Guyanaite (CrOOH) представляет собой хром оксид минеральной , что формы в качестве срастание с другими минералами оксида хрома , известных как bracewellite (CrOOH) и grimaldiite (CrOOH), а также eskolaite (Cr 2 O 3 ) , который в начале выводы 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 полиморфов оксида хрома, актуальность любой информации, обнаруженной во многих ранних экспериментах с участием минерала, ранее известного как мерумит, в отношении гайанаита неизвестна [4], и подразумевается, что в любых дальнейших упоминаниях о мерумите он будет состоять из минерального комплекса, включая 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]
Гайанаит | |
---|---|
Общий | |
Категория | Оксид минеральный |
Формула (повторяющаяся единица) | CrOOH |
Кристаллическая система | Орторомбический |
Кристалл класс | Дипирамидальный (ммм) символ HM : (2 / м 2 / м 2 / м) |
Космическая группа | Pnnm |
Идентификация | |
Рекомендации | [2] |
Состав
Гайанаит имеет химическую формулу Cr 3+ O (OH), он был впервые идентифицирован в основном с помощью дифракции рентгеновских лучей на порошке и химических данных [1] и был подтвержден в недавних исследованиях с помощью дифракции рентгеновских лучей, оптического отражения. , и инфракрасная абсорбционная (ИК) спектроскопия. [5] Он триморфен и имеет точную химическую формулу с брацевеллитом и гримальдиитом, которые также являются оксидами хрома, различающиеся только их минералогической структурой: орторомбической с пространственной группой Pnnm, орторомбической с пространственной группой Pbnm и гексагональной с пространственной группой. R3m соответственно. [6] [7] Он образуется из исходного соединения CrO 2 с помощью одного из двух процессов. Первый процесс превращения CrO 2 в CrOOH происходит посредством восстановления CrO 2 в присутствии H 2 O и восстановителя ( щавелевая кислота или сталь), что приводит к химическому уравнению (2CrO 2 + H 2 O → 2CrO ( OH) + 1 ⁄ 2 O 2 ). Второй процесс - окисление иона хрома с использованием раствора в качестве растворителя. Такая реакция представлена химическим уравнением (3CrO 2 + 2NaOH → Na 2 CrO 4 + 2CrO (OH)). [8]
Состав
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 ромбическую кристаллическую структуру, пространственную группу Pnnm и точечную группу 2 / м2 / м2 / м. [7] Размеры его ячеек 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 октаэдры CrO 6 с общими ребрами образуются вдоль [001 ] соединены 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 с целью прояснить эффект водородной связи и определить, представляет ли их модель с центром в водороде или модель со смещением от центра водорода, лучше всего определено, что между этими моделями нет существенной разницы из-за того, что расстояние водородных связей настолько близко к критическое расстояние. [10]
Физические свойства
Из-за высокой сложности получения чистого минерального образца гайанаита эксперименты проводятся на образцах известного сложного состава, который определяется рентгеновскими и оптическими исследованиями. [1] Сложное срастание минералов оксида хрома приводит к плохим образцам для анализа физических свойств, таких как твердость, измеренная плотность, расщепление, габитус и блеск, что дает неполные данные и невозможность определения значений для каждого. [7] Некоторые зерна «мерумита», которые, как было показано с помощью дифракции рентгеновских лучей, почти полностью состоят из гайанаита, действительно имеют желто-коричневую полосу. [1] Другие известные физические свойства сильно различаются в зависимости от того, в каком из двух основных мест находится этот минерал. Образцы из Гайаны отличаются коричневым, красным, а иногда и зеленым цветом призматических кристаллов длиной до 0,1 мм, а иногда встречаются образцы от светло-зеленого до зеленовато-черного цвета, образующиеся в призматических микрокристаллических агрегатах [1], где образцы из Рудник Отокумпу в Финляндии представляет собой скопление волокон от золотисто-коричневого до зеленовато-коричневого, 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 присутствие со свободным золотом , розетками пирофилита и кристаллами кварца с двойными концами также подразумевает, что эти проявления происходят из гидротермального происхождения. [1] Он также встречается в Финляндии в богатых сульфидами жилах, прорезающих скарнифицированные кварциты на руднике Оутокумпу, где он развился в виде волокнистых псевдоморфоз . Минеральные ассоциации включают карбонатные минералы , цинк водоносного хромита , рутил , уранинит , nolanite , графит , циркон , титанит и корунд [9] , а также в богатом хроме тремолит скарнов, metaquartzites и хлорит венах . [7] Из-за его редкого геологического происхождения большая часть экспериментального гайанаита синтезируется в лаборатории. [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, как следствие, никогда не играла сколько-нибудь значительной роли в промышленности или торговле. [3] Хотя в последнее время 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 здесь не упоминается об экономической целесообразности использования гайанаита и его полиморфов по сравнению с существующими технологиями. [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 песчаников , напоминающих Рорайма , конгломератов и вулканического пепла, при этом все месторождения расположены в низколежащей болотистой и лесистой местности, которая находится между уступами Рораймы. образование и обширные 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, около семи миллионов тонн металлического хрома, наряду с медными, серпентиновыми и скарновыми породами, обнаруженными внутри шахта. [12]
Рекомендации
- ^ a b c d e f g h i j k Милтон, К., Эпплман, Делавэр, Эпплман, М. Х., Чао, ECT, Каттитта, Ф., Диннин, Э. Дж., Дворник, Б. Л., Ингрэм, Б. Л., Роуз младший, HJ (1976): Мерумит, сложный комплекс хромовых минералов из Гайаны. Геол. Surv. Проф. Бумага, 887, 1-29.
- ^ Минералиенатлас
- ^ a b Милтон, С. и Нараин, С. (1969): Мерумит в Гайане. Экон. Геол., 64, 910–914.
- ^ a b Tombs, NC, Croft, WJ, Carter, JR, Fitzgerald, JF (1964): новый полиморф CrOOH. Неорг. Chem., 3, 1791–1792.
- ^ a b 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.
- ↑ Fleischer, M., Mandarino, JA (1977) Новые названия минералов, American Mineralogist, 62, 173-176.
- ^ a b c d Джон У. 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/ .
- ^ Shibasaki, Y. (1972) Синтез орторомбического CrOOH и механизм реакции. Мат. Res. Бык. Vol. 7. С. 1125-1134, 1972.
- ^ a b 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.
- ^ a b c Fujihara, T., Ichikawa, M., Gustafsson, T., Olovsson, I., Tsuchida, T. (2002): порошковые нейтронографические исследования геометрических изотопов и эффектов водородной связи в b-CrOOH. J. Phys. Chem. Твердые тела, 63, 309–315.
- ↑ 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.
- ^ Коуво, О. и Ю. Вуорелайнен (1958) Эсколаит, новый минерал хрома. Амер. Минерал., 43, 1098–1106.