Криолит

Криолит
Криолит
	Криолит из Ивиттуута, Гренландия.
Общий
Категория	Галоидный минерал
Формула ; (повторяющаяся единица)	Na3AlFNa3AlF6
Имеет символ IMA.	CRl
Классификация Штрунца	3.CB.15
Классификация Дана	11.6.1.1
Кристаллическая система	Моноклиника
Кристаллический класс	Призматический (2/м) ; (тот же символ HM )
Космическая группа	Р2 1 /н
Элементарная ячейка	а = 7,7564(3) Å, ; б = 5,5959(2) Å, ; с = 5,4024(2) Å; β = 90,18°; Z = 2
Идентификация
Формула массы	209.9 g mol −1
Цвет	От бесцветного до белого, а также коричневатого, красноватого и редко черного цвета.
Кристальная привычка	Обычно массивный, крупнозернистый. Редкие кристаллы имеют изометрическую и псевдокубическую форму.
Твиннинг	Очень распространенный, часто повторяющийся или полисинтетический с одновременным возникновением нескольких законов-близнецов.
Расщепление	Ничего не наблюдалось
Перелом	Неровный
упорство	хрупкий
шкала Мооса твердость	от 2,5 до 3
Блеск	От стекловидного до жирного, перламутрового цвета {001}
Полоса	Белый
прозрачность	От прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес	2,95–3,0.
Оптические свойства	Двухосный (+)
Показатель преломления	n α = 1,3385–1,339, n β = 1,3389–1,339, n γ = 1,3396–1,34
Двойное лучепреломление	δ = 0,001
угол 2В	43°
Дисперсия	r < v
Температура плавления	1012 °С
Растворимость	Растворим в AlCl 3 растворе , растворим в H 2 SO 4 с выделением HF, который ядовит. Нерастворим в воде.
Другие характеристики	Слабо термолюминесцентный. Небольшие прозрачные фрагменты становятся почти невидимыми, если их поместить в воду, поскольку ее показатель преломления близок к показателю преломления воды. Может флуоресцировать интенсивно желтым цветом в SWUV, с желтой фосфоресценцией и бледно-желтой фосфоресценцией в LWUV. Не радиоактивный.
Ссылки

Криолит ( Na ₃ Al F ₆ , гексафторалюминат натрия ) — редкий минерал , обнаруженный в некогда крупном месторождении Ивиттуут на западном побережье Гренландии , промышленно добываемом до 1987 года. ^[8]

Он используется при восстановлении («плавке») алюминия, борьбе с вредителями и в качестве красителя.

История

Криолит был впервые описан в 1798 году датским ветеринаром и врачом Педером Кристианом Абильдгаардом (1740–1801); ^[9]^[10] он был получен из его месторождения в Ивигтуте (старое написание) и неподалеку от Арсук-фьорда на юго-западе Гренландии. ^[11] Название происходит от греческих слов κρύος (криос) = мороз и λίθος (литос) = камень. ^[12] Компания по производству соли Пенсильвании использовала большое количество криолита для производства каустической соды и фтора соединений , включая плавиковую кислоту , на своем заводе в Натроне, штат Пенсильвания , и на своем интегрированном химическом заводе в Корнуэллс-Хайтс, штат Пенсильвания , в течение 19 и 20 веков. ^{[ нужна ссылка ]}

Исторически он использовался в качестве алюминиевой руды, а затем при электролитической переработке богатой алюминием оксидной руды боксита (который сам по себе является комбинацией минералов оксида алюминия, таких как гиббсит , бемит и диаспор ). Трудность отделения алюминия от кислорода в оксидных рудах была преодолена за счет использования криолита в качестве флюса для растворения оксидных минералов. Сам чистый криолит плавится при 1012 ° C (1285 K ) и достаточно хорошо растворяет оксиды алюминия, что позволяет легко извлекать алюминий электролизом . И для нагрева материалов, и для электролиза по-прежнему требуется значительная энергия, но это гораздо более энергоэффективно, чем плавление самих оксидов. Поскольку природный криолит в настоящее время слишком редок, чтобы его можно было использовать для этой цели, синтетический фторид алюминия и натрия производят из обычного минерала флюорита . ^{[ нужна ссылка ]}

В 1940 году, перед вступлением во Вторую мировую войну, Соединенные Штаты приняли участие в защите крупнейшего в мире криолитового рудника в Ивиттууте, Гренландия, от попадания под контроль нацистской Германии. ^[13]

Исходные местоположения

Помимо Ивиттуута , на западном побережье Гренландии , где криолит когда-то был найден в коммерческих количествах, небольшие месторождения криолита также были обнаружены в некоторых районах Испании , у подножия Пайкс-Пик в Колорадо , в карьере Франкон недалеко от Монреаля в Квебеке , Канада и также в Миаске, Россия . ^[14]^[15]

Использование

Расплавленный криолит используется в качестве растворителя оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ) в процессе Холла-Эру , используемом при рафинировании алюминия . Снижает температуру плавления оксида алюминия с 2000–2500 °С до 900–1000 °С и повышает его проводимость. ^[16] что делает добычу алюминия более экономичной. ^[17]

Криолит используется как инсектицид и пестицид . ^[18] Его также используют для придания фейерверкам желтого цвета. ^[19]

Физические свойства

криолита Элементарная ячейка . Атомы фтора (желтые) расположены в октаэдрах вокруг атомов алюминия (красные). Ионы натрия (фиолетовые) занимают промежутки между октаэдрами.

Криолит представляет собой стекловидные бесцветные призматические моноклинные кристаллы от бело-красноватого до серо-черного цвета. Он имеет твердость по шкале Мооса от 2,5 до 3 и удельный вес от 2,95 до 3,0. Он от полупрозрачного до прозрачного, с очень низким показателем преломления около 1,34, что очень близко к показателю преломления воды ; таким образом, при погружении в воду криолит становится практически невидимым. ^[7]

Ссылки

^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
^ Справочник CRC по химии и физике , 83-е изд., стр. 4–84.
^ Гейнс, Ричард В.; Скиннер, Х. Кэтрин В.; Фурд, Юджин Э.; Мейсон, Брайан; Розенсвейг, Авраам (1997). Новая минералогия Даны: система минералогии Джеймса Дуайта Даны и Эдварда Солсбери Даны (8-е место, полностью переписанное и значительно расширенное изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-19310-4 .
^ «Криолит: информация и данные о минералах криолита» . Mindat.org . 3 октября 2010 г. Проверено 25 октября 2020 г.
^ «Данные о минералах криолита» . Вебминерал.com . Проверено 25 октября 2010 г.
^ «Криолит» (PDF) . Справочник по минералогии . Проверено 25 октября 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б Кляйн, Корнелис; Херлбат, Корнелиус С. (1985). Руководство по минералогии: (по мотивам Джеймса Д. Даны) (20-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0-471-80580-7 .
^ «Eclipse Metals покупает уникальный исторический криолитовый рудник в Гренландии» . im-mining.com . Проверено 11 июля 2022 г.
^ Абильдгаард (1799 г.). «Норвежские титановые руды и другие новые ископаемые [то есть все, что выкопали из земли])]. Общий химический журнал (на немецком языке). 2 :502. В обычном царском собрании. Общества наук 1 февраля с.г. Профессор Абильдгаард представил отчет о норвежских титановых рудах и анализах, которые он провел с ними. В то же время он также поделился сообщением от особенно белого шахтера, похожего на лопату, которого несколько лет назад привезли в Данию из Гренландии. Согласно проведенному с ним исследованию, он состоял из глинозема и фтороспатовой кислоты. Соединение, аналогичный пример которого еще не встречался в минеральном царстве. Название хриолит он получил потому, что плавится, как замерзший рассол, перед паяльной трубкой. (На очередной сессии [Датского] Королевского научного общества 1 февраля этого года профессор Абильдгаард представил доклад о норвежских титановых рудах и о проведенном им анализе. Он также сообщил об особенно белом , минерал, похожий на шпат, который несколько лет назад был привезен из Гренландии в Данию. Согласно проведенным исследованиям, он состоит из глинозема и плавиковой кислоты. криолит», потому что под газовой трубкой он тает, как замерзший рассол.)
^ Абильдгаард, ПК (1800 г.). «О норвежских титановых рудах и о новом минерале из Гренландии, состоящем из плавиковой кислоты и глинозема» . Королевское датское научное общество . 3-я серия (на датском языке). 1 : 305–316. [Со стр. 312] Он назвал этот гренландский камень Криолитом или Ледяным камнем , отчасти из-за его внешнего вида и потому, что он так легко плавится в выдувной трубке. (Он назвал этот гренландский камень криолитом или ледяным камнем из-за его внешнего вида, а также из-за того, что он так легко плавится под газовой трубкой.)
↑
Бразильский государственный деятель и учёный Хосе Бонифасио де Андрада э Силва также проанализировал криолит:
- д'Андрада (1800 г.). «Краткое изложение свойств и характеристик некоторых новых минералов из Швеции и Норвегии, а также некоторые химические наблюдения о них » . Общий химический журнал (на немецком языке). 4 :28–39. Криолит ( Chryolite ) обсуждается на стр. 37–38. Из стр. 38: «Этот странный минерал состоит из глинозема, плавиковой кислоты и очень небольшого количества карбоната калия. Он встречается в Гренландии…»
- Перепечатано на французском языке: Андрада (1800 г.). «Характеристики и свойства нескольких новых минералов из Швеции и Норвегии, а также некоторые химические наблюдения над этими веществами» . Журнал физики, химии, естествознания и искусства (на французском языке). 51 : 239–246.
- Перепечатано на английском языке: д'Андрада (1802 г.). «Краткое уведомление о свойствах и внешних признаках некоторых окаменелостей из Швеции и Норвегии; вместе с некоторыми химическими замечаниями по ним» . Журнал естественной философии, химии и искусств . 5 : 193–196, 211–213. См. «Хриолит» на стр. 212–213.
^ Альберт Хантингтон Честер, Словарь названий минералов, включая их историю и этимологию (Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1896), стр. 68.
^ Журнал, Смитсоновский институт. «Как этот заброшенный шахтерский городок в Гренландии помог выиграть Вторую мировую войну» . Смитсоновский журнал . Проверено 26 марта 2023 г.
^ «КРИОЛИТ (Фторид Натрия Алюминия)» . www.галереи.com . Проверено 7 октября 2020 г.
^ «Криолит | минерал» . Британская энциклопедия . Проверено 7 октября 2020 г.
^ Кассейр, Лоран; Палау, Патрис; Шамело, Пьер; Массо, Лоран (11 ноября 2010 г.). «Свойства низкотемпературных электролитов плавления для процесса электролиза алюминия: обзор» (PDF) . Журнал химических и инженерных данных . 55 (11): 4549–4560. дои : 10.1021/je100214x .
^ Тоттен, Джордж Э.; Маккензи, Д. Скотт (2003). Справочник по алюминию: Том 2: Производство сплавов и производство материалов. том. 2 . Марселя Деккера, Inc. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: ISBN 0-8247-0896-2 .
^ Рао, младший; Кришнайя, П.В.; Рао, Пенсильвания (2000). «Эффективность криолита против основных чешуекрылых вредителей цветной капусты» . Бюллетень по защите растений . 52 (3/4): 16–18. ISSN 0378-0449 . Проверено 17 июня 2021 г.
^ Хельменстин, Энн Мари. «Как работают цвета фейерверков и химические вещества, которые делают цвета яркими» . МысльКо . Проверено 1 сентября 2019 г.

Фазовые переходы и объемные свойства криолита Na ₃ AlF ₆ : Дифференциальный термический анализ до 100 МПа; американский минералог; январь 2006 г.; т. 91; нет. 1; п. 97-103 ; два : 10.2138/am.2006.1772

[1] Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .

[2] Справочник CRC по химии и физике , 83-е изд., стр. 4–84.

[3] Гейнс, Ричард В.; Скиннер, Х. Кэтрин В.; Фурд, Юджин Э.; Мейсон, Брайан; Розенсвейг, Авраам (1997). Новая минералогия Даны: система минералогии Джеймса Дуайта Даны и Эдварда Солсбери Даны (8-е место, полностью переписанное и значительно расширенное изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-19310-4 .

[mindat-4] «Криолит: информация и данные о минералах криолита» . Mindat.org . 3 октября 2010 г. Проверено 25 октября 2020 г.

[webmineral-5] «Данные о минералах криолита» . Вебминерал.com . Проверено 25 октября 2010 г.

[HOM-6] «Криолит» (PDF) . Справочник по минералогии . Проверено 25 октября 2010 г.

[Hurlbut-7] Jump up to: ^а ^б Кляйн, Корнелис; Херлбат, Корнелиус С. (1985). Руководство по минералогии: (по мотивам Джеймса Д. Даны) (20-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0-471-80580-7 .

[Eclipse_Metals_buys_cryolite_mine_in_Greenland-8] «Eclipse Metals покупает уникальный исторический криолитовый рудник в Гренландии» . im-mining.com . Проверено 11 июля 2022 г.

[9] Абильдгаард (1799 г.). «Норвежские титановые руды и другие новые ископаемые [то есть все, что выкопали из земли])]. Общий химический журнал (на немецком языке). 2 :502. В обычном царском собрании. Общества наук 1 февраля с.г. Профессор Абильдгаард представил отчет о норвежских титановых рудах и анализах, которые он провел с ними. В то же время он также поделился сообщением от особенно белого шахтера, похожего на лопату, которого несколько лет назад привезли в Данию из Гренландии. Согласно проведенному с ним исследованию, он состоял из глинозема и фтороспатовой кислоты. Соединение, аналогичный пример которого еще не встречался в минеральном царстве. Название хриолит он получил потому, что плавится, как замерзший рассол, перед паяльной трубкой. (На очередной сессии [Датского] Королевского научного общества 1 февраля этого года профессор Абильдгаард представил доклад о норвежских титановых рудах и о проведенном им анализе. Он также сообщил об особенно белом , минерал, похожий на шпат, который несколько лет назад был привезен из Гренландии в Данию. Согласно проведенным исследованиям, он состоит из глинозема и плавиковой кислоты. криолит», потому что под газовой трубкой он тает, как замерзший рассол.)

[10] Абильдгаард, ПК (1800 г.). «О норвежских титановых рудах и о новом минерале из Гренландии, состоящем из плавиковой кислоты и глинозема» . Королевское датское научное общество . 3-я серия (на датском языке). 1 : 305–316. [Со стр. 312] Он назвал этот гренландский камень Криолитом или Ледяным камнем , отчасти из-за его внешнего вида и потому, что он так легко плавится в выдувной трубке. (Он назвал этот гренландский камень криолитом или ледяным камнем из-за его внешнего вида, а также из-за того, что он так легко плавится под газовой трубкой.)

[11] Бразильский государственный деятель и учёный Хосе Бонифасио де Андрада э Силва также проанализировал криолит:
д'Андрада (1800 г.). «Краткое изложение свойств и характеристик некоторых новых минералов из Швеции и Норвегии, а также некоторые химические наблюдения о них » . Общий химический журнал (на немецком языке). 4 :28–39. Криолит ( Chryolite ) обсуждается на стр. 37–38. Из стр. 38: «Этот странный минерал состоит из глинозема, плавиковой кислоты и очень небольшого количества карбоната калия. Он встречается в Гренландии…»
Перепечатано на французском языке: Андрада (1800 г.). «Характеристики и свойства нескольких новых минералов из Швеции и Норвегии, а также некоторые химические наблюдения над этими веществами» . Журнал физики, химии, естествознания и искусства (на французском языке). 51 : 239–246.
Перепечатано на английском языке: д'Андрада (1802 г.). «Краткое уведомление о свойствах и внешних признаках некоторых окаменелостей из Швеции и Норвегии; вместе с некоторыми химическими замечаниями по ним» . Журнал естественной философии, химии и искусств . 5 : 193–196, 211–213. См. «Хриолит» на стр. 212–213.

[12] д'Андрада (1800 г.). «Краткое изложение свойств и характеристик некоторых новых минералов из Швеции и Норвегии, а также некоторые химические наблюдения о них » . Общий химический журнал (на немецком языке). 4 :28–39. Криолит ( Chryolite ) обсуждается на стр. 37–38. Из стр. 38: «Этот странный минерал состоит из глинозема, плавиковой кислоты и очень небольшого количества карбоната калия. Он встречается в Гренландии…»

[13] Перепечатано на французском языке: Андрада (1800 г.). «Характеристики и свойства нескольких новых минералов из Швеции и Норвегии, а также некоторые химические наблюдения над этими веществами» . Журнал физики, химии, естествознания и искусства (на французском языке). 51 : 239–246.

[14] Перепечатано на английском языке: д'Андрада (1802 г.). «Краткое уведомление о свойствах и внешних признаках некоторых окаменелостей из Швеции и Норвегии; вместе с некоторыми химическими замечаниями по ним» . Журнал естественной философии, химии и искусств . 5 : 193–196, 211–213. См. «Хриолит» на стр. 212–213.

[12] Альберт Хантингтон Честер, Словарь названий минералов, включая их историю и этимологию (Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1896), стр. 68.

[13] Журнал, Смитсоновский институт. «Как этот заброшенный шахтерский городок в Гренландии помог выиграть Вторую мировую войну» . Смитсоновский журнал . Проверено 26 марта 2023 г.

[14] «КРИОЛИТ (Фторид Натрия Алюминия)» . www.галереи.com . Проверено 7 октября 2020 г.

[15] «Криолит | минерал» . Британская энциклопедия . Проверено 7 октября 2020 г.

[cassayre-16] Кассейр, Лоран; Палау, Патрис; Шамело, Пьер; Массо, Лоран (11 ноября 2010 г.). «Свойства низкотемпературных электролитов плавления для процесса электролиза алюминия: обзор» (PDF) . Журнал химических и инженерных данных . 55 (11): 4549–4560. дои : 10.1021/je100214x .

[georg-17] Тоттен, Джордж Э.; Маккензи, Д. Скотт (2003). Справочник по алюминию: Том 2: Производство сплавов и производство материалов. том. 2 . Марселя Деккера, Inc. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: ISBN 0-8247-0896-2 .

[18] Рао, младший; Кришнайя, П.В.; Рао, Пенсильвания (2000). «Эффективность криолита против основных чешуекрылых вредителей цветной капусты» . Бюллетень по защите растений . 52 (3/4): 16–18. ISSN 0378-0449 . Проверено 17 июня 2021 г.

[19] Хельменстин, Энн Мари. «Как работают цвета фейерверков и химические вещества, которые делают цвета яркими» . МысльКо . Проверено 1 сентября 2019 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]