гайанский
Минерал оксид хрома
гайанский
Фрагменты мерумита, Директор-Крик, северо-западная Гайана . Длинная ось самого большого образца составляет 8,5 мм. Мерумит состоит из гайанаита и шести других хромсодержащих минералов и был зарегистрирован только в виде небольших, рыхлых аллювиальных зерен в верхних рукавах Директор-Крик. [1]
Общий
КатегорияОксидный минерал
Формула
(повторяющаяся единица)		CrOOH
символ ИМАПарень [2]
Кристаллическая системаОрторомбический
Кристаллический классДипирамидальный (mmm)
символ HM : (2/m 2/m 2/m)
Космическая группаПннм
Идентификация
Ссылки[3]

Гайанаит (CrOOH) — это минерал оксида хрома , который образуется в результате срастания с другими минералами оксида хрома, известными как брасевеллит (CrOOH) и гримальдиит (CrOOH), а также эсколаитом (Cr 2 O 3 ), которые в ранних находках были почти неотличимы друг от друга. Эти оксиды образовались так близко в результате срастания друг с другом, что изначально ошибочно были идентифицированы как один определенный минерал, ранее известный как мерумит. [4] Из-за его сложной истории и ранее не обнаруженной природы этих полиморфов оксида хрома , значимость любой информации, найденной во многих ранних экспериментах с участием минерала, ранее известного как мерумит, в отношении гйанаита неизвестна [5], и подразумевается, что в любой дальнейшей ссылке на мерумит он будет состоять из минеральной ассоциации, включающей гйанаит. Редкость встречаемости и сложность срастания природного гайанаита затрудняет экспериментальную работу, что приводит к созданию синтезированных в лабораторных условиях образцов, которые помогают лучше экспериментировать с минералами. [1] [5]

Состав

Гайанаит имеет химическую формулу Cr3 + O(OH), он был впервые идентифицирован в первую очередь с помощью рентгеновской порошковой дифракции и химических данных [1] и был подтвержден в недавних исследованиях с помощью рентгеновской дифракции, оптического отражения и инфракрасной абсорбционной (ИК) спектроскопии. [6] Он является как триморфным, так и разделяет точную химическую формулу с обоими брацевеллитом и гримальдиитом, которые также являются оксидами хрома, отличаясь только своей минералогической структурой: орторомбической с пространственной группой Pnnm, орторомбической с пространственной группой Pbnm и гексагональной с пространственной группой R3m соответственно. [7] [8] Он образуется из исходного соединения CrO2 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 ( щавелевой кислоты или стали), что приводит к химическому уравнению (2CrO 2 + H 2 O → 2CrO(OH) + 1 ⁄ 2 O 2 ). Второй процесс представляет собой окисление иона хрома с использованием раствора в качестве растворителя. Такая реакция представлена ​​химическим уравнением (3CrO 2 + 2NaOH → Na 2 CrO 4 + 2CrO(OH)). [9]

Структура

Идентичный химический состав гайанаита и других полиморфов оксида хрома требует, чтобы структура минерала стала основной характеристикой при определении каждого минерала и дифференциации их друг от друга, что делает ее единственным наиболее значимым атрибутом гайанаита. [10] Синтезированные в лаборатории образцы идентифицируются по их отдельным кристаллическим формам и обозначаются как α-CrOOH (гримальдиит), ß-CrOOH (гайанаит) и Γ-CrOOH (брасвеллит). [11] Гайанаит имеет орторомбическую кристаллическую структуру, пространственную группу Pnnm и точечную группу 2/m2/m2/m. [8] Размеры его ячейки составляют a = 4,857 Å, b = 4,295 Å, c = 2,958 Å, а структура основана на гексагональной плотнейшей упаковке атомов кислорода, параллельной (101), в то время как октаэдры CrO 6 с общими ребрами образуются вдоль [001], соединенные кислородными углами, которые образуют слои октаэдра, параллельные (101). [6] Проще говоря, каждый атом Cr окружен шестью атомами кислорода, а короткие водородные связи расположены в зеркальной плоскости, 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. [11]

Исследования, проведенные с целью прояснить эффект водородной связи и определить, какая модель лучше всего представляет его: модель с центром в водороде или модель с нецентральным водородом, показали, что между моделями нет существенной разницы из-за того, что расстояние водородной связи очень близко к критическому расстоянию. [11]

Физические свойства

Из-за высокой сложности получения чистого образца минерала гвайанаита эксперименты проводятся на образцах известного сложного состава, 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, спайность, габитус и блеск, что дает неполные данные и невозможность определить значения для каждого из них. [8] Ряд зерен «мерумита», которые, как было показано с помощью рентгеновской дифракции, являются почти полностью гвайанаитом, тем не менее, имеют желто-коричневую полосу. [1] Другие известные физические свойства сильно различаются в зависимости от того, в каком из двух основных мест обнаружен этот минерал. Образцы из Гайаны отличаются коричневым, красным, а иногда и зеленым цветом призматических кристаллов длиной до 0,1 мм, а светло-зеленая или зеленовато-черная разновидность иногда встречается в виде призматических микрокристаллических агрегатов [1], тогда как образцы из рудника Отокумпу в Финляндии встречаются в виде агрегатов золотисто-коричневых или зеленовато-коричневых волокон, которые замещают более мелкие кристаллы эсколаита размером менее 1,0 мм. [1]

Геологическое явление

Гайанаит, а также его полиморфы были впервые обнаружены в эсколаите из аллювиальных галечных отложений реки Меруме в Британской Гвиане, где они встречались в виде мелкозернистых агрегатов друг с другом. Они были описаны как небольшие округлые гальки в тесной ассоциации с кварцем. [10] Его присутствие со свободным золотом , розетками пирофилита и двухконцевыми кристаллами кварца также подразумевает, что эти проявления имеют гидротермальное происхождение. [1] Он также встречается в Финляндии в богатых сульфидами жилах, прорезающих скарнированные кварциты на руднике Оутокумпу, где он образовался в виде волокнистых псевдоморфоз . Минеральные ассоциации включают карбонатные минералы , цинксодержащий хромит , рутил , уранинит , ноланит, графит , циркон , титанит и корунд [10] , а также в богатых хромом тремолитовых скарнах, метакварцитах и ​​хлоритовых жилах . [8] Из-за редкого геологического распространения большую часть экспериментального гайанаита синтезируют в лабораторных условиях. [6]

Особые характеристики

Гайанаит никогда не играл значительной исторической или политической роли каким-либо образом, прежде всего из-за своей относительной изоляции, редкости и распространенности в очень незначительных количествах. Как руда, он имел неблагоприятные взгляды на свою экономическую ценность и потенциал из-за своей низкой распространенности и, как следствие, никогда не играл какой-либо значительной роли в промышленности или торговле. [4] Хотя в последнее время проводились эксперименты, направленные на включение оксидов хрома, таких как гайанаит, в катодные материалы в перезаряжаемые литиевые батареи, поскольку ячейки, созданные с оксидами хрома, могут давать более эффективный процесс заряда-разряда по сравнению с текущей технологией, хотя не упоминается экономическая жизнеспособность использования гайанаита и его полиморфов по сравнению с текущей технологией. [12]

Географическое положение

Гайанаит, а также его полиморфы были впервые обнаружены в отложениях реки Меруме в бывшей Британской Гвиане, а в настоящее время известной как Гайана. Он встречается в основном в верхних рукавах Директор-Крик, который является небольшим притоком реки Меруме, впадающей в реку Мазаруни. Ближайший населенный пункт — это правительственный дом отдыха и остановка гидропланов под названием Камакуса, от которого район мерумита находится примерно в 10 милях (16 км) к юго-западу. [1] Самая большая полоса мерумита в Гайане вдоль основания хребта Робелло, состоящая из песчаников , похожих на Рорайму , конгломератов и вулканического пепла , при этом все месторождение расположено в низменной болотистой и лесистой местности, которая заключена между уступами формации Рорайма и обширными склонами осыпей . [1] Относительно небольшая площадь, 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 в шахте Оутокумпу в Финляндии, и, несмотря на то, что это медная руда, там, наряду с медью, серпентином и скарновыми породами, найденными в шахте, было обнаружено около семи миллионов тонн металлического хрома. [13]

Ссылки

  1. ^ abcdefghijk Milton, C., Appleman, DE, Appleman, MH, Chao, ECT, Cuttitta, F., Dinnin, EJ, Dwornik, BL, Ingram, BL, Rose Jr., HJ (1976): Мерумит, сложная совокупность хромовых минералов из Гайаны. US Geol. Surv. Prof. Paper, 887, 1–29.
  2. ^ Warr, LN (2021). «Утвержденные символы минералов IMA–CNMNC». Mineralogic Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode : 2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  3. ^ Минералиеатлас
  4. ^ ab Milton, C. & Narain, S. (1969): Месторождение мерумита в Гайане. Экономическая геология, 64, 910–914.
  5. ^ ab Tombs, NC, Croft, WJ, Carter, JR, Fitzgerald, JF (1964): Новый полиморф CrOOH. Неорганическая химия, 3, 1791–1792.
  6. ^ abc Jahn, S., Wunder, B., Koch-Mueller, M., Tarrieu, L., Pohle, M.,Watenphul, A., Taran, M. (2012). «Симметризация водородных связей, вызванная давлением в гвианаите, β-CrOOH: данные спектроскопии и моделирования ab initio». European Journal of Mineralogy 24(5): 839-850.
  7. ^ Флейшер, М., Мандарино, Дж. А. (1977) Новые названия минералов, American Mineralogist, 62, 173-176.
  8. ^ abcd 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/.
  9. ^ Шибасаки, Y. (1972) Синтез орторомбического CrOOH и механизм реакции. Mat. Res. Bull. Vol. 7, pp. 1125-1134, 1972.
  10. ^ abc Шпаченко, АК, Сорохтина, НВ, Чуканов, НВ, Горшков, АН, Сивцов, АВ (2006). "Генезис и композиционные характеристики природного γ-CrOOH". Geochemistry International 44(7): 681-689.
  11. ^ abc Fujihara, T., Ichikawa, M., Gustafsson, T., Olovsson, I., Tsuchida, T. (2002): Исследования методом порошковой нейтронной дифракции геометрических изотопов и эффектов водородных связей в b-CrOOH. J. Phys. Chem. Solids, 63, 309–315.
  12. ^ Болдырев, Ю.И., Иванова, Н.Д., Сокольский, Г.В., Иванов, СВ., Стадник, О.А. (2013). «Тонкопленочный нестехиометрический катодный материал на основе оксида хрома для перезаряжаемых и первичных литиевых батарей». Журнал электрохимии твердого тела 17(8): 2213-2221.
  13. ^ Коуво О. и Ю. Вуорелайнен (1958) Эсколаит, новый минерал хрома. амер. Минерал., 43, 1098–1106.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Гайана&oldid=1188467398"