В
большинстве своем минералы плохо проводят электричество (обладают малой
электропроводностью), исключение составляют самородные металлы – золото, медь,
серебро и др., сульфиды, некоторые оксиды (магнетит) и графит, удельное
сопротивление которых менее 10 Ом · м.
По своим
электрическим свойствам минералы делятся на следующие группы: проводники и
непроводники. Некоторые ученые, однако, подразделяют первую из этих групп на
собственно проводники и полупроводники. Электрические свойства многих минералов
можно непосредственно связать с характером химической связи в их структурах.
Так, проводниками являются минералы с металлической связью, а непроводниками (которые
также называются диэлектриками или изоляторами) – минералы с ковалентной или
ионной связью. Самородные металлы – медь, золото, железо, серебро, платина –
проводники; некоторые из сульфидов и оксидов – полупроводники, почти все другие
минералы – непроводники.
Ряд
минералов обладает электронной и ионной проводимостью, например сульфиды –
пирит, марказит, халькопирит, борнит, сфалерит и др. В поверхностных зонах руд,
смоченных грунтовыми водами на контактах зерен сульфидов возникают
микрогальванические элементы – возникает ЭДС (электродвижущая сила). Это
вызывает химические реакции на контактах зерен.
На
использовании электрических свойств минералов основаны различные методы
электроразведки месторождений полезных ископаемых – методы сопротивления,
естественного электрического поля, заряженного тела, вызванной поляризации и
др.
Электропроводность
минералов может изменяться в зависимости от давления и температуры. В некоторых
непроводящих минералах можно вызвать появление электрического заряда, изменяя
их температуру или подвергая их направленному давлению.
Пьезоэлектрики– это минералы с
полярными направлениями в их кристаллах (обусловленными структурой). При
растяжении – сжатии кристаллов-диэлектриков вдоль полярной оси возникает ЭДС
(прямой эффект). Если же к концам полярной оси приложить переменное
электрическое поле, кристалл начнет сжиматься и расширяться вдоль полярной оси
(обратный эффект). Известно более 1200 веществ – пьезоэлектриков. Наиболее
сильно этот эффект проявляется в кварце, а из искусственных веществ – в сегнетовой
соли NaKC4H4O6 · 4H2O, титанате
бария BaTiO3.
Пьезоэлектричество было открыто в 1880 г. братьями Пьером и Жаком Кюри, которые
наблюдали возникновение положительного и отрицательного заряда на
противоположных концах кристаллов кварца, который сдавливался в определенных
направлениях. Через год обнаружили обратный эффект. Применение этому «фокусу»
нашлось во время первой мировой войны, когда начали проводиться эксперименты по
обнаружению звуковых волн, исходящих от подводных лодок, с помощью пластинок
пьезоэлектрического кварца.