Гайанаит - Guyanaite

Гайанаит
Мерумит, Директор-Крик, северо-западная Гайана.jpg
Обломки породы мерумит, Директор-Крик, северо-запад Гайана. Длинная ось наибольшего образца - 8,5 мм. Мерумит состоит из гайанаита и шести других хромосодержащих минералов, о нем сообщалось только в виде мелких рыхлых аллювиальных зерен в верхних рукавах реки Директор-Крик.[1]
Общий
КатегорияОксид минеральный
Формула
(повторяющийся блок)		CrOOH
Кристаллическая системаОрторомбический
Кристалл классДипирамидный (ммм)
Символ HM: (2 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группаPnnm
Идентификация
Рекомендации[2]

Гайанаит (CrOOH) - это хром оксидный минерал который образуется как срастание с другими минералами оксида хрома, известными как брацевеллит (CrOOH) и гримальдиит (CrOOH), а также эсколаит (Cr2О3), которые вначале были почти неотличимы друг от друга. Эти оксиды образовывались настолько тесно, как срастания друг с другом, что их изначально ошибочно идентифицировали как один определенный минерал, ранее известный как мерумит.[3] Из-за его сложной истории и ранее неизвестной природы этих оксидов хрома полиморфы, актуальность любой информации, обнаруженной во многих ранних экспериментах с минералом, ранее известным как мерумит, в отношении гайанаита неизвестна.[4] и подразумевается, что в любом дальнейшем упоминании о мерумите он будет состоять из минерального комплекса, включающего гайанаит. Редкая встречаемость и сложность из-за срастания встречающегося в природе гайанаита затрудняет экспериментальную работу, приводя к лабораторным синтезированным образцам, которые помогают лучше экспериментировать с минералами.[1][4]

Сочинение

Гайанаит имеет химическую формулу Cr3+O (OH), он был впервые идентифицирован преимущественно с помощью Рентгеновская порошковая дифракция и химические данные[1] и было подтверждено в недавних исследованиях с помощью рентгеновской дифракции, оптической отражательной способности и инфракрасной абсорбционной (ИК) спектроскопии.[5] Он триморфен и имеет точную химическую формулу с брацевеллитом и гримальдиитом, которые также являются оксидами хрома, различающимися только их минералогической структурой. ромбический с космическая группа Pnnm, орторомбическая с пространственной группой Pbnm, и шестиугольник с пространственной группой R3m соответственно.[6][7] Он образован из исходного соединения CrO2 с помощью одного из двух процессов. Первый процесс конверсии CrO2 в CrOOH происходит через снижение CrO2 в присутствии H2O и восстановитель (Щавелевая кислота или сталь), что приводит к химическому уравнению (2CrO2 + H2О → 2CrO (ОН) +1⁄2О2). Второй процесс - это окисление иона хрома с использованием раствора в качестве растворителя. Такая реакция представлена ​​химическим уравнением (3CrO2 + 2NaOH → Na2CrO4 + 2CrO (OH)).[8]

Структура

Идентичный химический состав гайанаита и других полиморфов оксида хрома требует, чтобы структура минерала стала основной характеристикой при определении каждого минерала и различении их друг от друга, что делает ее единственным наиболее значимым атрибутом гайанаита.[9] Образцы, синтезированные в лаборатории, идентифицируются по отдельным кристаллическим формам и обозначаются как α-CrOOH (гримальдиит), ß-CrOOH (гайанаит) и Γ-CrOOH (брацевеллит).[10] Гайанаит имеет орторомбическую кристаллическую структуру, пространственную группу Pnnm и точечную группу 2 / м2 / м2 / м.[7] Его размеры ячейки составляют a = 4,857 Å, b = 4,295 Å, c = 2,958 Å, а структура основана на гексагональной плотнейшей упаковке атомов кислорода, параллельных (101), в то время как CrO6 октаэдры образуются вдоль [001], соединенные кислородными углами, которые образуют октаэдрические слои, параллельные (101).[5] Проще говоря, каждый атом Cr окружен шестью атомами кислорода, а короткие водородные связи расположены в плоскости зеркала, перпендикулярной оси c. Эти связи в соседних плоскостях выровнены в противоположных направлениях друг к другу, что приводит к более низкому уровню симметрии, чем у исходного соединения.[10]

Исследования, проведенные для выяснения водородная связь эффект и определить, представляет ли их модель с центром в водороде или модель со смещением от центра.[10]

Физические свойства

Из-за высокого уровня сложности получения чистого минерального образца гайанаита эксперименты проводятся на образцах с известным сложным составом, который определяется рентгеновскими и оптическими исследованиями.[1] Сложное срастание минералов оксида хрома приводит к получению плохих образцов для анализа физических свойств, таких как твердость, измеренная плотность, расщепление, габитус и блеск, что дает неполные данные и невозможность определения значений для каждого.[7] Однако ряд зерен «мерумита», которые, как было показано с помощью дифракции рентгеновских лучей, почти полностью состоят из гайанаита, имеют желто-коричневую полосу.[1] Другие известные физические свойства сильно различаются в зависимости от того, в каком из двух основных мест обитания находится этот минерал. Образцы из Гайаны отличаются коричневым, красным, а иногда и зеленым цветом призматических кристаллов длиной до 0,1 мм, а иногда обнаруживается, что призматические микрокристаллы образуются от светло-зеленого до зеленовато-черного цвета. агрегаты[1] где образцы из рудника Отокумпу в Финляндии встречаются в виде агрегатов от золотисто-коричневых до зеленовато-коричневых волокон, которые заменяют более мелкие кристаллы эсколаита размером менее 1,0 мм.[1]

Геологическое происхождение

Гайанаит, а также его полиморфы были впервые обнаружены в эсколаите из аллювиальных галечных отложений реки Мерум на территории Британской Гвианы, где они встречались в виде мелкозернистых агрегатов друг с другом. Они были описаны как небольшие округлые черепицы, тесно связанные с кварцем.[9] Его наличие с бесплатными золото, пирофилит розетки и двухконцевые кварц кристаллы также подразумевают, что эти явления происходят из гидротермальный происхождение.[1] Это также происходит в Финляндия в сульфид -резка толстых вен скарнированный кварциты на руднике Оутокумпу, где он развился как волокнистый псевдоморфы. Минеральные ассоциации включают карбонатные минералы, цинк -несущий хромит, рутил, уранинит, ноланит, графит, циркон, титанит, и корунд[9] а также в богатых хромом тремолит скарны, метакварциты и хлорит вены.[7] Из-за его редкого геологического происхождения большая часть экспериментального гайанаита синтезируется в лабораторных условиях.[5]

Особые характеристики

Гайанаиты никогда не играли значительной исторической или политической роли, в первую очередь из-за своей относительной изолированности, редкости и изобилия в очень незначительных количествах. Как руда, она имела неблагоприятные взгляды на ее экономическую ценность и потенциал из-за ее низкой численности, и в результате никогда не играла сколько-нибудь значительной роли в промышленности или торговле.[3] Хотя недавно были проведены эксперименты, направленные на включение оксидов хрома, таких как гайанаит, для катодных материалов в перезаряжаемых литиевых батареях, поскольку элементы, созданные с использованием оксидов хрома, могут дать более эффективный процесс заряда-разряда по сравнению с существующими технологиями, хотя не упоминается экономическая возможность использования гайанаита и его полиморфов в отличие от существующих технологий.[11]

Географическое положение

Гайанаит, а также его полиморфы были впервые обнаружены в отложениях реки Мерум на территории Британской Гвианы, ныне известной как Гайана. Больше всего он встречается в верхних рукавах реки Директор-Крик, небольшого притока реки Меруме, впадающей в реку Мазаруни. Ближайший населенный пункт - это правительственный дом отдыха и остановка гидросамолетов под названием Камакуса, от которой район Мерумите находится примерно в 10 милях (16 км) к юго-западу.[1] Самая большая полоса мерумита в Гайане вдоль подножия хребта Робелло, состоящая из рораймоподобных песчаники, конгломераты и вулканический пепел все месторождение расположено в низколежащей болотистой и лесной местности, которая находится между уступами формации Рорайма и обширной осыпные склоны.[1] Относительно небольшая территория, на которой обнаружены минералы, указывает на местное происхождение, а также на признаки умеренной гидротермальной активности в окружающих породах хребта.[1] Единственный другой значительный источник гайанаита находится на руднике Оутокумпу в Финляндии, и, несмотря на то, что это рудник по добыче медной руды, в руднике было обнаружено около семи миллионов тонн металлического хрома вместе с медными, серпентиновыми и скарновыми породами.[12]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k Милтон, К., Эпплман, Д. Э., Эпплман, М. Х., Чао, ЭСТ, Каттитта, Ф., Диннин, Э. Дж., Дворник, Б. Л., Инграм, Б. Л., Роуз-младший, Г. Дж. (1976): Мерумит, сложное соединение хрома. минералы из Гайаны. Геол. Surv. Проф. Бумага, 887, 1–29.
  2. ^ Минералиенатлас
  3. ^ а б Милтон К. и Нараин С. (1969): Месторождение мерумита в Гайане. Экон. Геол., 64, 910–914.
  4. ^ а б Гробницы, Северная Каролина, Крофт, У. Дж., Картер, Дж. Р., Фицджеральд, Дж. Ф. (1964): новый полиморф CrOOH. Неорг. Chem., 3, 1791–1792.
  5. ^ а б c Ян, С., Вундер, Б., Кох-Мюллер, М., Тарье, Л., Похле, М., Ватенфул, А., Таран, М. (2012). «Вызванная давлением симметризация водородных связей в гайанаите, β-CrOOH: данные спектроскопии и моделирования ab initio». Европейский журнал минералогии 24 (5): 839-850.
  6. ^ Флейшер, М., Мандарино, Дж. А. (1977) Новые названия минералов, Американский минералог, 62, 173-176.
  7. ^ а б c d Джон В. Энтони, Ричард А. Бидо, Кеннет В. Блад и Монте К. Николс, ред. (2003) Справочник по минералогии, Минералогическое общество Америки, Шантильи, Вирджиния, 20151-1110, США. http://www.handbookofmineralogy.org/.
  8. ^ Shibasaki, Y. (1972) Синтез орторомбического CrOOH и механизм реакции. Мат. Res. Бык. Vol. 7. С. 1125-1134, 1972.
  9. ^ а б c Шпаченко А.К., Сорохтина Н.В., Чуканов Н.В., Горшков А.Н., Сивцов А.В. (2006). «Генезис и композиционные характеристики природного γ-CrOOH». Международная геохимия 44 (7): 681-689.
  10. ^ а б c Фудихара, Т., Итикава, М., Густафссон, Т., Оловссон, И., Цучида, Т. (2002): нейтронографические исследования геометрических изотопов и эффектов водородной связи в b-CrOOH с помощью порошковой дифракции нейтронов. J. Phys. Chem. Solids, 63, 309–315.
  11. ^ Болдырев Ю.И., Иванова Н.Д., Сокольский Г.В., Иванов С.В., Стадник О.А. (2013). «Тонкопленочный нестехиометрический катодный материал на основе оксида хрома для аккумуляторных и первичных литиевых батарей». Журнал электрохимии твердого тела 17 (8): 2213-2221.
  12. ^ Коуво О. и Ю. Вуорелайнен (1958) Эсколаит, новый минерал хрома. Амер. Минерал., 43, 1098–1106.