Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Улексит
Улексит-Кальцит-40062.jpg
Улексит из Калифорнии (размер: 6,9 × 5 × 3,1 см)
Общий
КатегорияНесоборат
Формула
(повторяющаяся единица)		NaCaB 5 O 6 (OH) 6 · 5H 2 O
Классификация Струнца6.EA.25
Классификация Дана26.05.11.01
Кристаллическая системаТриклиник
Кристалл классПинакоидальный ( 1 )
(тот же символ HM )
Космическая группаП 1
Ячейкаa = 8,816 (3)  Å , b = 12,87 Å
c = 6,678 (1) Å; α = 90,25 °
β = 109,12 °, γ = 105,1 °; Z = 2
Идентификация
ЦветОт бесцветного до белого
Хрустальная привычкаИгольчатая до фиброзной
TwinningПолисинтетический на {010} и {100}
РасщеплениеИдеально на {010} хорошем на {1 1 0} плохом на {110}
ПереломНеравномерный
УпорствоХрупкий
Твердость по шкале Мооса2,5
БлескСтекловидное тело; шелковистый или атласный в волокнистых агрегатах
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до непрозрачного
Удельный вес1,95–1,96
Оптические свойстваБиаксиальный (+)
Показатель преломленияn α = 1,491 - 1,496
n β = 1,504 - 1,506
n γ = 1,519 - 1,520
Двулучепреломлениеδ = 0,028
Угол 2VИзмерено: от 73 ° до 78 °
Ультрафиолетовая флуоресценцияВ зависимости от флуоресцентных примесей улексит может флуоресцировать желтым, зеленовато-желтым, кремовым, белым под короткими волнами и длинными волнами УФ.
РастворимостьСлабо растворим в воде
Другие характеристикиПараллельные волокнистые массы могут действовать как оптоволоконные световоды.
Рекомендации[1] [2] [3]

Улексит (NaCaB 5 O 6 (OH) 6 · 5H 2 O, гидратированный гидроксид бората натрия и кальция), иногда известный как TV Rock , представляет собой минерал, встречающийся в шелковисто- белых округлых кристаллических массах или в параллельных волокнах. Натуральные волокна улексита проводят свет вдоль своих длинных осей за счет внутреннего отражения. Улексит был назван в честь немецкого химика Георга Людвига Улекса (1811–1883), который первым его открыл. [2]

Улексит - это структурно сложный минерал, основная структура которого состоит из цепочек натрия, воды и октаэдров гидроксида. Цепи связаны между собой полиэдрами кальция, воды, гидроксида и кислорода и массивными элементами бора . Единицы бора имеют формулу [B 5 O 6 (OH) 6 ] 3– и заряд −3. Они состоят из трех боратных тетраэдров и двух боратных треугольных групп.

Улексит содержится в отложениях эвапоритов, а осажденный улексит обычно образует пучок игольчатых кристаллов в виде «хлопкового шарика». Улексит часто встречается в связке с колеманитом , бурой , мейерхофферитом , гидроборацитом , пробертитом , глауберитом , троной , мирабилитом , кальцитом , гипсом и галитом . [1] Он находится в основном в Калифорнии и Неваде , США; Регион Тарапака в Чили и Казахстане. Улексит также встречается в форме жилы, состоящей из плотно упакованных волокнистых кристаллов.

Улексит также известен как телевизионный камень из-за его необычных оптических характеристик. Волокна улексита действуют как оптические волокна , пропускающие свет по своей длине за счет внутреннего отражения. Когда кусок улексита разрезается плоскими полированными поверхностями, перпендикулярными ориентации волокон, образец хорошего качества будет отображать изображение любой поверхности, прилегающей к другой его стороне.

Волоконно-оптический эффект является результатом поляризации света на медленные и быстрые лучи в каждом волокне, внутреннего отражения медленного луча и преломления быстрого луча в медленный луч соседнего волокна. [ необходима цитата ] Интересным следствием является генерация трех конусов, два из которых поляризованы, когда лазерный луч наклонно освещает волокна. Эти конусы можно увидеть, если смотреть на источник света через минерал. [ необходима цитата ]

Улексит разлагается / растворяется в горячей воде. [ необходима цитата ]

Химический состав [ править ]

Улексит является боратным минералом, потому что его формула (NaCaB 5 O 6 (OH) 6 · 5H 2 O) содержит бор и кислород. Изолированный боратный полианион [B 5 O 6 (OH) 6 ] 3– имеет пять атомов бора, поэтому улексит входит в группу пентабората.

Связанные минералы [ править ]

Боратные минералы встречаются редко, потому что их основной компонент, бор, составляет менее 10 частей на миллион (10 мг / кг) земной коры. Поскольку бор является следовым элементом, большинство минералов бората встречается только в одной конкретной геологической среде: геологически активных межгорных бассейнах . Бораты образуются, когда борсодержащие растворы, образующиеся в результате выщелачивания пирокластических пород , стекают в изолированные бассейны, где затем происходит испарение. Со временем бораты осаждаются и образуют слоистые слои. Улексит встречается в солончаках и сухих соленых озерах вместе с крупными месторождениями гипса и боратами Na-Ca. [4] Нет известных полиморфовулексита и улексит не образует серию твердых растворов с какими-либо другими минералами.

Согласно Stamatakis et al . (2009) Бораты Na, Ca и Na-Ca обнаружены по отношению к улекситу. [5] Эти минералы:

бура Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O
колеманит Ca 2 B 8 O 11 · 5H 2 O
говлит Ca 2 B 5 SiO 9 [OH] 5
кернит Na 2 [B 4 O 6 (OH) 2 · 3H 2 O]
мейергофферит Ca 2 B 6 O 6 (OH) 10 · 2H 2 O
пробертит NaCaB 5 O 9 · 5H 2 O

Более распространенными минералами, которые не являются боратами, но также образуются в отложениях эвапоритов, являются: [1]

кальцит CaCO 3
гипс CaSO 4 · 2H 2 O
галит NaCl

Морфология [ править ]

Улексит обычно образует небольшие округлые образования, напоминающие ватные шарики. Кристаллы встречаются редко, но образуют волокнистые удлиненные кристаллы, ориентированные параллельно или радиально друг другу. Кристаллы также могут быть игольчатыми, напоминающими иглы (Anthony et al., 2005). [ требуется полная ссылка ] Точечная группа улексита равна 1, что означает, что кристаллы демонстрируют очень слабую симметрию, так как нет осей вращения или зеркальных плоскостей. Улексит сильно вытянут по [001]. Самая распространенная плоскость двойникования - (010). Улексит, собранный в гипсовом карьере Флэт-Бэй в Ньюфаундленде, демонстрирует игольчатые «ватные шарики» кристаллов с почти квадратным поперечным сечением, образованных в результате равного развития двух пинакоидов. Размер кристаллов составляет около 1-3  мкм.толщиной 50-80 мкм, расположены в рыхлых, беспорядочно ориентированных перекрывающихся пучках (Papezil and Fong, 1975). [ требуется полная цитата ] Обычно кристаллы имеют от шести до восьми граней с тремя-шестью конечными гранями (Мердок, 1940). [ требуется полная ссылка ]

Оптические свойства [ править ]

Фрагмент улексита с характерными оптическими свойствами.

В 1956 году Джон Мармон заметил, что волокнистые агрегаты улексита проецируют изображение объекта на противоположную поверхность минерала. Это оптическое свойство характерно для синтетических волокон, но не для минералов, что дало улекситу прозвище «ТВ-рок». По данным Baur et al. (1957), [6] это оптическое свойство связано с отражениями вдоль двойниковых волокон, наиболее заметная плоскость двойникования находится на (010). Свет многократно отражается внутри каждого волокна, окруженного средой с более низким показателем преломления (Garlick, 1991). [ требуется полная ссылка ]Этот оптический эффект также является результатом больших пространств, образованных октаэдрическими цепочками натрия в структуре минерала. Синтетические волокна, используемые для волоконной оптики, передают изображения вдоль пучка нитевидных кристаллов так же, как природный улексит воспроизводит изображения из-за существования разных показателей преломления между волокнами. Кроме того, если объект окрашен, все цвета воспроизводятся улекситом. Параллельные поверхности улексита, нарезанные перпендикулярно волокнам, дают наилучшее изображение, так как размер проецируемого изображения будет искажаться, если поверхность не параллельна минералу. Любопытно, что на местеобразцы улексита способны дать достойное грубое изображение. Гипс сатинированный также демонстрирует этот оптический эффект; однако волокна слишком грубые, чтобы передавать качественное изображение. Толщина волокон пропорциональна резкости проецируемого изображения. [6]

Улексит также отображает концентрические круги света, если поднести его к источнику света - странное оптическое свойство, впервые обнаруженное Дж. Дональдом Гарликом (1991). [ требуется полная цитата ] Этот эффект также можно получить, направив лазерную указку под слегка наклонным углом через кусок улексита. Такое оптическое поведение является следствием разных показателей преломления улексита в разных направлениях поляризации. Микроскопический анализ улексита также дает конусы света, которые отчетливо выходят из каждого зерна, которое толще 0,1 мм под линзой Бертрана.

Улексит бесцветен, неплеохроичен в шлифах с невысоким рельефом. Будучи триклинным, улексит оптически двуосный. Фигуры интерференции дают прибавку на вогнутой стороне изогерей, в результате чего улексит является двухосным положительным. Улексит имеет высокое значение 2V, которое колеблется между 73 ° - 78 ° и максимальное двулучепреломление до 0,0300 (Anthony et al., 2005). [ требуется полная ссылка ] Согласно Мур и Поттер (1963) [ требуется полная цитата ] , ориентация волокон вокруг оси c является полностью случайной на основе вариаций экстинкции, наблюдаемых при кросс-поляризации. Улексит демонстрирует полисинтетическое двойникование параллельно удлинению по {010} и {100} (Мердок, 1940). [ требуется полная ссылка ]В тонких срезах, нарезанных параллельно волокнам, зерна улексита демонстрируют ориентацию как с быстрой, так и с медленной длиной в равных количествах, поскольку промежуточная ось (y) индикатрисы примерно параллельна удлинению волокон вдоль кристаллографической оси c ( Мур и Поттер, 1963). [ требуется полная ссылка ]

Структура [ править ]

Кристаллы улексита содержат три структурные группы, изолированные пентаборатные полианионы, координированные кальцием полиэдры и координированные натрием октаэдры, которые соединены вместе и сшиты водородными связями. Са-координационные полиэдры имеют общие ребра, образуя цепи, которые отделены от Na-координационных октаэдрических цепочек. Есть 16 различных водородных связей, которые имеют среднее расстояние 2,84 Å. Бор координирован с четырьмя атомами кислорода в тетраэдрическом расположении, а также с тремя атомами кислорода в треугольном расположении со средними расстояниями 1,48 и 1,37 Å соответственно. Каждый катион Ca 2+ окружен многогранником из восьми атомов кислорода. Среднее расстояние между кальцием и кислородом составляет 2,48 Å. Каждый Na +координирован октаэдром из двух гидроксильных атомов кислорода и четырех молекул воды со средним расстоянием 2,42 Å (Clark and Appleman 1964). [ требуется полная цитата ] Октаэдрические и многогранные цепи, параллельные c, вытянутому направлению, обуславливают волокнистую структуру улексита и оптические свойства волокна. [4]

Значение [ править ]

Бор - это микроэлемент в литосфере, средняя концентрация которого составляет 10 частей на миллион, хотя большие территории мира испытывают дефицит бора. [7] Бор никогда не встречается в природе в элементарном состоянии, однако бор естественным образом содержится в более чем 150 минералах. [5] Три наиболее важных минерала с мировой коммерческой точки зрения, основанной на распространенности, - это тинкал (также известный как бура), улексит и колеманит (Ekmekyaper et al., 2008). [ требуется полная цитата ] Высокие концентрации экономически значимых минералов бора обычно встречаются в засушливых районах, которые имеют историю вулканизма. Улексит добывается преимущественно на руднике Боракс в Борон, Калифорния.[7]

Концентрация бора в улексите имеет коммерческое значение, поскольку соединения бора используются при производстве материалов для многих отраслей промышленности. Бор в основном используется в производстве стекловолокна наряду с термостойкими боросиликатными стеклами, такими как традиционный пирекс, автомобильные фары и лабораторная посуда. Желательно боросиликатное стекло, потому что добавление B 2 O 3снижает коэффициент расширения, тем самым увеличивая термостойкость стекла. Бор и его соединения также входят в состав мыла, моющих средств и отбеливателей, что способствует смягчению жесткой воды, притягивая ионы кальция. Использование бора в производстве сплавов и металлов увеличивается из-за его превосходной способности растворять оксиды металлов. Соединения бора используются как усиливающий агент для упрочнения металлов для использования в военных танках и броне. Бор широко используется в огнезащитных материалах. Бор является важным элементом для роста растений и часто используется в качестве удобрения, однако в больших концентрациях бор может быть токсичным, и поэтому бор является обычным ингредиентом гербицидов и инсектицидов.Бор также содержится в химических веществах, используемых для обработки древесины, а также в качестве защитных покрытий и глазурей для керамики.[7] Кроме того, когда улексит растворяется в растворе карбоната, в качестве побочного продукта образуется карбонат кальция. Этот побочный продукт в больших количествах используется в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве наполнителя для бумаги и покрытия для бумаги, что позволяет улучшить печатные характеристики (Demirkiran and Kunkul, 2011). [ требуется полная цитата ] В последнее время, когда все больше внимания уделяется получению новых источников энергии, использование водорода в качестве топлива для автомобилей вышло на первый план. Боргидрид натрия (NaBH 4 ) в настоящее время рассматривается как отличная среда для хранения водорода из-за его высокого теоретического выхода водорода по массе для будущего использования в автомобилях. Пискин (2009) [ требуется полная ссылка ]подтверждает, что концентрация бора в улексите может использоваться в качестве источника бора или исходного материала в синтезе боргидрида натрия (NaBH 4 ).

Исторический [ править ]

Улексит был признан действительным минералом с 1840 года после того, как Джордж Людвиг Улекс, в честь которого был назван этот минерал, провел первый химический анализ минерала. [4] В 1857 году Генри Хау, профессор Королевского колледжа в Виндзоре, Новая Шотландия, обнаружил боратные минералы в гипсовых отложениях нижнего карбона, испаряющиеся отложения в атлантических провинциях Канады, где он отметил присутствие волокнистого бората, которое он назвал натроборокальцит, который на самом деле был улекситом (Papezik and Fong, 1975). [ требуется полная ссылка ]

Мердок исследовал кристаллографию улексита в 1940 году. Кристаллография была переработана в 1959 году Кларком и Кристом, и их исследование также позволило провести первый порошковый рентгеноструктурный анализ улексита. В 1963 году замечательные оптические свойства улексита были объяснены Вейхелем-Муром и Поттером. Их исследование выявило наличие в природе минеральных структур с технологически необходимыми характеристиками. Наконец, Кларк и Эпплман правильно описали структуру улексита в 1964 г. [4]

См. Также [ править ]

  • Список минералов
  • Список минералов, названных в честь людей
  • Фиброскоп - устройство, которое передает изображения таким же образом.
  • Кальцит , еще один минерал с оптическими свойствами, часто изображается таким же образом.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Улексит в Справочнике по минералогии
  2. ^ a b Улексит в уме
  3. ^ Улексит в webmineral
  4. ^ a b c d Ghose и др., 1978, Ulexite, NaCaB5O6 (OH) 6.5H2O: уточнение структуры, конфигурация полианиона, водородные связи и волоконная оптика, Subrata Ghose, Che'ng Wan и Joan R. Clark, American Mineralogist , Vol 63, pp 161-171. [1]
  5. ^ a b Стаматакис, Майкл Дж .; Tziritis, Evangelos P .; Эвелпиду, Ники (2009). «Геохимия богатых бором подземных вод Карловасского бассейна, остров Самос, Греция». Центральноевропейский журнал наук о Земле . 1 (2): 207–218. DOI : 10.2478 / v10085-009-0017-4 . ISSN  2081-9900 .
  6. ^ а б Баур, GS; Ларсен, WN; Сэнд, LB (1957). «Проекция изображения волокнистыми минералами» . Американский минералог . 42 : 697–699.
  7. ^ a b c Woods, WG 1994. Введение в бор: история, источники, использование и химия, Environmental Health Perspective 102: 5-11

Внешние ссылки [ править ]

  • http://www.gc.maricopa.edu/earthsci/imagearchive/ulexite.htm
  • http://www.minerals.net/mineral/borates/ulexite/ulexite.htm
  • Természetes száloptika Натуральный волоконно-оптический пучок - видео улексита на домашней странице FizKapu (на венгерском языке) .