартқан. Дастарқанның ғажайып қасиеті — отқа жанбайды. Дастарқан отқа төзімді жіңішке күміс жіптерге қолмен тарқатуға болатын минералдан жасалған еді. Дастарқанның қандай минералдан жасалғанын анықтаңдар.

Қалай ойлаймыз. Жанбайтын, жіңішке талшықтардан тұратын минерал — асбест.

Шешуі. Асбест жанбайды және жіңішке иілгіш талшықтарға бөлінеді, одан отқа төзімді маталар тоқыған.

Жауабы: асбесттен.

📌 Қазір асбест шаңының өкпеге қауіпті екені белгілі, сондықтан оны қолдану шектелген.

№ 9

Жұмбақ 5. «24 сарбаз бірдей болатын, ал 25-сарбаздың бір аяғы жоқ еді. Соңынан құйылған сарбазға аздап металл жетпей қалған болатын». Г.Х. Андерсеннің бұл ертегісі естеріңде ме? Сарбаздар қандай металдан құйылған?

Қалай ойлаймыз. «Берік қалайы сарбаз» ертегісін еске түсір.

Шешуі. Андерсен ертегісінің кейіпкері — қалайы сарбаз. Қалайы оңай балқиды, оны қалыпқа құю ыңғайлы.

Жауабы: қалайыдан.

Жадынама

• Минералдарды жылтырлығына, түсіне, мөлдірлігіне, қаттылығына қарай ажыратады.
• Минерал — «кірпіш», тау жынысы — минералдардан тұратын «қабырға».
• Әктас → мәрмәр, сазды тақтатас → кристалдық тақтатас, құмтас → кварцит.
• Әктас пен мәрмәр қышқыл жаңбырдан бұзылады.
• Алмаз — тек көміртектен тұратын ең қымбат минерал.

Шағын тест