Делафоссит

Делафоссит
Делафоссит
	Отдельные кристаллы куприта винно-красного цвета на матрице, покрытые ярко отражающими микрокристаллами делафоссита.
Общий
Категория	Оксидные минералы
Формула ; (повторяющаяся единица)	CuFeO 2
Имеет символ IMA.	Принадлежащий
Классификация Штрунца	4.AB.15
Кристаллическая система	Треугольный
Кристаллический класс	Hexagonal scalenohedral ( 3 m) ; Символ HM : ( 3 2/м)
Космическая группа	Р 3 м
Элементарная ячейка	а = 3,04, с = 17,12 [Å]; З = 3
Идентификация
Цвет	Черный
Кристальная привычка	Табличные и равномерные кристаллы; ботриоидные корки, сферолитовые, мучнистые, массивные
Твиннинг	Свяжитесь с близнецами на {0001}
Расщепление	Несовершенен на {10 1 1}
упорство	хрупкий
шкала Мооса твердость	5.5
Блеск	Металлик
Полоса	Черный
прозрачность	Непрозрачный
Удельный вес	5.41
Оптические свойства	Одноосный
Плеохроизм	Отчетливый; O = бледно-золотисто-коричневый; E = розово-коричневый
Другие характеристики	Слабо магнитный
Ссылки

Делафоссит – меди и железа минерал оксида с формулой CuFeO ₂ или Cu ¹⁺Фе ³⁺О ₂ . Он входит в группу минералов делафосситов, которая имеет общую формулу ABO ₂ , группу, характеризующуюся листами линейно координированных катионов A, уложенных между октаэдрическими слоями с общими краями (BO ₆ ). ^{[ 5 ]} Делафоссит, наряду с другими минералами группы АВО ₂ , известен широким диапазоном электрических свойств, проводимость варьируется от изолирующей до металлической. ^{[ 5 ]} Делафоссит обычно представляет собой вторичный минерал, который кристаллизуется в сочетании с окисленной медью и редко встречается в качестве первичного минерала. ^{[ 5 ]}

Состав

Химическая формула делафоссита — CuFeO ₂ , которая была впервые определена Г. С. Бохартом посредством химического анализа чистого минерала. ^{[ 6 ]} Определенное им соотношение было очень близко к Cu:Fe:O=1:1:2, с немного большим количеством железа, чем меди. Роджерс. ^{[ 6 ]} объяснили этот факт небольшим количеством гематита в образце. Чтобы определить состав делафоссита, Роджерс использовал процесс Зиерфогеля. Процесс Зиерфогеля используется для проверки наличия оксидов меди путем поиска «реакции блесток», в результате которой образуются тонкие хлопья металлического серебра, когда оксид меди смешивается с сульфатом серебра. Когда Роджерс нагрел порошкообразный делафоссит с раствором сульфата серебра, произошла реакция блесток. Единственные возможные оксиды, которые следует учитывать для делафосита, — это одновалентная медь и двухвалентное железо. Роджерс пришел к выводу, что железо соединяется с кислородом как радикал и действует только как радикал. Это указывало на то, что медь в делафоссите находилась в медистой, а не медной форме. Отсюда он пришел к выводу, что делафоссит, вероятно, представляет собой медистый метаферрит CuFe. ³⁺О ₂ . Этот состав позднее был подтвержден Пабстом путем определения межионных расстояний в кристаллической решетке . ^{[ 7 ]}

Структура

Атомная структура делафоссита и группы делафоссита состоит из листа линейно координированных катионов А, уложенных между октаэдрическими слоями с общими краями (BO ₆ ). В атомной структуре делафоссита имеются два чередующихся плоских слоя. Два слоя состоят из одного слоя катионов А с треугольной структурой и слоя октаэдров BO ₆ с общими ребрами , уплотненных относительно оси c. Структура делафоссита может иметь два политипа в зависимости от ориентации укладки планарных слоев. Шестиугольные типы 2H, имеющие пространственную группу P6 ₃ /mmc, образуются, когда два слоя A укладываются друг на друга, причем каждый слой поворачивается на 180° относительно друг друга. Альтернативно, когда слои укладываются друг на друга в одном и том же направлении, получается ромбоэдрический тип 3R с пространственной группой R 3 m. ^{[ 5 ]}

Физические свойства

Цвет делафоссита черный, твердость 5,5, несовершенная спайность в направлении {10 1 1}. ^{[ 2 ]} Пабст ^{[ 8 ]} рассчитал плотность делафоссита как 5,52. Контактное двойникование наблюдалось в направлении {0001}. ^{[ 2 ]} Рассчитанные параметры элементарной ячейки составили a = 3,0351 Å, c = 17,166 Å, V = 136,94 Å. ³. ^{[ 9 ]} Делафоссит имеет таблитчатую или равномерную форму, имеет черную полосу и металлический блеск. ^{[ 6 ]} Делафоссит имеет гексагональную симметрию и может иметь пространственные группы R 3 m или P6 ₃ /mmc в зависимости от упаковки катионных слоев А. Соединения делафоссита могут обладать магнитными свойствами, когда магнитные ионы находятся в положении катиона B. ^{[ 5 ]} Соединения делафоссита также обладают свойствами, связанными с электропроводностью, такими как изоляция и/или металлическая проводимость. Соединения делафоссита могут проявлять проводимость p- или n-типа в зависимости от их состава. ^{[ 5 ]}

Ромбоэдрический (3R), _{CuFeO 2} свойства :

Полупроводник P-типа, запрещенная зона 1,47 эВ.
Высокий коэффициент светопоглощения 7,5 × 10 ⁴ см ⁻¹ вблизи края запрещенной зоны при 700 нм.
Высокая мобильность отверстий 34 см. ² v ⁻¹ с ⁻¹ даже при уровне допинга 1,8 × 10 ¹⁹ см ⁻³.
Хорошая стабильность в водной среде.

Гексагональный (2H), _{CuFeO 2} свойства :

неизвестен, так как чистый 2H CuFeO ₂ очень трудно синтезировать. ^{[ 10 ]}

Синтез

3R CuFeO ₂ часто синтезируют твердофазными реакциями, золь-гель-методами, осаждением из паровой фазы и гидротермальным синтезом.

Чистый 2H CuFeO ₂ и другие 2H оксиды типа делафоссита синтезировать трудно. Единственными чистыми _{2H CuFeO 2} кристаллами _{были нанопластинки чистого 2H CuFeO 2} толщиной около 100 нм, синтезированные при температуре всего 100 °C из CuI и FeCl ₃ ·6H ₂ O. ^{[ 10 ]}

Приложение

Солнечные элементы : 2H CuFeO ₂ имеет ширину запрещенной зоны 1,33 эВ и высокий коэффициент поглощения 3,8 × 10. ⁴ см ⁻¹ вблизи края запрещенной зоны при 700 нм. Он продемонстрировал фотоэлектрический эффект при помещении в тонкопленочные структуры, состоящие из ITO / ZnO /2H CuFeO ₂ /графита/углеродной сажи. ^{[ 10 ]}

Другие области применения: CuFeO ₂ состоит из элементов, распространенных в земле, и обладает хорошей стабильностью в водной среде, поэтому его исследовали в качестве фотокатодов для фотоэлектрохимического восстановления CO ₂ , восстановления солнечной воды и в качестве катодного материала в литиевых батареях . В то время как фаза 3R была в некоторой степени охарактеризована, только рентгеновская дифракция и теоретический расчет e _g и t _2g заселенности Fe ³⁺ доступны для 2H CuFeO ₂ . ^{[ 10 ]}

Геологическое проявление

В 1873 году делафоссит был открыт Чарльзом Фриделем в районе Екатеринбурга, Сибирь . ^{[ 11 ]} С момента своего открытия он был идентифицирован как довольно распространенный минерал, встречающийся в таких местах, как медные рудники Бисби, штат Аризона . ^{[ 6 ]} Делафоссит обычно является вторичным минералом, часто встречающимся на окисленных участках месторождений меди, хотя он также может быть и первичным минералом. ^{[ 2 ]}^{[ 5 ]} Делафоссит можно найти в виде массивных, относительно отчетливых кристаллов на гематите. ^{[ 6 ]} С тех пор делафоссит находили в шахтах по всему миру, от Германии до Чили. ^{[ 2 ]}

Происхождение имени

Делафоссит впервые был отмечен Чарльзом Фриделем в 1873 году и получил состав Cu ₂ O·Fe ₂ O ₃ . ^{[ 6 ]} Минерал получил название делафоссит в честь французского минералога и кристаллографа Габриэля Делафосса (1796–1878). ^{[ 5 ]} Делафосс известен тем, что отмечал тесную связь между симметрией кристаллов и физическими свойствами. ^{[ 12 ]}

См. также

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 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К., ред. (1997). «Делафоссит». Справочник по минералогии (PDF) . Том. III (галогениды, гидроксиды, оксиды). Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 0962209724 .
^ Делафоссит . Mindat.org
^ Делафоссит . Вебминерал
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Марквардт, Массачусетс; Эшмор, Северная Каролина; Канн, ДП (2006). «Кристаллохимия и электрические свойства структуры делафоссита». Тонкие твердые пленки . 496 (1): 146–156. Бибкод : 2006TSF...496..146M . дои : 10.1016/j.tsf.2005.08.316 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Роджерс, А. (1913). «Делафоссит, медный метаферрит из Бисби, Аризона» . Американский научный журнал . 35 (207): 290–294. Бибкод : 1913AmJS...35..290R . дои : 10.2475/ajs.s4-35.207.290 .
^ Пабст, А. (1946). «Заметки о структуре делафоссита» (PDF) . Американский минералог . 23 (539–546).
^ Пабст, Адольф (1938). «Кристаллическая структура и плотность делафоссита». Американский минералог . 20 : 175–176.
^ Шеннон, РД; Роджерс, Д.Б.; Превитт, Коннектикут (1971). «Химия оксидов благородных металлов. I. Синтез и свойства соединений делафоссита АВО ₂ ». Неорганическая химия . 10 (4): 713. doi : 10.1021/ic50098a011 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Джин, Йи; Чуаманов, Георгий (2016). «Синтез раствора чистого 2H CuFeO ₂ при низких температурах». РСК Прогресс . 6 (31): 26392–26397. Бибкод : 2016RSCAd...626392J . дои : 10.1039/C6RA01901C .
^ Роджерс, А. (1922). «Делафоссит из Кимберли, Невада» (PDF) . Американский минералог . 7 : 102–104.
^ 1839: Габриэль Делафосс и Альфред Де Клуазо. Архивировано 26 апреля 2012 г. в Wayback Machine . Институт минералогии и физики конденсированных сред, 19 марта 2009 г.

[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 .

[Anthony-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К., ред. (1997). «Делафоссит». Справочник по минералогии (PDF) . Том. III (галогениды, гидроксиды, оксиды). Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 0962209724 .

[Mindat-3] Делафоссит . Mindat.org

[Webmin-4] Делафоссит . Вебминерал

[Marquardt-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Марквардт, Массачусетс; Эшмор, Северная Каролина; Канн, ДП (2006). «Кристаллохимия и электрические свойства структуры делафоссита». Тонкие твердые пленки . 496 (1): 146–156. Бибкод : 2006TSF...496..146M . дои : 10.1016/j.tsf.2005.08.316 .

[Rogers-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Роджерс, А. (1913). «Делафоссит, медный метаферрит из Бисби, Аризона» . Американский научный журнал . 35 (207): 290–294. Бибкод : 1913AmJS...35..290R . дои : 10.2475/ajs.s4-35.207.290 .

[7] Пабст, А. (1946). «Заметки о структуре делафоссита» (PDF) . Американский минералог . 23 (539–546).

[8] Пабст, Адольф (1938). «Кристаллическая структура и плотность делафоссита». Американский минералог . 20 : 175–176.

[9] Шеннон, РД; Роджерс, Д.Б.; Превитт, Коннектикут (1971). «Химия оксидов благородных металлов. I. Синтез и свойства соединений делафоссита АВО ₂ ». Неорганическая химия . 10 (4): 713. doi : 10.1021/ic50098a011 .

[ReferenceA-10] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Джин, Йи; Чуаманов, Георгий (2016). «Синтез раствора чистого 2H CuFeO ₂ при низких температурах». РСК Прогресс . 6 (31): 26392–26397. Бибкод : 2016RSCAd...626392J . дои : 10.1039/C6RA01901C .

[11] Роджерс, А. (1922). «Делафоссит из Кимберли, Невада» (PDF) . Американский минералог . 7 : 102–104.

[Web-12] 1839: Габриэль Делафосс и Альфред Де Клуазо. Архивировано 26 апреля 2012 г. в Wayback Machine . Институт минералогии и физики конденсированных сред, 19 марта 2009 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]