Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эттрингит
Эттрингит-Оелит-Эттрингит-Калахари-Намибия-136 мм 0762closeup.jpg
Эттрингит, марганцевые месторождения Калахари, провинция Северный Кейп , Южная Африка
Общий
КатегорияСульфатные минералы
Формула
(повторяющаяся единица)		Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O
Классификация Струнца7.DG.15
Кристаллическая системаТригональный
Кристалл классДитригональная пирамидальная (3 м)
символ HM : (3 м)
Космическая группаP 31c
Ячейкаа = 11,23, с = 21,44 [Å]; Z = 2
Идентификация
ЦветБесцветный, бледно-желтый, молочно-белый
Хрустальная привычкаКристаллы игольчатые, призматические, полосатые; волокнистый до хлопкового
РасщеплениеИдеально на {10 1 0}
Твердость по шкале Мооса2-2,5
БлескСтекловидное тело
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до непрозрачного
Удельный вес1,77
Оптические свойстваОдноосный (-)
Показатель преломленияn ω = 1,491, n ε = 1,470
Двулучепреломлениеδ = 0,021
Ультрафиолетовая флуоресценцияНефлуоресцентный
РастворимостьЧастично растворим в воде
Изменяется наЧастичное обезвоживание при атмосферном воздействии, становится непрозрачным
Рекомендации[1] [2] [3]

Эттрингит представляет собой водный минерал сульфат кальция и алюминия с формулой: Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O. Это минерал от бесцветного до желтого цвета, кристаллизующийся в тригональной системе . Призматические кристаллы обычно бесцветны, становятся белыми при частичной дегидратации. [2] [3] Он является частью группы эттрингита, которая включает другие сульфаты, такие как таумазит и бенторит . [4]

Открытие и появление [ править ]

Эттрингит, 6,5 х 3,2 см. N'Chwaning Mines, марганцевые месторождения Калахари, провинция Северный Кейп , Южная Африка

Эттрингит был впервые описан в 1874 г. Дж. Леманном [5] для залегания вблизи вулкана Эттрингер- Беллерберг , Эттринген , Рейнланд-Пфальц , Германия . [2] [3] Он встречается в метаморфически измененном известняке рядом с магматическими интрузивными породами или в ксенолитах . Это происходит также выветривание корочки на ларните в Hatrurim формирования в Израиле . [2] Встречается с портландитом , афвиллитом.и гидрокалюмит в Скаут- Хилле , Ирландия, и с афвиллитом, гидрокалумитом, майенитом и гипсом в формации Хатрурим . [2] Об этом также сообщалось из карьера Цайльберг , Марольдсвайзах , Бавария ; в Буассежуре , недалеко от Клермон-Феррана, Пюи-де-Дом , Овернь , Франция ; рудник Н'Чванинг, район Куруман, Капская провинция , ЮАР ; в США, случаи были найдены в спуррнте -merwinite- геленит скарновыйна уровне 910 коммерческого карьера, Крестмор, округ Риверсайд, Калифорния [6], и в шахте Лаки Касс, Надгробие, Аризона . [2] [3]

Вхождение в цемент [ править ]

СЭМ- изображение затвердевшего цементного теста с трещинами, на котором видны пластины гидроксида кальция и иглы эттрингита (микронный масштаб)

В конкретной химии эттрингита является hexacalcium алюмината trisulfate гидрата , общей формулы:

(CaO) 6 (Al 2 O 3 ) (SO 3 ) 3 · 32H 2 O

или же

(CaO) 3 (Al 2 O 3 ) (CaSO 4 ) 3 · 32H 2 O.

Эттрингит формируются в гидратированном портландцементе системы в результате реакции алюмината кальция с сульфатом кальция , присутствующий в оба портландцементе. [7] Эттрингит, наиболее известный представитель фаз AFt или (Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -три), также может быть синтезирован в лаборатории путем взаимодействия стехиометрических количеств кальция , алюминия и сульфата в воде.

C 3 A + 3 CaSO 4 → эттрингит

В цементной системе присутствие эттрингита зависит от соотношения сульфата кальция и трикалюмината кальция (C 3 A); когда это соотношение низкое, эттрингит образуется во время ранней гидратации, а затем превращается в моносульфат алюмината кальция ( фаза AFm или (Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -моно)). Когда соотношение является промежуточным, только часть эттрингита превращается в AFm, и оба могут сосуществовать, тогда как эттрингит вряд ли превратится в AFm при высоких отношениях.

Следующие символы обозначают стандартные обозначения: [8]

C = CaO
S = SiO 2
A = Al 2 O 3
F = Fe 2 O 3
S̅ = SO 3
H = H 2 O
К = К 2 О
N = Na 2 O
м = моно
т = три

Фазы AFt и AFm [ править ]

  • AFt : сокращение от «оксид алюминия, оксид железа , три-сульфат» или (Al 2 O 3 - Fe 2 O 3 - три). Он представляет собой группу гидратов сульфоалюмината кальция. AFt имеет общую формулу [Ca
    3    (Al, Fe) (ОН)
    6    • 12H
    2    O]
    2    •ИКС
    3    • нГн
    2    O,     где X представляет собой двухзарядный анион или, иногда, два однозарядных аниона. Эттрингит является наиболее распространенным и важным членом группы AFt (в данном случае X означает сульфат).
  • AFm : сокращение от «оксид алюминия, оксид железа, моносульфат » или (Al 2 O 3 - Fe 2 O 3 - моно). Он представляет собой другую группу гидратов алюмината кальция с общей формулой [Ca 2 (Al, Fe) (OH) 6 )] · X · nH 2 O [Ca
    2    (Al, Fe) (ОН)
    6    )] • X • nH
    2    O,     где X представляет собой однозарядный анион или «половину» двухзарядного аниона. X может быть одним из многих анионов. Наиболее важными анионами, участвующими в гидратации портландцемента, являются гидроксил, сульфат и карбонат.

Структура [ править ]

Минеральный эттрингит имеет структуру , которая проходит параллельно с осью иглы -The Ось-; в середине этих двух находятся ионы сульфата и молекулы H 2 O, пространственная группа - P31c . Кристаллическая система эттрингита является тригональной , кристаллы имеют удлиненную и игольчатую форму, часто возникает беспорядок или сплетение, что влияет на материал межколонок. [9] Первое рентгеновское исследование было выполнено Баннистером, Хей и Берналом (1936), которые обнаружили, что кристаллическая элементарная ячейка имеет гексагональную форму с a = 11,26 и c = 21,48 с пространственной группой P63 / mmc и Z = 2. . Из наблюдений за обезвоживанием и химических формул были предположения, что структура состоит из Ca 2+.и Al (OH) 6 3– , между ними лежат ионы SO 4 2– и молекулы H 2 O. Последовали дальнейшие рентгеновские исследования; а именно Веллин (1956), определивший кристаллическую структуру таумазита, и Бешак и Еленич (1966), которые подтвердили структурную природу эттрингита. [9]

Образец эттрингита, извлеченный из Скаут-Хилла, был проанализирован CE Tilley , размер кристалла составлял 1,1 x 0,8 0,5 мм, с удельным весом 1,772 ± 0,002, плотность определялась погружением образца в раствор четыреххлористого углерода, смешанного с бромоформом . Кристалл показал пять граней призмы формы m {10 1 0} и небольшую грань a {11 2 0}, без пирамидальных или базальных граней, при дифракции рентгеновских лучей грамм Лауэра вдоль оси c показал гексагональную ось с вертикальными плоскостями симметрии это исследование показало, что структура имеет гексагональную, а не ромбоэдрическую решетку.[10] дальнейшие исследования, проведенные на синтетическом эттрингите с использованием рентгеновской дифракции и порошковой дифракции, подтвердили ранеесделанныепредположения и исследования. [11]

После анализа структуры как эттрингита, так и таумазита было сделано заключение, что оба минерала имеют гексагональную структуру, но разные пространственные группы. Кристаллы эттрингита имеют P31c с a = 11,224 Å, c = 21,108 Å, а кристаллы таумазита попадают в пространственную группу P6 3 с a = 11,04 Å, c = 10,39 Å. Хотя эти два минерала образуют твердый раствор, разница в пространственных группах приводит к неоднородности параметров элементарной ячейки. Различия между структурами эттрингита и таумазита обусловлены наличием колонок катионов и анионов: колонки катионов эттрингита состоят из Ca 3 [Al (OH) 6 · 12H 2 O] 3+ , которые проходят параллельно cоси, а другие колонки сульфат-анионов и молекул воды в каналах, параллельных этим колонкам. Напротив, таумазит состоит из цилиндрической колонны Ca 3 [Si (OH) 6 · 12H 2 O] 3+ по оси c , с сульфатными и карбонатными анионами в каналах между этими колонками, которые также содержат молекулы воды. [12]

Дальнейшие исследования [ править ]

Текущие исследования минералов эттрингита и цементной фазы в целом направлены на поиск способов иммобилизации отходов и тяжелых металлов из почв и окружающей среды; это может быть достигнуто путем использования соответствующего минерала, образующего цементную фазу, путем использования решетки для извлечения соответствующих элементов. Например, сообщается, что иммобилизация меди при высоком pH может быть достигнута за счет образования CSH / CAH и эттрингита. [13] Предполагается, что морфология кристаллов эттрингита Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O может включать различные двухвалентные ионы: Cu 2+ , Pb 2+ , Cd 2+ и Zn.2+ , который может замещать Ca 2+ за счет включения этих ионов в решетку. [13]

См. Также [ править ]

  • Цемент
  • Обозначения химиков цемента
  • Конкретный

Ссылки [ править ]

  1. ^ Данные Ettringite, Webmineral
  2. ^ a b c d e f Эттрингит в Справочнике по минералогии
  3. ^ a b c d Эттрингит . Mindat.org
  4. ^ Эттрингит-группа . Mindat.org
  5. ^ Леман, Дж (1874 г.): Über ден Ettringit, Ein Neues Минеральное в Kalkeinschlüssen дер Lava фон Ettringen (Laacher Gebiet). N. Jb. Минеральная. Геол. Paläont., 273-275
  6. ^ Карпентер, AB (1963): Ориентированный заросли thaumasite на эттрингите. Являюсь. Минеральная. 48
  7. ^ Мерлини, Марко; Артиоли, Жильберто; Серулли, Тициано; Селла, Фьоренца; Браво, Анна (2008). «Гидратация алюмината трикальция в системах с добавками. Кристаллографическое исследование с помощью SR-XRPD». Исследование цемента и бетона . Эльзевир. 38 (4): 477–486. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2007.11.011 .
  8. ^ Базант, ЗП; Виттманн Ф.Х. (1982). Ползучесть и усадка бетонных конструкций . Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-10409-4.
  9. ^ a b Мур AE, Taylor HFW (1970), Кристаллическая структура эттрингита, Acta Crystallographica Section B, 26 p.386-393
  10. ^ Баннистер, Массачусетс (1935): Эттрингит из Скаут-Хилла, графство Антрим. Минералогический журнал, 24, 324-329
  11. ^ Goetz-Neunhoeffer, F. и Neubauer, J. (2006): Очищенная структура эттрингита (Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O) для количественного анализа дифракции рентгеновских лучей. Порошок Diffr. 21, 4-11.
  12. ^ Рэйчел Л. Норман a, b, Сандра Э. Данн a, Саймон С. Хогг c, Кэролайн А. Кирк. (2013): Синтез и структурная характеристика новых фаз типа эттрингита и таумазита: Ca 6 [Ga (OH) 6 .12H 2 O] 2 (SO 4 ) 3 .2H 2 O и Ca 6 [M (OH) 6 .12H. 2 O] 2 (SO 4 ) 2 (CO 3 ) 2 , M = Mn, Sn, Solid State Sciences 25.
  13. ^ a b Мун Д.Х., Пак Дж. У., Чеонг К. Х., Хён С., Кутсоспирос А., Пак Дж. Х., Окей Ю. (2013): Стабилизация почвы полигонов, загрязненных свинцом и медью, с использованием кальцинированных раковин устриц и летучей золы, Environ Geochem Health 35