Скуттерудит

Скуттерудит
Скуттерудит
	Скуттерудит из Бу-Аззера, Марокко.
Общий
Категория	Минерал арсенид
Формула ; (повторяющаяся единица)	CoAs 3
символ ИМА	санскр.
классификация Штрунца	2.EC.05
Кристаллическая система	Кубический
Кристалл класс	Диплоидный (м 3 ) ; Символ HM : (2/м 3 )
Космическая группа	Мне 3 года
Элементарная ячейка	а = 8,204 Å, Z = 8
Идентификация
Цвет	Оловянно-белый до серебристо-серого цвета, потускневший серый или переливающийся; в полированном сечении серый, кремовый или золотисто-белый
Кристаллическая привычка	Кристаллы кубические, октаэдрические, додекаэдрические, редко призматические; в скелетных формах роста образуют искаженные агрегаты; также массивные, зернистые.
Побратимство	На {112} как шестерки и сложные формы
Расщепление	Различим на {001} и {111}; в следах на {011}
Перелом	Раковистый до неровного
Твёрдость по шкале Мооса	5.5–6
Блеск	Металлический
Полоса	Черный
Прозрачность	Непрозрачный
Удельный вес	6.5
Ссылки

Минерал арсенид кобальта

Скуттерудит — это минерал арсенида кобальта , содержащий переменные количества никеля и железа , заменяющих кобальт с идеальной формулой CoAs ₃ . Некоторые источники дают мышьяку переменный индекс формулы 2–3. Разновидности с высоким содержанием никеля называются никель-скуттерудитом, ранее хлоантитом. Это гидротермальный рудный минерал, встречающийся в жилах с умеренными и высокими температурами вместе с другими минералами Ni-Co. Сопутствующие минералы — арсенопирит , самородное серебро , эритрит , аннабергит , никелин , кобальтит , сульфосоли серебра , самородный висмут , кальцит , сидерит , барит и кварц . ^[3] Он добывается как руда кобальта и никеля с побочным продуктом мышьяком .

Было обнаружено, что кристаллическая структура этого минерала присутствует в нескольких соединениях , имеющих важное технологическое применение.

Минерал имеет яркий металлический блеск и имеет оловянно-белый или светло-стальной серый цвет с черной полосой. Удельный вес составляет 6,5, а твердость составляет 5,5–6. Его кристаллическая структура изометрическая с кубическими и октаэдрическими формами , похожими на структуру пирита . Содержание мышьяка дает чесночный запах при нагревании или измельчении.

Скуттерудит был обнаружен в шахтах Скутеруд, Модум , Бускеруд , Норвегия , в 1845 году. ^[4] Смальтит — альтернативное название минерала. Известные месторождения включают Кобальт, Онтарио , Скутеруд, Норвегия , и Франклин, Нью-Джерси , в Соединенных Штатах . Редкие арсенидные минералы классифицируются в группе сульфидных минералов Даны, хотя они не содержат серы.

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура минерала скуттерудита была определена в 1928 году Офтедалем ^[7]^[8] как кубическая, принадлежащая к пространственной группе Im-3 (номер 204). Элементарную ячейку можно считать состоящей из восьми меньших кубов, составленных из атомов Co. Шесть из этих кубов заполнены (почти) квадратными плоскими кольцами As, каждое из которых ориентировано параллельно одному из ребер элементарной ячейки. Затем атомы As образуют октаэдры с Co в центре.

В кристаллографических терминах атомы Co занимают позиции 8c, в то время как атомы As занимают позиции 24g. Положение атомов Co внутри элементарной ячейки фиксировано, в то время как положения атомов As определяются параметрами x и y. Было показано, что для того, чтобы кольца As были полностью квадратными, эти параметры должны удовлетворять соотношению Офтедаля x + y = 1/2. Любое отклонение от этого соотношения дает прямоугольную конфигурацию атомов As; действительно, это имеет место для всех известных соединений с этой структурой, и атомы As не образуют идеальный октаэдр.

Вместе с размером элементарной ячейки и назначенной пространственной группой, вышеупомянутые параметры полностью описывают кристаллическую структуру материала. Эту структуру часто называют структурой скуттерудита .

Приложения

Материалы со структурой скуттерудита изучаются как недорогие термоэлектрические материалы ^[9] с низкой теплопроводностью . ^[10]^[11] См. также Термоэлектрические материалы#Скуттерудиты термоэлектрики .

Ссылки

^ 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.
^ Минералиеатлас
^ ab http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/skutterudite.pdf Справочник по минералогии
^ ab http://www.mindat.org/min-3682.html Mindat.org
^ http://webmineral.com/data/Skutterudite.shtml Данные Webmineral
^ Кляйн, Корнелис и Корнелиус С. Херлбат, младший, Руководство по минералогии, Wiley, 20-е изд., 1985, стр. 289 ISBN 0-471-80580-7
^ Nolas, GS, Morelli, DT, Tritt, TM (1999). "SKUTTERUDITES: A Phonon-Glass-Electron Crystal Approach to Advanced Thermoelectric Energy Conversion Applications". Annual Review of Materials Science . 29 (1): 89–116. Bibcode : 1999AnRMS..29...89N. doi : 10.1146/ANNUREV.MATSCI.29.1.89. ISSN 0084-6600.
^ Офтедал, И. (1926). «Кристаллическая структура скуттерудита и родственных минералов» (PDF) . Норск Геологиск Тидсскрифт . 8 : 250–257 . Проверено 13 марта 2022 г.
^ Сальвадор, Джеймс Р.; Чо, Зуксин Йе; Моцигемба, Джошуа Э.; Томпсон, Алан Дж.; Шарп, Джеффри В.; Кёниг, Ян Д.; Малони, Райан; Томпсон, Трэвис; Сакамото, Джеффри; Ван, Хсин; Верещак, Эндрю А.; Мейснер, Грегори П. (5 октября 2012 г.). «Преобразование тепловой энергии в электрическую в термоэлектрических модулях на основе скуттерудита». Журнал электронных материалов . 42 (7): 1389–1399. doi :10.1007/s11664-012-2261-9. S2CID 93808796.
^ Nolas, GS, Slack, GA, Morelli, DT, Tritt, TM, Ehrlich, AC (1996). «Влияние редкоземельного заполнения на решеточную теплопроводность скуттерудитов». Журнал прикладной физики . 79 (8): 4002–4008. Bibcode : 1996JAP....79.4002N. doi : 10.1063/1.361828. ISSN 0021-8979.
^ Гарлеги, Ахмад; Пай, И-Хсуан; Фэй-Хун, Лина; Лю, Чиа-Джи (17 марта 2014 г.). «Низкая теплопроводность и быстрый синтез скуттерудита кобальта n-типа гидротермальным методом». Журнал химии материалов C. 2 ( 21): 4213–4220. doi :10.1039/C4TC00260A. S2CID 97681877.

А. Кьексхус и Т. Ракке. Соединения с кристаллической структурой типа скуттерудита. 3. Структурные данные для арсенидов и антимонидов. Acta Chemica Scandinavica Series A 28 (1): 99-103 1974.

[1] 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.

[2] Минералиеатлас

[Handbook-3] ttp://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/skutterudite.pdf Справочник по минералогии

[Mindat-4] ttp://www.mindat.org/min-3682.html Mindat.org

[Wemin-5] ttp://webmineral.com/data/Skutterudite.shtml Данные Webmineral

[Klein-6] Кляйн, Корнелис и Корнелиус С. Херлбат, младший, Руководство по минералогии, Wiley, 20-е изд., 1985, стр. 289 ISBN 0-471-80580-7

[7] Nolas, GS, Morelli, DT, Tritt, TM (1999). "SKUTTERUDITES: A Phonon-Glass-Electron Crystal Approach to Advanced Thermoelectric Energy Conversion Applications". Annual Review of Materials Science . 29 (1): 89–116. Bibcode : 1999AnRMS..29...89N. doi : 10.1146/ANNUREV.MATSCI.29.1.89. ISSN 0084-6600.

[8] Офтедал, И. (1926). «Кристаллическая структура скуттерудита и родственных минералов» (PDF) . Норск Геологиск Тидсскрифт . 8 : 250–257 . Проверено 13 марта 2022 г.

[9] Сальвадор, Джеймс Р.; Чо, Зуксин Йе; Моцигемба, Джошуа Э.; Томпсон, Алан Дж.; Шарп, Джеффри В.; Кёниг, Ян Д.; Малони, Райан; Томпсон, Трэвис; Сакамото, Джеффри; Ван, Хсин; Верещак, Эндрю А.; Мейснер, Грегори П. (5 октября 2012 г.). «Преобразование тепловой энергии в электрическую в термоэлектрических модулях на основе скуттерудита». Журнал электронных материалов . 42 (7): 1389–1399. doi :10.1007/s11664-012-2261-9. S2CID 93808796.

[10] Nolas, GS, Slack, GA, Morelli, DT, Tritt, TM, Ehrlich, AC (1996). «Влияние редкоземельного заполнения на решеточную теплопроводность скуттерудитов». Журнал прикладной физики . 79 (8): 4002–4008. Bibcode : 1996JAP....79.4002N. doi : 10.1063/1.361828. ISSN 0021-8979.

[11] Гарлеги, Ахмад; Пай, И-Хсуан; Фэй-Хун, Лина; Лю, Чиа-Джи (17 марта 2014 г.). «Низкая теплопроводность и быстрый синтез скуттерудита кобальта n-типа гидротермальным методом». Журнал химии материалов C. 2 ( 21): 4213–4220. doi :10.1039/C4TC00260A. S2CID 97681877.