ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์ เรื่อง ชนิดและสมบัติของแร่
แร่ (Mineral) หมายถึง สารที่ประด้วยธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีลักษณะเป็นของแข็งสีต่างๆ และพบในรูปผลึกต่างๆ เช่น แร่ฮีมาไทต์ แร่แมกนีไทต์ แร่ทองคำ แร่ดีบุก เป็นต้น
สมบัติของแร่ หมายถึง สมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิดที่สามารถมองเห็น สัมผัส และพิสูจน์ตรวจสอบได้โดยใช้เครื่องมือง่ายได้แก่
1. รูปผลึก (Crystal) หมายถึง ของแข็งเนื้อเดียวที่มีรูปทรงเหลี่ยมและมุมระหว่างผิวแน่นอน มีผิวหน้าเรียบ โดยจะมีหลายรูปร่าง เช่นรูปลูกบาศก์สี่เหลี่ยม รูปแท่งหกเหลี่ยมด้านเท่า รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน เป็นต้น แร่จะมีรูปผลึกเป็นสมบัติที่เฉพาะตัว บางชนิดมีผลึกสมบูรณ์ ซึ่งหมายถึง ผลึกที่มีเหลี่ยมครบสมบูรณ์จะเกิดขึ้นเมื่อมีเนื้อที่เพียงพอที่จะให้ผลึกโตได้ แร่ส่วนมากแล้วจะมีลักษณะผลึกไม่สมบูรณ์ เนื่องจากมีสารหลายชนิดเกิดปนอยู่ด้วย จึงทำให้สารแต่ละชนิดตกผลึกในเนื้อที่จำกัด ไม่สามารถขยายตัวได้เต็มที่ เช่นแร่สีขาวใส แร่สีขาวขุ่น และดำที่พบในหินแกรนิต ซึ่งมีสารหลายชนิดปนกัน เม็ดทรายในหินทรายเป็นแร่ที่มีลักษณะเป็นเพียงเศษของผลึกเท่านั้น นอกจากนี้การเกิดผลึกที่สมบูรณ์จะเกิดได้ดีเมื่อสารละลายนั้นมีความเข้มข้นพอเหมาะในภาชนะที่อยู่นิ่ง และมีแกนให้ผลึกเกาะ
2. ความแข็ง (Hardness) หมายถึง ความคงทนของวัตถุต่อการขูดขีด แร่ทุกชนิดมีความแข็ง และเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแร่ ถ้านำแร่ 2 ก้อนมาขูดถูกันแล้วปรากฏว่า แร่ก้อนใดก้อนหนึ่งเป็นรอยขูด ส่วนอีกก้อนไม่มีรอยขูด แสดงว่าแร่ที่ไม่มีรอยขูดนั้นจะเป็นแร่ที่มีความแข็งมากกว่า ใช้เปรียบเทียบกับมาตรวัดความแข็งของโมห์ ซึ่งกำหนดให้เพชรมีความแข็งมากที่สุดเท่ากับ 10 ดังนี้
เมื่อใช้ปลายนิ้วสัมผัสแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 1
เมื่อใช้เล็บมือขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 2
เมื่อใช้สตางค์ทองแดงขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 3
เมื่อใช้มีดพับ หรือกระจกขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 4
เมื่อใช้แผ่นกระจกขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 5
เมื่อใช้ตะไบเหล็กขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 6
เมื่อใช้กระเบื้องขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 7-10
3. สี (Color) สัมผัสได้ด้วยการมองเห็น ทำให้สามารถคาดคะเนไว้ก่อนได้ว่า เป็นแร่ชนิดใดก่อนที่จะศึกษาสมบัติในข้ออื่นๆ แร่ส่วนมากมักจะมีสีสวย เช่น แร่ดีบุก มักจะมีสีน้ำตาล หรือดำ
4. สีผงละเอียด (Streak) เป็นสมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิด อาจทำได้โดยนำแร่ขีดลงไปบนแผ่นขูดสีซึ่งเป็นแผ่นกระเบื้องที่ไม่เคลือบ ถ้าแร่นั้นอ่อนกว่าแผ่นขูดสีจะเห็นสีเป็นรอยขีดติดอยู่บนแผ่นขูดสี แต่ถ้าแร่นั้นแข็งกว่าก็จะไม่เห็นสีผงจะต้องใช้วิธีอื่นประกอบด้วย
5. ความวาว (Luster) เป็นสมบัติในการสะท้อนแสงของแร่ แบ่งเป็น 4 ชนิด คือ วาวเหมือนโลหะ วาวเหมือนเพชร วาวเหมือนแก้ว วาวเหมือนมุก
6. การให้แสงผ่าน (Diaphaneity) เป็นสมบัติที่แสงผ่านแร่ได้ จะสังเกตจากบริเวณส่วนที่บางของขอบหรือมุมของก้อนแร่ แร่ที่ยอมให้แสงผ่านได้ดี เช่น แร่ควอทซ์บริสุทธิ์ แร่มัสโคไวท์ เป็นต้นส่วนแร่ที่ยอมให้แสงผ่านได้บ้าง เช่น แร่แคลไซต์ แร่ยิปซัม เป็นต้น และแร่ที่ไม่ยอมให้แสงผ่านหรือทึบแสง เช่น แร่แกรไฟต์ เป็นต้น
7. แนวแตกเรียบ (Clevage) หมายถึง รอยที่แตกเป็นระนาบเรียบตามโครงสร้างอะตอมในผลึกแร่ โดยทั่วไปรอยแตกนี้จะขนานไปกับหน้าผลึกแร่ แนวแตกนี้อาจเป็นระนาบเดียวหรือหลายระนาบก็ได้ ตัวอย่างในภาพด้านล่างนี้ แสดงให้เห็นว่าแร่ไมกา มีรอยแตกเรียบระนาบเดียว แร่เฟลด์สปาร์มีรอยแตกเรียบ 2 ระนาบตั้งฉากกัน แร่เฮไลต์มีรอยแตกเรียบ 3 ระนาบตั้งฉากกัน แร่แคลไซต์มีรอยแตกเรียบ 3 ระนาบเฉียงกัน
สมบัติของแร่ หมายถึง สมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิดที่สามารถมองเห็น สัมผัส และพิสูจน์ตรวจสอบได้โดยใช้เครื่องมือง่ายได้แก่
1. รูปผลึก (Crystal) หมายถึง ของแข็งเนื้อเดียวที่มีรูปทรงเหลี่ยมและมุมระหว่างผิวแน่นอน มีผิวหน้าเรียบ โดยจะมีหลายรูปร่าง เช่นรูปลูกบาศก์สี่เหลี่ยม รูปแท่งหกเหลี่ยมด้านเท่า รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน เป็นต้น แร่จะมีรูปผลึกเป็นสมบัติที่เฉพาะตัว บางชนิดมีผลึกสมบูรณ์ ซึ่งหมายถึง ผลึกที่มีเหลี่ยมครบสมบูรณ์จะเกิดขึ้นเมื่อมีเนื้อที่เพียงพอที่จะให้ผลึกโตได้ แร่ส่วนมากแล้วจะมีลักษณะผลึกไม่สมบูรณ์ เนื่องจากมีสารหลายชนิดเกิดปนอยู่ด้วย จึงทำให้สารแต่ละชนิดตกผลึกในเนื้อที่จำกัด ไม่สามารถขยายตัวได้เต็มที่ เช่นแร่สีขาวใส แร่สีขาวขุ่น และดำที่พบในหินแกรนิต ซึ่งมีสารหลายชนิดปนกัน เม็ดทรายในหินทรายเป็นแร่ที่มีลักษณะเป็นเพียงเศษของผลึกเท่านั้น นอกจากนี้การเกิดผลึกที่สมบูรณ์จะเกิดได้ดีเมื่อสารละลายนั้นมีความเข้มข้นพอเหมาะในภาชนะที่อยู่นิ่ง และมีแกนให้ผลึกเกาะ
2. ความแข็ง (Hardness) หมายถึง ความคงทนของวัตถุต่อการขูดขีด แร่ทุกชนิดมีความแข็ง และเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแร่ ถ้านำแร่ 2 ก้อนมาขูดถูกันแล้วปรากฏว่า แร่ก้อนใดก้อนหนึ่งเป็นรอยขูด ส่วนอีกก้อนไม่มีรอยขูด แสดงว่าแร่ที่ไม่มีรอยขูดนั้นจะเป็นแร่ที่มีความแข็งมากกว่า ใช้เปรียบเทียบกับมาตรวัดความแข็งของโมห์ ซึ่งกำหนดให้เพชรมีความแข็งมากที่สุดเท่ากับ 10 ดังนี้
เมื่อใช้ปลายนิ้วสัมผัสแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 1
เมื่อใช้เล็บมือขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 2
เมื่อใช้สตางค์ทองแดงขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 3
เมื่อใช้มีดพับ หรือกระจกขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 4
เมื่อใช้แผ่นกระจกขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 5
เมื่อใช้ตะไบเหล็กขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 6
เมื่อใช้กระเบื้องขูดแล้วเป็นรอย หมายถึง มีความแข็งประมาณ 7-10
3. สี (Color) สัมผัสได้ด้วยการมองเห็น ทำให้สามารถคาดคะเนไว้ก่อนได้ว่า เป็นแร่ชนิดใดก่อนที่จะศึกษาสมบัติในข้ออื่นๆ แร่ส่วนมากมักจะมีสีสวย เช่น แร่ดีบุก มักจะมีสีน้ำตาล หรือดำ
4. สีผงละเอียด (Streak) เป็นสมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิด อาจทำได้โดยนำแร่ขีดลงไปบนแผ่นขูดสีซึ่งเป็นแผ่นกระเบื้องที่ไม่เคลือบ ถ้าแร่นั้นอ่อนกว่าแผ่นขูดสีจะเห็นสีเป็นรอยขีดติดอยู่บนแผ่นขูดสี แต่ถ้าแร่นั้นแข็งกว่าก็จะไม่เห็นสีผงจะต้องใช้วิธีอื่นประกอบด้วย
5. ความวาว (Luster) เป็นสมบัติในการสะท้อนแสงของแร่ แบ่งเป็น 4 ชนิด คือ วาวเหมือนโลหะ วาวเหมือนเพชร วาวเหมือนแก้ว วาวเหมือนมุก
6. การให้แสงผ่าน (Diaphaneity) เป็นสมบัติที่แสงผ่านแร่ได้ จะสังเกตจากบริเวณส่วนที่บางของขอบหรือมุมของก้อนแร่ แร่ที่ยอมให้แสงผ่านได้ดี เช่น แร่ควอทซ์บริสุทธิ์ แร่มัสโคไวท์ เป็นต้นส่วนแร่ที่ยอมให้แสงผ่านได้บ้าง เช่น แร่แคลไซต์ แร่ยิปซัม เป็นต้น และแร่ที่ไม่ยอมให้แสงผ่านหรือทึบแสง เช่น แร่แกรไฟต์ เป็นต้น
7. แนวแตกเรียบ (Clevage) หมายถึง รอยที่แตกเป็นระนาบเรียบตามโครงสร้างอะตอมในผลึกแร่ โดยทั่วไปรอยแตกนี้จะขนานไปกับหน้าผลึกแร่ แนวแตกนี้อาจเป็นระนาบเดียวหรือหลายระนาบก็ได้ ตัวอย่างในภาพด้านล่างนี้ แสดงให้เห็นว่าแร่ไมกา มีรอยแตกเรียบระนาบเดียว แร่เฟลด์สปาร์มีรอยแตกเรียบ 2 ระนาบตั้งฉากกัน แร่เฮไลต์มีรอยแตกเรียบ 3 ระนาบตั้งฉากกัน แร่แคลไซต์มีรอยแตกเรียบ 3 ระนาบเฉียงกัน