Son yıllara kadar mineral tozlarının neden olduğu hastalıklar sadece mesleki hastalıklar olarak biliniyordu. Günümüzde ise mineral tozlarının meslekten bağımsız olarak, solunum, sindirim veya cilt yoluyla vücuda girdiği ve vücudun çeşitli organlarında çeşitli hastalıklara yol açtıkları birçok araştırmacı tarafından vurgulanmıştır
İçindekiler
Mineral Tozların Analiz Yöntemleri
Mineraller; doğal bir şekilde oluşan, belirli bir kristal içyapısı ve kimyasal bileşime sahip olan, kendine özgü fiziksel ve kimyasal özellikler içeren katı maddelerdir. Minerallerin analizinde; fizik-kimya-matematik gibi temel disiplinlerden yararlanılmaktadır.
Mineral tozlarının analizi, kristallografi ve tanımlamalı mineraloji olmak üzere iki ana yöntemle yapılmaktadır.
Kristal; kendisini meydana getiren atom veya moleküllerin iç strüktürel yapısının sonucu olarak, düz yüzeylerle sınırlanmış katı cisimdir. Bir yönden mineral kristale eşdeğerdir. Kristallografi; mineralleri oluşturan atom veya moleküllerin iç strüktür yapılarının X-ışınları ile üç boyutlu (uzayda) olarak dizilimlerini incelemektedir. Kristalleşme sıvı bir çözeltide erimiş maddeler ve gazlardan, buharlaşma veya basınç ve sıcaklığın azalması ile başlar. Sıvı soğuyunca atomların hareketi yavaşlar, sonuç olarak kristalin veya amorf katılara dönüşürler. Atomlar üç boyutlu geometrik bir kafes oluştururlar. Bu kafes üç boyutlu yönde eşdeğer düğüm noktalarının dizilimi şeklindedir. Her düğüm noktası bir atom, iyon veya molekülün ağırlık merkezi olarak kabul edilmektedir.
Minerallerin ve tozlarının kimyasal bileşimlerini bulmak için çeşitli teknikler kullanılmaktadır.
X-Işınlarının Difraksiyon Analizi
Bir kristal üzerine X-ışınları düştüğünde, kristali oluşturan atomlar saçılır. Difrakte ışının oluşması için düzgün olarak sıralanmış olan bu atomlardan saçılan dalgaların birbirlerini kuvvetlendirmesi gerekir. İki dalganın birbirini kuvvetlendirmesi içinde aynı fazda olmaları veya faz farkının dalga boyunun tam katlarına eşit olmalıdır. Mineral tozlarının analizinde numune 1 damla aseton ile karıştırılarak bir tarafı kapalı cam içine yerleştirilir. Numune yerleştirilirken, üzerine ikinci düz bir cam ile bastırılır. X-ışınları kamerası tarafından farklı θ açılarına göre difraksiyonlar pikler halinde alınır. Toz numunesinde yüzeyleri taranarak elde edilen pik boyları ölçülür. Mineral karakteristik cetvellerinden kristal tayini yapılır
X-ışınları difraksiyon yöntemleri ile herhangi bir kristaldeki birim hücrenin kesin boyutlarını ölçmek, hücredeki atom sayısını bulmak ve kristal yapısındaki atomların düzenini saptamak mümkündür. Aynı tür minerale ait çeşitli kristallerde, belirli bir yüzün düzlem açısı, bu yüzlerin gelişimleri nasıl olursa olsun sabittir. Kristallerde, sertlik, ısı, elektrik iletkenliği, ısısal genleşme gibi özellikler vardır. Bu özellikler doğrultu ile devamlı değişmektedir. Herhangi bir doğrultuda belirli bir değerleri vardır ve grafik olarak düzgün, yuvarlak ve kapalı bir yüzey şeklinde gösterilebilir. X-ışını toz difraksiyon tekniğini en çok kullanılan diğer iki teknikle karşılaştırıldığında X- ışını hata payının % 2 gibi çok düşük değerde kaldığı görülür. En iyi analiz yöntemi olarak ta önerilmektedir. Özellikle üriner sistem taşlarının analizinde X-ışını toz difraksiyonu ( XRD ) tekniği kullanılmaktadır.
Kristalokimyasal Analiz
Kristal yüzeylerinin dış şekillerine göre, kristale özgü yapıyı tanımlamak ve gelişmiş yüzeylerin tanımına dayanmaktadır. Bu yüzeyler, elementer yüzeylerin maksimum yoğunluktaki düzlemlerine eşdeğerdirler. Bu analiz metodu, kristalin kimyasal bileşimi ile iç ve dış yapı şekilleri, çeşitli fiziksel özellikleri arasındaki ilişkileri ortaya çıkarmakta bir köprü görevini üstlenen yeni bir bilim dalıdır.
Mikroskop Analizi
Polarizen mikroskopta mineral üzerine düşen ışığı yansıtma gücü mikrometrik oküler aracılığı ile ölçülür. Bu özellik; minerallerin sertlik, renk, reaktiflere karşı gösterdiği direnç gibi özelliklerle beraber tanımlanmaktadır. Mikroskop verileri mineralleri tanımlama tabloları veya özel olarak hazırlanmış mineral tayin abakları ile karşılaştırılarak sonuca gidilmektedir.
Isısal Analiz
Mineral toz numunelerin ısınma eğrisini elde ederek, sıcaklığın artması halinde kimyasal (suyunu kaybetme, oksidasyon, redüksiyon, diğer bir polimorfik şekle dönüşüm) ve fiziksel özelliklerinin dönüşümüne bağlı olarak endotermik veya ekzotermik olduğunu tespit etme yöntemidir. Mineral tozlarının analizinde yaygın olarak kullanılan metotların başında gelmektedir. Çok az miktardaki toz numunelerin analizini bu metotla yapmak mümkündür.
Kimyasal Analiz
Toz numuneleri öncelikle kimyasal analiz için hazırlanmaktadır. Binoküler mikroskop altında veya mineral zenginleştirme metotları ile numune yabancı artıklardan arındırılır. Veriler % ağırlık olarak ifade edilerek atomik veya moleküler miktarlara dönüştürülmektedir.
Spektral Analiz
Elementlerin alevde karakteristik bir renk verme esasına dayanan bir analiz yöntemidir. Bu analiz yöntemi her elementin kendine özgü bir ışık çizgisi olduğu prensibine dayanır. Sezyum elementi bu yöntem sayesinde keşfedilmiştir. Mineral tozları üzerine gönderilen ışık izleri hassas kağıt veya fotoğraf kağıdı üzerine kaydedilerek şiddeti ölçülmektedir. Spektral analiz yönteminin diğer bir özelliği ise çok hızlı ve kesin sonuç alınabilmesidir. Bir günde 30 değişik mineral toz analizi yapmak mümkündür.
Radyokimyasal Analiz
Mineral tozları antikatot üzerine yerleştirildikten sonra, X-ışınları gönderilerek ışık çizgileri belirlenmektedir. Spektral analizden farkı X-ışınları tüpünün elektronlarının alınabilmesinin yeterli düzeyde olmasıdır. Bu analiz yöntemi özellikle minerallerdeki nadir toprak alkalilerin tanımı için çok gereklidir. Çünkü bu tür elementlerin kimyasal analizi uzun, yorucu ve problemli çalışmaları gerektirmektedir.
Lüminesans Analiz
Sıcaklık ve basınç altında kristalleştirilen mineral tozlarının katodik ışınların dalga boylarının elde edilmesi esasına dayanmaktadır.
Çamur Analizi
Tozlanma esnasında kimyasal reaksiyona duyarlı kuvars, magnetit, zirkon, turmalin, rutil, kassiterit, altın, platin gibi mineraller bozulmadan kalırlar. Bu yöntem için alınan numuneler yıkanarak konsantreleri elde edilmektedir. Minerallerin gravimetrik, manyetik, mikrokimyasal reaksiyonlar, spektral inceleme, parlatma, mikroskobik özellikler yardımı ile analizleri yapılabilmektedir.
Elektronik Mikroskop Analizi
Dalga boyu daha küçük olan ültraviyole ışıkta geniş immersiyonlu objektifler kullanılır. Boyutu 0.2 µm kadar olan mineral tozları bu yöntemle analiz edilebilmektedir.
Deneysel Analizler
Yapay minerallerin laboratuarda kimyasal ve fizikokimyasal yöntemlerle elde edilmesiyle birlikte bunları doğada oluşum ve kristalleşme koşullarının ortaya konulması açısından son derece önemlidir.