Bararit - Bararite

Nesmí být zaměňována s baryt.
Bararit
Všeobecné
KategorieHalogenidový minerál
Vzorec
(opakující se jednotka)		(NH4)2SiF6
Strunzova klasifikace3.CH.10
Krystalový systémTrigonální
Křišťálová třídaŠestihranný scalenohedral (3m)
Symbol HM: (3 2 / m)
Vesmírná skupinaP3m1
Jednotková buňkaa = 5,77 Á, c = 4,78 Á; Z = 1
Identifikace
BarvaBílá až bezbarvá
Krystalický zvykTabelární, někdy podlouhlé {0001},
také se objevuje v nepravidelně tvarovaných nebo mammillary povrchy, které obsahují hlavně kryptohalit
TwinningInterpenetrační dvojčata (lopatková kola / šipky), osa rovnoběžná s {0001}
Výstřih[0001] perfektní
Mohsova stupnice tvrdost2.5
LeskSklovitý
DiaphaneityPrůhledný
Specifická gravitace2,152 (syntetický)
Optické vlastnostiJednoosý (-)
Index lomunω = 1.406 ± 0.001,
nε = 1.391 ± 0.003
Dvojlom0.015 ± 0.003
RozpustnostRozpouští se ve vodě
Další vlastnostislaná chuť
Reference[1][2][3][4][5][6][7]

Bararit je přirozenou formou fluorosilikát amonný (také známý jako hexafluorokřemičitan nebo fluosilikát). Má chemický vzorec (NH4)2SiF6 a trigonální Krystalická struktura. Tento minerál byl kdysi klasifikován jako součást kryptohalit. Bararit je pojmenován podle místa, kde byl poprvé popsán, Barari, Indie.[2] Nachází se na fumaroly z sopky (Vesuv, Itálie ), přes spalování uhelných slojí (Barari, Indie) a v hořících hromadách antracit (Pensylvánie, NÁS. ). Je to sublimace produkt, který se tvoří s kryptohalitem, čpavek, a nativní síra.[3]

Dějiny

A. Scacchi poprvé objevil kryptohalit v roce 1873.[2] Objevil se v sopečném sublimátu z Vesuvian erupce z roku 1850. V roce 1926 W.A.K. Christie ohlásil vlastní chemickou studii. K vyzvednutí dostatečného množství materiálu pro analýzu byl použit mikroskop. Destilace s hydroxid sodný (NaOH) amoniak (NH3). Anionty kyselina hexafluorokřemičitá (H2SiF6) vysráží jako fluorosilikát draselný (K.2SiF6). Síran barnatý (BaSO4) byl vhozen do filtrátu a poté fluorid vápenatý (CaF2). Christie našla 20,43% (NH4)+ a 78,87% (SiF6)2−.[4]

Bararite je pojmenován po Barari, a lokalita v Indie. To bylo místo, kde byl druh poprvé úplně popsán. Dříve byl bararit uznáván jako součást směsí s kryptohalit.[2] Nicméně, to přijalo jeho vlastní jméno až do roku 1951.[2][8] The East Indian Coal Company poskytl vzorek, který Christie použila k vyhodnocení bararitu.[4]

Bararit neobdržel kvantitativní chemickou analýzu v přirozené formě.[3] Christie dostávala příliš málo na více než kvalitativní analýza prostřednictvím mikrochemie. Použil metody F. Emicha s kapilární trubice odstředivky.[4]

Struktura

Bararite je beta, trigonální (skalenoedrická) forma hexafluorosilikát amonný. Jeho symetrie je 32 / m.[3] The vesmírná skupina je P.3m1. The A-axy v jednotkové buňce jsou 5,784 ± 0,005 Å (angstromy ) a Cosa je 4,796 ± 0,006 Á. Jednotková mříž je primitivní.[5][9] (Poznámka: Data pro vesmírnou skupinu pocházejí ze syntetických krystalů.) Kryptohalit má krychlový (izometrická) krystalová struktura a odpovídá alfa formě. Oba minerály mají chemický vzorec (NH4)2SiF6. The halogenidy formy AmBX6 spadají do dvou skupin: hieratit a malladrit. Hieratitová skupina je izometrická, zatímco malladrit je šestihranný.[2]

(SiF6)2− je osmistěn -jeden fluor atom na každém vrchol.[10] V bararitu je (NH4)+Jsou trigonálně koordinovaný. Všechny se objevují na stránkách C.3v (3 m) symetrie. (NH4)+ má 12 sousedů s fluórem, které tvoří čtyři trojúhelníky. Tři z těchto trojúhelníků jsou rovnoramenný. Samotné tyto trojúhelníky tvoří trojúhelník - kolem 3násobná osa obsahující atom dusíku. Jeden trojúhelník je rovnostranný. Své osa symetrie je stejná osa, která prochází atomem dusíku.[11] (Pro strukturní diagramy viz odkaz na jednotkovou buňku[5] a články ke stažení[11][12] v části „Odkazy“.)

Atomy křemíku kryptohalitu, α- (NH4)2SiF6 (alfa), mít kubické uzavření (st) balení (CCP). Třetí forma (gama, γ) (NH4)2SiF6 používá šestihranný těsný (st) obal (HCP). Bararit, β- (NH4)2SiF6, využívá šestihranný primitiv (HP) balení. Vrstvy se zkreslenými oktaedrickými mezerami oddělují vrstvy s anionty. (NH4)+ ionty se objeví trochu pod a nad (SiF6)2−. Ve všech třech fázích sousedí 12 atomů fluoru s (NH4)+. Vzdálenosti se pohybují od přibližně 3,0 do 3,2 Å.[12] (NH4)+ nemá volnou rotaci. Jen to libráty (osciluje) - alespoň při vibračním vzrušení.[11]

Jako sůl, bararit je iontová sloučenina. Ionty samozřejmě mají iontová vazba. Atomy polyatomové ionty jsou drženi pohromadě kovalentně. Orientace (NH4)+ je udržován čtyřmi trifurkovanými (tři větve) Vodíkové vazby. Tyto vazby směřují k trojúhelníkům obsahujícím 12 sousedů s fluórem. Tři H vazby jsou ekvivalentní. Čtvrtá vazba, směřující k rovnostrannému trojúhelníku, má kratší vzdálenost.[11]

Intermolekulární vzdálenosti mezi atomy fluoru jsou u bararitu menší (3,19 a 3,37 Å) než u kryptohalitu. V kryptohalitu je každý anion koordinován s 12 dalšími. Bararite má (2 + 6) -násobnou koordinaci. Dvě vzdálenosti Si-Si mezi vrstvami (4,796 ± 0,006 Å) se nerovnají šesti ve vrstvě (5,784 ± 0,005 Å). Bararit je stlačitelnější podél C- osa než A-osa.[12]

Bararite není známo řešení nebo řešení, ale vždy je smíchán s jinými látkami (kryptohalit, čpavek, a síra ).[3] Vzhledem k tepelnému pohybu může být velmi obtížné vyhodnotit atomové chování amonných solí.[10] Aniony jsou však uspořádány a nemají žádný neobvyklý pohyb z tepla.[5]

Třetí forma (NH4)2SiF6 byl objeven v roce 2001 a identifikován se symetrií 6 mm (šestihranný ).[12] Ve všech třech uspořádáních (SiF6)2− oktaedra přicházejí ve vrstvách. V kubické formě (kryptohalit) jsou tyto vrstvy kolmé [111].[12] V trigonálních (bararitových) a hexagonálních (gama, γ) formách jsou vrstvy kolmé k ose c.[12] (Poznámka: Trigonální krystaly jsou součástí hexagonální skupiny. Ale ne všechny šestihranné krystaly jsou trigonální.[13])

Ačkoli se o bararitu tvrdilo, že je metastabilní na pokojová teplota,[10] neobjevuje se polymorf se někdy změnilo v jiné.[12] Přesto je bararit dostatečně křehký, než aby ho brousil spektroskopie bude produkovat malý kryptohalit.[11] I tak však fluorosilikát amonný předpokládá trigonální formu při tlacích 0,2 až 0,3 giga-pascalů (GPa). Reakce je nevratná. Pokud tato fáze není bararitová, je alespoň velmi úzce spjata.[12]

Vodíková vazba v (NH4)2SiF6 umožňuje této soli měnit fáze způsobem, který normální soli nemohou. Interakce mezi kationty a anionty jsou zvláště důležité při změně fáze amonných solí.[12]

Fyzikální vlastnosti

Bararitové formy tabulkové krystaly. Jsou zploštělé, někdy podlouhlé {0001} (kolmo na C).[2] Christie hlásila drobné průhledné krystaly bararitu, které vypadaly jako lopatková kola a šipky. Každý z nich měl čtyři ostny při 90 °. Krystaly dosahovaly délky až 1 mm, ostny široké až 0,2 mm. Oni byli interpenetrační dvojčata, dvojitá osa kolmá k C-osa.[4] Vizuálně, kryptohalit krystaly je téměř nemožné rozeznat čpavek (NH4Cl).[14] Zahrnutí bararitu do kryptohalitu lze vidět pouze s rovinně polarizovaným světlem.[15]

Bararite má perfektní výstřih v rovině {0001}. The tvrdost je pravděpodobně2 1⁄2.[2] Anionty (jak již bylo uvedeno) jsou vázány mnohem silněji ve vrstvách než mezi vrstvami. Taky, iontové vazby nejsou nejsilnější pouta a halogenidy normálně nemůže poškrábat skleněné desky.[13]

Bararit má změřený hustota 2,152 g / ml (syntetický) - ale vypočtená hustota 2,144 g / ml. Chutná slaně a tak rozpouští se ve vodě. Své lesk je skelný (jako sklo). Bararit je bílý až bezbarvý.[2] Tyto vlastnosti jsou podobné halit (NaCl)[13]—Který dal halogenidová skupina jeho jméno.

Zatímco kryptohalit patří k izotropní optická třída, bararit je jednoosý záporný.[16][2] Při 1,391 ± 0,003 prošel index lomu C je menší než skrz A (1.406 ± 0.001).[4] The C-osa v bararitu je kratší než A-axes (viz „Struktura“). Kromě toho pouze tato cesta umožňuje, aby světlo nezasáhlo nic jiného než stejný iont ve stejné orientaci (všechny vrstvy mají stejnou strukturu a orientaci[12]).

Bararit má asi o 6% vyšší hustotu než kryptohalit.[12] Jak již bylo řečeno, jeho struktura je více nabitá. Tuto látku lze snadno vyrobit z vodný roztok,[2] ale pouze pod 5 ° C (41 ° F) se vytvoří čistý bararit.[2][17] Nad 13 ° C (55 ° F) se vynořuje téměř čistý kryptohalit.[2][4] Bararit vznešené beze zbytku.[2]

Geologický výskyt

V přírodě se bararit objevuje s kryptohalitem, čpavek a nativní síra.[4][14] Nachází se nad spalování uhelné sloje v Barari, Indie,[4] a jako produkt sublimace v Vesuv, Itálie, na fumaroly (otevření v a sopka kde je horko sirný plyny vystupují).[3][18] Rovněž se nachází v Spojené státy, v Pensylvánie. Objevuje se v hořící hromady z antracit (nejvyšší stupeň uhlí) - opět jako produkt sublimace.[14]

Christie byla průsvitná stromovitý (treelike) krystaly, se sklivcem lesk. Našel bílé neprůhledné hrudky, které byly směsí (NH4)2SiF6 s SiO2. Byly nepravidelného tvaru, ale obvykle měly mammillary povrch (několik konvexních povrchů hladce zaoblených). Ty platí primárně kryptohalit ale také nějaký bararit.[4] V Pensylvánii se bararit obvykle vyskytuje jako drobné inkluze v kryptohalitových krystalech.[14][15] Zdá se, že nejprve se bararit tvoří přímou sublimací. Poté se rychle změní na kryptohalit.[15]

V Barari, spalující uhlí projít a hráz (magmatické vniknutí) z slída a peridotit. The oxid siřičitý musí zaútočit apatit na hrázi, která produkuje kyselina fluorovodíková který hojně útočí křemičitany. Fluorid křemičitý je vytvořen. Amoniak také pochází z hořící uhlí. Odtamtud, fluorosilikát amonný může tvořit. Mírný přebytek amoniak může vést k bílým hrudkám oxid křemičitý a kryptohalit. Bararit a kryptohalit ve svých čistých formách většinou vyrůstají z těchto uzlin. Pravděpodobně za to může rekrystalizace z deště.[4]

Fluorokřemičitan minerály jsou termodynamicky nestabilní v půdě.[19] Přesto intenzivní teplo podporuje tvorbu (NH4)2SiF6 do jisté míry - jak je vidět na některých experimentech Rehima. Ale toto sloučenina vůle rozchod při 320 až 335 ° C.[20] Oba hořící uhlí[4][14] a sopky jsou důležitými zdroji TAK2 a SiF4.[21]

Chemické vlastnosti a použití

Kyselina fluorokřemičitá a jeho soli jsou jedovaté.[22] Fluorokřemičitan amonný je však v přírodě velmi vzácný[14] a zjevně mnohem snazší syntetizovat.[2]

Reference

  1. ^ Mineralienatlas
  2. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó Palache, C., Berman, H. a Frondel, C. (1951) Dana's System of Mineralogy, Volume II: Halogenidy, dusičnany, boritany, uhličitany, sírany, fosforečnany, arzeničnany, wolframaty, molybdenany atd. John Wiley and Sons , Inc., New York, 7. vydání.
  3. ^ A b C d E F Anthony, J.W., Bideaux, R.A., Bladh, K.W. a Nichols, M.C. (1997) Handbook of Mineralogy, Volume III: Halides, Hydroxides, Oxides. Publikace minerálních dat, Tucson.
  4. ^ A b C d E F G h i j k l Christie, W.A.K. (1926) Výskyt kryptohalitu (fluorokřemičitanu amonného). Záznamy geologického průzkumu Indie, 59, 233.
  5. ^ A b C d Schlemper, E.O. a Hamilton, W.C. (1966) O struktuře trigonálního amonného fluorosilikátu. Journal of Chemical Physics, 45, 408–409.
  6. ^ Bararite na Mindat.org
  7. ^ Bararitová data na Webmineralu
  8. ^ Fleischer, M. (1952) „Nové názvy minerálů“. Americký mineralog, 37, 359–362.
  9. ^ Anthony a kol. (1997) a Palache a kol. (1951) používají zastaralé informace pro krystalové osy. Informace v těchto příručkách jsou nakonec spojeny se dvěma články Gossnera a Krausse z roku 1934 v Zeitschrift für Kristallographie. Náhradní zdroj, Schlemper a Hamilton (1966), uvádí nejen tento článek, ale také Boldyreva et al. (2007).
  10. ^ A b C Schlemper, Elmer O. (1966). "Struktura kubického amonného fluosilikátu: studie neutronové difrakce a neutron-neelastického rozptylu". The Journal of Chemical Physics. 44 (6): 2499–2505. Bibcode:1966JChPh..44,2499S. doi:10.1063/1.1727071.
  11. ^ A b C d E Oxton, I.A., Knop, O. a Falk, M. (1975) „Infračervené spektrum amonného iontu v krystalech“. II. Amonný ion v trigonálním prostředí s ohledem na vodíkové vazby. Canadian Journal of Chemistry, 53, 3394–3400.
  12. ^ A b C d E F G h i j k Boldyreva, E.V .; Shakhtshneider, T.P; Sowa, H. & Ahsbas, H. (2007). „Vliv hydrostatického tlaku do 6 GPa na krystalové struktury amonných a sodných hexafluorokřemičitanů (NH4)2SiF6 a Na2SiF6; fázový přechod v (NH4)2SiF6 na 0,2–0,3 GPa “. Zeitschrift für Kristallographie. 222: 23–29. Bibcode:2007ZK .... 222 ... 23B. doi:10.1524 / zkri.2007.222.1.23.
  13. ^ A b C Klein, C. a Dutrow, B. (2008) 23. vydání Manuálu minerální vědy. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ.
  14. ^ A b C d E F Barnes, J. a Lapham, D. (1971) Rare Minerals Found in Pennsylvania. Pennsylvánská geologie, 2, 5, 6–8.
  15. ^ A b C Lapham, D.M., Barnes, J.H., Downey, W.F., Jr. a Finkelman, R.B. (1980) Bararite. Mineralogie spojená se spalováním antracitových ložisek ve východní Pensylvánii. Pennsylvánský geologický průzkum: Zpráva o nerostných zdrojích, 78, 45–47.
  16. ^ Chcete-li se dozvědět, co vytváří jednoosý krystal, navštivte stránku Úvod do jednoosých minerálů.
  17. ^ Gossner, B. (1903) Amoniumsiliciumfluorid. Zeitschrift für Kristallographie, 38, 147–148.
  18. ^ Scacchi, A. (1874) „Appendice alle contribuzioni mineralogiche sull‘ incendio vesuviano del 1872 “. Rendiconto dell’Accademia delle scienze fisiche e matematiche (sezione della Società reale di Napoli), 8, 179–180.
  19. ^ Elrashidi, M.A. a Lindsay, W.L. (1986) Chemické rovnováhy fluoru v půdě: Teoretický vývoj. Půdní věda: Interdisciplinární přístup k výzkumu půdy, 141, 274–280.
  20. ^ Rehim, A. M. Abdel (1992). "Tepelná studie syntézy kryptohalitu". Journal of Thermal Analysis. 38 (3): 475–486. doi:10.1007 / BF01915512.
  21. ^ Mori, T., Sato, M., Shimoike, Y. a Notsu, K. (2002) „Vysoký SiF4 poměr zjištěný v oblaku sopky Satsuma-Iwojima vzdáleným pozorováním FT-IR ". Vesmír pozemských planet, 54, 249–256.
  22. ^ Wiberg, E., Wiberg, N. a Holleman, A.F. (2001) Anorganic chemistry. Academic Press, San Diego.

externí odkazy