Торбернит
| Торбернит | |
|---|---|
 Кристаллы торбернита из шахты Машамба Вест, Колвези , провинция Катанга , Демократическая Республика Конго | |
| Общий | |
| Категория | Фосфатные минералы |
| Формула (повторяющаяся единица) | Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 12 [1] |
| Имеет символ IMA. | Тор [2] |
| Классификация Штрунца | 8.EB.05 |
| Кристаллическая система | четырехугольный |
| Кристаллический класс | Дитетрагональная дипирамидальная (4/ммм) Символ HM : (4/м 2/м 2/м) [3] |
| Космическая группа | I4/ммм [4] |
| Идентификация | |
| Формула массы | 641 – 713 г/моль в зависимости от степени потери воды |
| Цвет | от изумрудно-зеленого до яблочно-зеленого [5] |
| Кристальная привычка | Таблитчатые кристаллы; Слоистые до землистых масс и налетов. |
| Твиннинг | Редко на [110] |
| Расщепление | [001] Идеально; [100] Отличительные [5] |
| Перелом | хрупкий [5] |
| шкала Мооса твердость | 2–2.5 [5] |
| Блеск | стекловидное тело; жемчужный [5] |
| Полоса | Бледно-зеленый |
| прозрачность | От прозрачного до полупрозрачного |
| Плотность | измерено: 3,22; рассчитано: 3,264(1) [5] |
| Оптические свойства | Одноосный (-) |
| Показатель преломления | nω = 1,590 – 1,592 nε = 1,581 – 1,582 [3] |
| Двойное лучепреломление | δ = 0,009 – 0,010 [3] |
| Плеохроизм | Видимый |
| Температура плавления | Разлагается раньше |
| Плавкость | Разлагается раньше |
| Другие характеристики |  Радиоактивный и ядовитый  |
Торбернит , также известный как хальколит , [6] относительно распространенный минерал с химической формулой Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 12 . [1] Это радиоактивный гидратированный и других зеленого цвета меди уранилфосфат , встречающийся в гранитах урансодержащих месторождениях в качестве вторичного минерала. Химическая формула торбернита аналогична формуле аутюнита , в котором Cu 2+ катион заменяет Ca 2+ катион. Торбернит имеет тенденцию дегидратироваться до метаторбернита с формулой суммы Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8 .
Этимология и история
[ редактировать ]
Торбернит был впервые найден на руднике Георга Вагсфорта недалеко от Йоханнгеоргенштадта в Рудных горах в Саксонии. Впервые о ней упомянул в 1772 году Игнац фон Борн в своей работе Lythophylacium Bornianum , назвав ее «слюдой viridis Crystallina, там же». (зеленая кристаллическая слюда из Йоханнгеоргенштадта, Сакс.; там же = «как указано выше»). В 1780 году Авраам Готтлоб Вернер использует работу Борна и более подробно описывает минерал, назвав его сначала «грюнер Глиммер» (зеленая слюда), позже назвав его «торбернит» в честь шведского минералога и химика Торберна Улофа Бергмана (1735–1784). ). [7]
Классификация
[ редактировать ]По данным Международной минералогической ассоциации (IMA), которая последний раз обновляла свой список в 2009 году, [8] система Никеля-Штрунца включает торбернит в раздел «уранилфосфаты и арсенаты». Там он входит в подраздел «UO 2 : RO 4 = 1 : 1», образуя группу аутунита наряду с аутунитом , хейнрихитом , калеритом , кирххаймеритом , метараухитом , новачекитом-I , новачекитом-II , салеитом , ураноцирцитом I , ураноцирцит II , ураноспинит , сянгцзянгит и цейнерит с системным номером 8.EB.05 .
Дана группирует минерал в класс «фосфаты, арсенаты и ванадаты», в раздел «гидратированные фосфаты и т. д.». в безымянную группу с метаторбернитом , номер 40.02а.13.
Кристаллическая структура
[ редактировать ]
Торбернит кристаллизуется в тетрагональной пространственной группе I 4/ ммм с параметрами решетки a = 7,0267(4) Å и c = 20,807(2) Å и 2 формульными единицами на элементарную ячейку. [1]
В исследовании 2003 года, используя свежие синтетические кристаллы, Локок и Бернс сравнили кристаллические структуры медно-уранилфосфатов торбернита Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 12 и метаторбернита Cu[ (UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8 с арсенатами уранила меди , цеунерита Cu[(UO 2 )(AsO 4 )] 2 (H 2 O) 12 и метацеунерита Cu[( UO 2 )(AsO 4 )] 2 (H 2 O) 8 . В этих исследованиях им впервые удалось, наконец, проанализировать кристаллическую структуру торбернита и получить значительно более точный анализ структуры метаторбернита по сравнению с предыдущими исследованиями (Макаров и Тобелко R 1 = 25 %, [9] Росс и др. Р1 = 9,7%, [10] Стергиу и др. Р 1 = 5,6 %, [11] Калос и Кеннард Р 1 = 9,2 % [12] по сравнению с Лококом и Бернсом R 1 = 2,3 %).
Исследование показало, что торбернит изоструктурен цеунериту, а метаторбернит изоструктурен метацеунериту. Все четыре соединения относятся к слоистому аутунитному типу с [(UO 2 )(XO 4 )] - структурный мотив (при X = P или As). Cu 2+ Ионы координируются плоско-квадратным образом с молекулами воды во всех этих соединениях и далее координируются с атомами кислорода уранила, образуя октаэдры с искажением Ян-Теллера . Дополнительные молекулы воды удерживаются в кристаллической структуре только за счет водородных мостиков .
Метаторбернит
[ редактировать ]
Торбернит легко дегидратируется до метаторбернита с суммарной формулой Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8 . Он образуется в виде засыхания торбернита, а также может быть получен путем искусственного нагрева торбернита выше 75 ° C. [13] Кристаллы довольно непрозрачны, слабо прозрачны и имеют стеклянный блеск. [14]
Метаторбернит кристаллизуется тетрагонально-дипирамидально в пространственной группе P 4/ n с параметрами решетки a = 6,9756(5) Å и c = 17,349(2) Å и 2 формульными единицами на элементарную ячейку. [1]
Кристаллическая структура метаторбернита отличается от торбернита тем, что каждый второй слой уранилфосфата смещается примерно на половину длины кристаллографической оси a в направлениях [100] и [010]. [1] Анализ Локока и Бернса подтверждает открытие Стергиу и др., согласно которому Cu 2+ ионы имеют кристаллографическую заселенность только 88%. Авторы предполагают, что за счет протонирования части молекул воды происходит зарядовая компенсация электронной нейтральности, как это обсуждается с минералом черниковитом . [1] То же постулируется теми же авторами и для аутюнита. [15] Из-за ограничений рентгеновской дифракции этот постулат практически не поддается проверке этим методом.
Анализ Локока и Бернса показывает восемь молекул воды на формульную единицу метаторбернита. Это согласуется с работами Артура Фрэнсиса Халлимонса. [13] [16] и Курт Валента , [17] которые показывают, что различные стадии гидратации между торбернитом и метаторбернитом имеют четкие границы, а содержание воды в каждом соединении остается постоянным и не меняется, в отличие, например, от минералов группы цеолита . Поэтому нельзя использовать формулы сумм, указывающие разную степень содержания воды в торберните и метаторберните. [1]
Характеристики
[ редактировать ]
(Поле обзора: 7 мм × 5 мм)
Морфология
[ редактировать ]Минерал часто встречается в виде мелких тонких таблитчатых кристаллов, но может быть также чешуйчатым или порошкообразным. Реже встречаются более толстые пластины, напоминающие стопку карт. Чаще встречаются дипирамидные формы.
Физические и химические свойства
[ редактировать ]Из-за содержания урана около 48% материал сильно радиоактивен . По формуле суммы удельная активность 85,9 кБк / г. [3] можно привести (для сравнения: природный калий : 0,0312 кБк/г).
В отличие от своего кальциевого аналога аутюнита, минерал не флуоресцирует. [6] Минерал очень хрупкий. Его твердость (по шкале Мооса) составляет от 2 до 2,5.
Возникновение и местонахождение
[ редактировать ]
Торбернит образуется как вторичный минерал в зоне окисления урановых руд. Часто встречается в парагенезисе с аутунитом , метаторбернитом , уранинитом , цеунеритом и очень редко с готьеритом . [18]
Торбернит относительно распространен, и к 2022 году во всем мире известно более 1100 зарегистрированных местонахождений. [19] В Германии известен не только из типового местонахождения Йоханнгеоргенштадт, но и из других районов Крушных гор , а также из Шварцвальда, гор Фихтель , Баварского леса , Тюрингенского леса . Дальнейшие населенные пункты находятся в Аргентине , Австралии , Австрии , Бельгии , Боливии , Бразилии , Канаде , Чили , Китае , Чехии , Демократической Республике Конго , Франции , Габоне , Ирландии , Италии , Японии , Мадагаскаре , Мексике , Намибии , Норвегии , Польше. , Португалия , Румыния , Словакия , Словения , Испания , Южная Африка , Швейцария , Таджикистан , Узбекистан , Великобритания и США . [20]
Меры предосторожности
[ редактировать ]
Из-за присущей соединениям урана токсичности образцы этого минерала следует хранить в герметичных стеклянных банках.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г А. Дж. Локок, П. К. Бернс: Кристаллические структуры и синтез представителей групп аутунита и метааутунита с преобладанием меди: торбернита, цейнерита, метаторбернита и метацеунита. В: Канадский минералог 2003, 41 , 489–502 ( PDF 2500 КБ )
- ^ Л. Н. Уорр: Утвержденные IMA–CNMNC минеральные символы. В: Минералогический журнал , 2021 г., 85 291–320 ( PDF, 320 КБ )
- ^ Перейти обратно: а б с д Дэвид Бартельми (10 октября 2022 г.). «Данные о минералах торбернита» . webmineral.com .
- ^ К. Х. Струнц , Э. Х. Никель : Минералогические таблицы Струнца. Химико-структурная система классификации минералов 2001, 9 , E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nägele and Obermiller), Штутгарт, 524 страницы. ISBN 3-510-65188-X
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Дж. В. Энтони, Р. А. Бидо, К. В. Блад, М. К. Николс (ред.): Торбернит в: Справочник по минералогии , Минералогическое общество Америки, 2001 г. ( PDF, 63 КБ )
- ^ Перейти обратно: а б Ф. Клокманн: Учебник минералогии Клокмана 1978, 16 , Энке, Штутгарт, 655 страниц. ISBN 3-432-82986-8
- ^ Т. Витцке. «Открытие торбернита» . www.rays.org/tw .
- ^ EH Nickel , MC Nichols: Список минералов IMA/CNMNC, 2009 г. ( http://cnmnc.main.jp/IMA2009-01%20UPyear%20160309.pdf PDF, 1,82 МБ])
- ^ E. S. Makarov, K. I. Tobelko: Crystal structure of metatorbernite In: Doklady Akademii Nauk SSSR 1960, 131 , 87–89
- ^ М. Росс, Х. Т. Эванс-младший, Д. Э. Эпплман: Исследования минералов торбернита. II. Кристаллическая структура метаторбернита В: Американский минералог 1964, 49 , 1603–1621 ( PDF 1126 kB )
- ^ AC Stergiou, PJ Rentzeperis, S. Sklavounos: Уточнение кристаллической структуры метаторбернита В: Журнал кристаллографии 1993, 205 1–7 ( PDF 391 kB )
- ^ Н. Дж. Калос, К. Х. Л. Кеннард: Кристаллическая структура октагидрата бис(уранилфосфата) меди (метаторбернит), Cu(UO 2 PO 4 ) 2 ·8(H 2 O) В: Journal of Crystallography 1996, 211 , 701–702 ( PDF 85.1) КБ )
- ^ Перейти обратно: а б А. Ф. Халлимонд: Кристаллография и дегидратация торбернита В: Минералогический журнал , 1916, 17 (82), 326–339 ( PDF 559 КБ )
- ^ «Метаторбернит» . Mindat.org . Гудзонский институт минералогии. 10.10.2022.
- ^ А. Дж. Локок, П. К. Бернс: Кристаллическая структура синтетического аутюнита, Ca[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 11 В: American Mineralogist 2003, 88 , 240–244 ( PDF 408 kB )
- ^ А. Ф. Халлимонд: Мета-торбернит I. Его физические свойства и отношение к торберниту В: Минералогический журнал 1920, 19 (89), 43–47 ( PDF 228 kB )
- ^ К. Валента: Вклад в знание редких арсенатовых минералов с особым учетом месторождений Шварцвальда В: Чермакские минералогические и петрографические сообщения (Минералогия и петрология) 1964, 9 (3), 252–282 ( онлайн )
- ^ Т.А. Олдс, Й. Плашил, А.Р. Кампф, Р. Шкода, П.С. Бернс, Й. Чейка, В. Бургуэн и Ж.-К. Бульяр: Готьерит, KPb[(UO 2 ) 7 O 5 (OH) 7 ]·8H 2 O, новый гидроксигидратный минерал уранилоксида из Шинколобве с новой топологией листа уранил-аниона. В: Европейский журнал минералогии, 2017 г. , 20 , 129–141 ( ссылка )
- ^ «Локации для Торбернита» . Mindat.org . Гудзонский институт минералогии. 10.10.2022.
- ^ Список местонахождений торбернита в Минераленатласе (немецкий) и Миндате (английский).
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- «Американская база данных минералогических кристаллических структур – Торбернит» . rruff.geo.arizona.edu . Проверено 10 октября 2022 г.
- «Американская база данных минералогических кристаллических структур - Метаторбернит» . rruff.geo.arizona.edu . Проверено 10 октября 2022 г.
- «Результаты поиска метаторбернита» . База данных по рамановской спектроскопии, рентгеновской дифракции и химии минералов (rruff.info) . Проверено 10 октября 2022 г.