Барарит - Bararite

Не путать с барит.
Барарит
Общий
КатегорияГалогенидный минерал
Формула
(повторяющийся блок)		(NH4)2SiF6
Классификация Струнца3.Ч.10
Кристаллическая системаТригональный
Кристалл классШестиугольный скаленоэдр (3м)
Символ HM: (3 2 / м)
Космическая группап3m1
Ячейкаа = 5,77 Å, с = 4,78 Å; Z = 1
Идентификация
ЦветОт белого до бесцветного
Хрустальная привычкаТабличная, иногда удлиненная на {0001},
также появляется в неправильной форме или маммиллярный поверхности, которые состоят в основном криптогалит
TwinningДвойники взаимопроникновения (гребные колеса / дротики), ось параллельна {0001}
Расщепление[0001] идеально
Шкала Мооса твердость2.5
БлескСтекловидное тело
ПрозрачностьПрозрачный
Удельный вес2,152 (синтетический)
Оптические свойстваОдноосный (-)
Показатель преломленияпω = 1.406 ± 0.001,
пε = 1.391 ± 0.003
Двулучепреломление0.015 ± 0.003
РастворимостьРастворяется в воде
Другие характеристикисоленый вкус
Рекомендации[1][2][3][4][5][6][7]

Барарит это естественная форма фторсиликат аммония (также известный как гексафторсиликат или фторсиликат). Имеет химическую формулу (NH4)2SiF6 и тригональный Кристальная структура. Этот минерал когда-то относился к криптогалит. Барарите назван в честь места, где он был впервые описан, Барари, Индия.[2] Он находится в фумаролы из вулканы (Везувий, Италия ), над горящие угольные пласты (Барари, Индия), и в горящих кучах антрацит (Пенсильвания, НАС. ). Это сублимация продукт, образующийся с криптогалитом, нашатырь, и самородная сера.[3]

История

А. Скакки впервые открыл криптогалит в 1873 году.[2] Он появился в вулканическом сублимате из Везувианское извержение 1850 г. В 1926 г. W.A.K. Кристи сообщил о своем собственном химическом исследовании. Микроскоп использовался, чтобы выбрать достаточно материала для анализа. Дистилляция с едкий натр (NaOH) произведено аммиак (NH3). Анионы гексафторкремниевая кислота (ЧАС2SiF6) осаждается как фторсиликат калия (K2SiF6). Сульфат бария (BaSO4) был брошен в фильтрат, а затем фторид кальция (CaF2). Кристи обнаружил 20,43% (NH4)+ и 78,87% (SiF6)2−.[4]

Барарите назван в честь Барари, а местонахождение в Индия. Здесь этот вид был впервые полностью описан. Ранее барарит признавался в составе смесей с криптогалит.[2] Однако собственного названия он не получил до 1951 года.[2][8] В Ост-Индская угольная компания предоставил образец, который Кристи использовала для оценки барарита.[4]

Барарит в естественном виде не подвергался количественному химическому анализу.[3] Кристи получила слишком мало на сумму, превышающую качественный анализ с помощью микрохимии. Он использовал методы Ф. Эмиха с капиллярная трубка центрифуги.[4]

Структура

Барарит - это бета, тригональный (масштабная) форма гексафторсиликат аммония. Его симметрия 32 / м.[3] В космическая группа это P3m1. В а-оси в элементарной ячейке 5,784 ± 0,005 Å (ангстремы ), а c-ось составляет 4,796 ± 0,006 Å. Решетка единиц примитивна.[5][9] (Примечание: данные для космической группы взяты из синтетических кристаллов.) Криптогалит имеет кубический (изометрическая) кристаллическая структура и соответствует альфа-форме. Оба минерала имеют химическую формулу (NH4)2SiF6. В галогениды формы АмBX6 делятся на две группы: иератит и малладрит. Группа иератита изометрична, а малладрит - гексагональной.[2]

(SiF6)2− является восьмигранный -один фтор атом на каждом вершина.[10] В барарите (NH4)+Являются тригонально скоординировано. Все они появляются на сайтах C3в (3m) симметрия. (NH4)+ имеет 12 соседей по фтору, которые образуют четыре треугольника. Три из этих треугольников равнобедренный. Эти треугольники сами образуют треугольник - вокруг 3-х кратная ось содержащий атом азота. Один треугольник равносторонний. Его ось симметрии та же ось, что проходит через атом азота.[11] (Структурные схемы см. По ссылке на элементарную ячейку[5] и загружаемые статьи[11][12] в «Ссылки»)

Атомы кремния криптогалита, α- (NH4)2SiF6 (альфа), есть кубическая плотная упаковка (КПК). Третья форма (гамма, γ) из (NH4)2SiF6 использует гексагональная плотная (st) упаковка (HCP). Барарит, β- (NH4)2SiF6, использует шестиугольный примитив (HP) упаковка. Слои с искаженными октаэдрическими промежутками разделяют слои с анионы. (NH4)+ ионы появляются немного ниже и выше (SiF6)2−. Во всех трех фазах 12 атомов фтора соседствуют с (NH4)+. Расстояния варьируются от примерно 3,0 до 3,2 Å.[12] (NH4)+ не имеет свободного вращения. Это только либрирует (колеблется) - по крайней мере, при вибрационном возбуждении.[11]

Как соль, барарит - это ионное соединение. Ионы, конечно, имеют ионная связь. Атомы многоатомные ионы держатся вместе ковалентно. Ориентация (NH4)+ поддерживается четырьмя тройными (трехстворчатыми) водородные связи. Эти связи указывают на треугольники, содержащие 12 соседей фтора. Три H-связи эквивалентны. Четвертая связь, указывающая на равносторонний треугольник, имеет меньшее расстояние.[11]

Межмолекулярные расстояния между атомами фтора в барарите меньше (3,19 и 3,37 Å), чем в криптогалите. В криптогалите каждый анион согласован с 12 другими. Барарит имеет (2 + 6) -кратную координацию. Два расстояния Si-Si между слоями (4,796 ± 0,006 Å) не равны шести расстояниям внутри слоя (5,784 ± 0,005 Å). Барарит более сжимаем cось, чем а-ось.[12]

Барарите не знает решение или же распад, но всегда в смеси с другими веществами (криптогалит, нашатырь, и сера ).[3] Из-за теплового движения атомное поведение солей аммония может быть очень трудно оценить.[10] Анионы, однако, упорядочены и не имеют необычного движения от тепла.[5]

Третья форма (NH4)2SiF6 был открыт в 2001 году и идентифицирован с симметрией 6 мм (шестиугольник ).[12] Во всех трех аранжировках (SiF6)2− октаэдры приходят слоями. В кубической форме (криптогалит) эти слои перпендикулярны [111].[12] В тригональной (барарит) и гексагональной (гамма, γ) формах слои перпендикулярны оси c.[12] (Примечание: тригональные кристаллы являются частью гексагональной группы. Но не все гексагональные кристаллы являются тригональными.[13])

Хотя барарите считали метастабильный в комнатная температура,[10] не похоже полиморф когда-либо превратился в другой.[12] Тем не менее, барарит достаточно хрупок, чтобы измельчать его до спектроскопия произведет немного криптогалита.[11] Даже в этом случае фторосиликат аммония принимает тригональную форму при давлении от 0,2 до 0,3 гигапаскалей (ГПа). Реакция необратима. Если эта фаза не является бараритом, она, по крайней мере, очень тесно связана.[12]

Водородная связь в (NH4)2SiF6 позволяет этой соли изменять фазы способами, недоступными для обычных солей. Взаимодействие между катионами и анионами особенно важно в том, как соли аммония изменяют фазу.[12]

Физические свойства

Бараритовые формы табличные кристаллы. Они уплощенные, иногда удлиненные, на {0001} (перпендикулярно c).[2] Кристи сообщила о крошечных прозрачных кристаллах барарита, похожих на лопаточные колеса и дротики. У каждого было четыре зубца под углом 90 °. Кристаллы достигали длины до 1 мм, ширины зубцов до 0,2 мм. Они были взаимопроникновение близнецов двойная ось, перпендикулярная оси c-ось.[4] Визуально, криптогалит кристаллы практически невозможно отличить от нашатырь (NH4Cl).[14] Включения барарита в криптогалите можно увидеть только в плоскополяризованном свете.[15]

У Барарита идеальный расщепление в самолете {0001}. В твердость вероятно2 1⁄2.[2] Анионы (как уже было показано) связаны гораздо сильнее внутри слоев, чем между слоями. Также, ионные связи не самые крепкие узы, и галогениды не может нормально поцарапать стеклянные пластины.[13]

Барарит имеет размеренный плотность 2,152 г / мл (синтетический), но расчетная плотность 2,144 г / мл. На вкус соленый, и растворяется в воде. Его блеск стекловидное (как стекло). Барарит от белого до бесцветного.[2] Эти свойства похожи на галит (NaCl)[13]- что дало галогенидная группа его имя.

В то время как криптогалит относится к изотропный оптический класс, барарит одноосный отрицательный.[16][2] При 1,391 ± 0,003 показатель преломления через c меньше, чем через а (1.406 ± 0.001).[4] В cось в барарите короче, чем а-оси (см. «Конструкция»). Более того, только этот путь позволяет свету попадать только в один и тот же ион с одинаковой ориентацией (все слои имеют одинаковую структуру и ориентацию.[12]).

Плотность барарита примерно на 6% выше, чем у криптогалита.[12] Как уже говорилось ранее, его структура более упакована. Это вещество можно легко получить из водный раствор,[2] но только при температуре ниже 5 ° C (41 ° F) образуется чистый барарит.[2][17] При температуре выше 13 ° C (55 ° F) появляется почти чистый криптогалит.[2][4] Барарит возвышенный не оставляя следов.[2]

Геологическое происхождение

В природе барарит появляется вместе с криптогалитом, нашатырь, и родной сера.[4][14] Он находится на горящий угольный пласт в Барари, Индия,[4] и как продукт сублимации в Везувий, Италия, в фумаролы (открытие в или около вулкан где жарко сернистый выходят газы).[3][18] Он также находится в Соединенные Штаты, в Пенсильвания. Он появляется в горящие сваи из антрацит (высший сорт угля) - снова как продукт сублимации.[14]

Кристи нашли полупрозрачным древовидный (древовидные) кристаллы, со стекловидным блеск. Он обнаружил белые непрозрачные комки, которые представляли собой смесь (NH4)2SiF6 с SiO2. Они были неправильной формы, но обычно имели маммиллярный поверхность (несколько выпуклых поверхностей, плавно закругленных). Это в первую очередь криптогалит но и немного барарита.[4] В Пенсильвании барарит обычно присутствует в виде крошечных включений в кристаллах криптогалита.[14][15] Похоже, что сначала барарит образуется путем прямой сублимации. После этого он быстро превращается в криптогалит.[15]

В Барари, горючие угольные газы пройти через дамба (огненное вторжение) слюда и перидотит. В диоксид серы должен атаковать апатит в дамбе, которая производит плавиковая кислота который атакует обильные силикаты. Фторид кремния сформирован. Аммиак также происходит из горящий уголь. Оттуда, фторсиликат аммония может образоваться. Небольшое превышение аммиак может привести к образованию белых комков кремнезем и криптогалит. Барарит и криптогалит в чистом виде по большей части произрастают из этих конкреций. Вероятно, это связано с перекристаллизацией из-за дождя.[4]

Фторосиликат минералы термодинамически нестабильный в почве.[19] Тем не менее, сильная жара способствует образованию (NH4)2SiF6 в некоторой степени - как это видно в некоторых экспериментах Рехима. Но это сложный буду расставаться от 320 до 335 ° C.[20] Обе горящий уголь[4][14] и вулканы являются важными источниками ТАК2 и SiF4.[21]

Химические свойства и использование

Кремнефтористоводородная кислота и его соли ядовиты.[22] Фторсиликат аммония однако в природе встречается очень редко[14] и, видимо, намного проще синтезировать.[2]

Рекомендации

  1. ^ Минералиенатлас
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о Palache, C., Berman, H., and Frondel, C. (1951) Система минералогии Даны, том II: галогениды, нитраты, бораты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, арсенаты, вольфраматы, молибдаты и т. Д. John Wiley and Sons , Inc., Нью-Йорк, 7-е издание.
  3. ^ а б c d е ж Энтони, Дж. У., Бидо, Р. А., Блад, К. В., и Николс, М. (1997) Справочник по минералогии, Том III: Галогениды, гидроксиды, оксиды. Публикация минеральных данных, Тусон.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я j k л Кристи, W.A.K. (1926) Появление криптогалита (флюосиликат аммония). Записи Геологической службы Индии, 59, 233.
  5. ^ а б c d Шлемпер, Э. и Гамильтон, W.C. (1966) О структуре тригонального фторосиликата аммония.. Журнал химической физики, 45, 408–409.
  6. ^ Барарите на Mindat.org
  7. ^ Данные барарита о Webmineral
  8. ^ Флейшер, М. (1952) "Новые названия минералов". Американский минералог, 37, 359–362.
  9. ^ Энтони и др. (1997) и Palache et al. (1951) используют устаревшую информацию для кристаллических осей. Информация в этих справочниках связана, в конечном счете, с двумя статьями Госснера и Краусса от 1934 года в Zeitschrift für Kristallographie. Источник замены, Schlemper and Hamilton (1966), цитируется не только в этой статье, но также и Болдыревой и др. (2007).
  10. ^ а б c Шлемпер, Элмер О. (1966). "Структура кубического флюосиликата аммония: исследования дифракции нейтронов и неупругого рассеяния нейтронов". Журнал химической физики. 44 (6): 2499–2505. Bibcode:1966ЖЧФ..44.2499С. Дои:10.1063/1.1727071.
  11. ^ а б c d е Окстон, И.А., Кноп, О., и Фальк, М. (1975) «Инфракрасные спектры иона аммония в кристаллах». II. Ион аммония в тригональных средах с учетом водородной связи. Канадский химический журнал, 53, 3394–3400.
  12. ^ а б c d е ж грамм час я j k Болдырева, Е.В .; Шахтшнейдер, Т.П .; Сова, Х. и Ахсбас, Х. (2007). «Влияние гидростатического давления до 6 ГПа на кристаллическую структуру гексафторсиликатов аммония и натрия, (NH4)2SiF6 и Na2SiF6; фазовый переход в (NH4)2SiF6 при 0,2–0,3 ГПа ». Zeitschrift für Kristallographie. 222: 23–29. Bibcode:2007ЗК .... 222 ... 23Б. Дои:10.1524 / zkri.2007.222.1.23.
  13. ^ а б c Кляйн, К. и Датроу, Б. (2008) 23-е издание Руководства по минеральным наукам. John Wiley & Sons, Хобокен, Нью-Джерси.
  14. ^ а б c d е ж Барнс Дж. И Лэпэм Д. (1971) Редкие минералы, обнаруженные в Пенсильвании. Геология Пенсильвании, 2, 5, 6–8.
  15. ^ а б c Лэпэм, Д.М., Барнс, Дж. Х., Дауни, В. Ф., мл., И Финкельман, Р. Б. (1980), Барарайт. Минералогия связана с горением антрацитовых месторождений восточной Пенсильвании. Геологическая служба Пенсильвании: Отчет о минеральных ресурсах, 78, 45–47.
  16. ^ Чтобы узнать, что делает одноосный кристалл, посетите Введение в одноосные минералы.
  17. ^ Госснер, Б. (1903) Аммоний-кремнийфторид. Zeitschrift für Kristallographie, 38, 147–148.
  18. ^ Скакки, А. (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. ^ Эльрашиди, М.А., и Линдси, В.Л. (1986) Химическое равновесие фтора в почвах: теоретические разработки. Почвоведение: междисциплинарный подход к исследованию почвы, 141, 274–280.
  20. ^ Рехим, А. М. Абдель (1992). «Термическое исследование синтеза криптогалита». Журнал термического анализа. 38 (3): 475–486. Дои:10.1007 / BF01915512.
  21. ^ Мори Т., Сато М., Шимоике Ю. и Нотсу К. (2002) "Высокий SiF4 соотношение, обнаруженное в шлейфе вулкана Сацума-Иводзима с помощью дистанционного наблюдения FT-IR ". Земля Планеты Космос, 54, 249–256.
  22. ^ Виберг, Э., Виберг, Н., Холлеман, А.Ф. (2001) Неорганическая химия. Academic Press, Сан-Диего.

внешняя ссылка