George-ericksenite
| George-ericksenite | |
|---|---|
| generał | |
| Kategoria | Minerał siarczanowy |
|
Formuła (powtarzająca się jednostka) |
Na 6 CaMg(IO 3 ) 6 (CrO 4 ) 2 (H 2 O) 12 |
| Symbol IMA | Geek |
| Klasyfikacja Strunza | 4.KD.10 |
| Układ kryształów | Jednoskośny |
| Kryształowa klasa |
Pryzmatyczny (2/m) (ten sam symbol HM ) |
| Grupa kosmiczna | C2/c |
| Komórka elementarna | a = 23,645 A b = 10,918 A c = 15,768 A β = 114,42°; Z=4 |
| Identyfikacja | |
| Kolor | Jasnożółty (kryształy) do jasnożółtego cytrynowego (kruszywa) |
| Kryształowy zwyczaj | Pryzmatyczny do iglastego wzdłuż [001] i nieco spłaszczony na {110} |
| Bliźniacze | Żadnego nie obserwowano megaskopowo ani podczas badania monokryształu |
| Łupliwość | Nie zaobserwowano |
| Pęknięcie | Nieznany |
| Wytrwałość | Kruchy |
| Twardość w skali Mohsa | 3-4 (szacunkowo) |
| Połysk | Szklisty |
| Pasemko | Jasnożółty |
| Przezroczystość | Przezroczyste (kryształy) do półprzezroczystych (kruszywa) |
| Gęstość | 3,035 g/cm 3 |
| Dwójłomność | δ = 0,057 |
| pleochroizm | Niewielki; X 5 bardzo jasnożółty, Z 5 wyraźny żółtozielony |
| Rozpuszczalność | Ekstremalne w zimnej wodzie |
| Bibliografia | |
George-ericksenit jest minerałem o wzorze chemicznym Na 6 CaMg(IO 3 ) 6 (CrO 4 ) 2 (H 2 O) 12 . Jest szklisty, bladożółty do jasno cytrynowożółtego, kruchy i ma pryzmatyczny do iglastego pokrój kryształów wzdłuż [001] i nieco spłaszczony pokrój kryształów na {110}. Po raz pierwszy napotkano go w 1984 roku w Muzeum Mineralogicznym Pinch. Jeden okaz dietzeitu z Oficina Chacabuco w Chile miał jasne cytrynowożółte mikroguzki. Kryształy te wytworzyły rentgenowskiej dyfrakcji proszkowej , który nie pasował do żadnych danych XRD wymienionych dla związków nieorganicznych. Wzór dyfrakcji rentgenowskiej i oprawa proszkowa zostały odłożone do 1994 roku. Do tego czasu cała kolekcja minerałów z Muzeum Mineralogicznego Pinch została zakupiona przez Kanadyjskie Muzeum Przyrody . Próbkę następnie pobrano i zbadano dalej. Badanie to zakończyło się sukcesem i odkryto nowy minerał george-ericksenite. Minerał został nazwany na cześć George'a E. Ericksena, który przez pięćdziesiąt lat był geologiem ekonomicznym w US Geological Survey . Minerał i nazwa zostały zatwierdzone przez Komisję ds. Nowych Minerałów i Nazw Minerałów (IMA). Próbka, wypolerowany cienki przekrój i rzeczywisty kryształ użyty do określenia struktury są przechowywane w serii wystawowej National Mineral Collection of Canada w Canadian Museum of Nature w Ottawie , Ontario .
Opis
Występowanie i parageneza
George-ericksonit jest powszechnie spotykany jako izolowane jasne cytrynowożółte mikroguzki kryształów, które są skoncentrowane na powierzchni jednej części okazu mineralnego. Jednak w niektórych przypadkach mikroguzki występują jako grupy, a nie pojedyncze przypadki. Średnia wielkość tych mikronodul wynosi około 0,2 mm, a każdy z nich składa się z wielu pojedynczych kryształów w przypadkowej orientacji.
Badanie mikrosondą elektronową
Badanie to przeprowadzono poprzez przymocowanie dwóch kryształów iglastych do powierzchni dysku za pomocą żywicy epoksydowej , a następnie zbadanie ich za pomocą mikrosondy elektronowej CAMECA SX-50 . Jeden z kryształów miał powierzchnię (100) skierowaną do góry, a drugi kryształ miał powierzchnię wzrostu w postaci (110) skierowaną do góry. Mikrosonda działała w trybie dyspersji długości fali przy 15 kV i przepuszczała różne prądy od 20 nA do 0,5 nA. CAMECA SX-50 posiada trzy spektrometry , a próbki badano w kolejności ( Na , Cl , I ), następnie ( Mg , S , Ca ). Kiedy kryształ był wystawiony na działanie wiązki elektronów przez pierwsze 200 sekund, liczba zliczeń na sekundę dla każdego elementu różniła się znacznie, co wskazuje, że kryształy są wyjątkowo niestabilne w wiązce elektronów. Zliczenia na sekundę dla każdego pierwiastka były również zależne od powierzchni analizowanego kryształu [(100) lub (110)]. Przy krótszych czasach zliczania (<10 s) przy 15 kV i 5 nA następuje wzrost I 2 O 5 i spadek Na 2 O względem wartości idealnych. Jednak istnieje znaczący efekt orientacji dla wartości SO 3 i CaO dla powierzchni (100) i (110) po obu stronach wartości idealnych. Wraz ze wzrostem ekspozycji na wiązkę elektronów wzrasta Na 2 O, a wszystkie inne tlenki maleją. To zachowanie jest również szybsze na powierzchni (100) niż na powierzchni kryształu (110). Powierzchnia (100) jest ogólnie bardziej reaktywna w stosunku do wiązki elektronów niż powierzchnia (110), ale obie powierzchnie wydają się zbliżać do równowagi z wiązką i dają podobny procent wagowy tlenków po 200 sekundach.
Nawet przy niskich prądach i krótkich czasach zliczania george-ericksenit jest wyjątkowo niestabilny pod wiązką elektronów. Po zbadaniu powierzchnie kryształów są zabarwione na brązowo w wyniku reakcji z I 2 i spadku analizowanego I 2 O 5 wraz z upływem czasu. Orientacja krystalograficzna analizowanego materiału ma duży wpływ na wartości analityczne w dowolnym momencie. Ogólne zachowanie ilościowe george-ericksenitu w wiązce elektronów jest zgodne z otrzymanym składem chemicznym (idealnie I 2 O 5 59,13, CrO 3 9,92. SO 3 1,51, MgO 2,38, CaO 3,31, Na 2 O 10,98, H 2 O 12,77 waga %).
Struktura krystaliczna
Zbieranie danych
o wymiarach 0,046 x 0,059 x 0,060 mm3 umieszczono na czterokołowym dyfraktometrze Siemans P4 . Kryształ został wyrównany za pomocą 42 odbić automatycznie wyśrodkowanych po pomiarze ze zdjęcia obrotowego. Macierz orientacji i wymiary komórki elementarnej zostały określone na podstawie kątów ustawienia udokładnienia metodą najmniejszych kwadratów. Zarejestrowano 3872 odbicia do 60 ° 2θ przy stałej szybkości skanowania 1,33° 2θ/min. Zastosowano poprawki na absorpcję przez całkowanie kwadraturowe Gaussa . Zastosowano również poprawki na Lorentza, polaryzację i efekty tła, a także redukcję intensywności do czynników strukturalnych.
Rozwiązanie i udoskonalenie struktury
Do obliczeń wykorzystano system programów SHELXTL PC Plus. Indeksy R i Rw mają postać umowną. Strukturę rozwiązano metodami bezpośrednimi. Struktura jest centrosymetryczna, jak wskazują statystyki E. Systematyczne nieobecności wskazują również na obecność c dla komórki skoncentrowanej na C. W rezultacie george-ericksenite znalazł się w grupie kosmicznej C2/c. Strukturę udoskonalono przez kombinację udoskonalenia metodą najmniejszych kwadratów i syntezy różnicowej Fouriera do wskaźnika R 3,5% i Rw równego 3,5%. Zajętość miejsc określono na podstawie udoskonalenia rozpraszania miejsc i kryteriów krystaliczno-chemicznych.
Opis struktury
Koordynacja kationów
Istnieje jedno miejsce chromu (Cr) , które jest symetrycznie różne i jest koordynowane tetraedrycznie przez cztery atomy tlenu (O) . Średnia długość wiązań wynosi 1,61 Å, co wskazuje, że kation Cr jest sześciowartościowy . Średnia długość wiązania w miejscu Cr jest mniejsza niż można by się spodziewać po całkowitym zajęciu przez Cr 6+ . Tę różnicę można wytłumaczyć częściowym zastąpieniem siarki (S) .
Istnieją trzy miejsca jodu (I) , które są koordynowane przez trzy atomy tlenu (O) ułożone w trójkąt po jednej stronie kationu. Odległości wiązań między atomami I i O wynoszą 1,81 Å. Powoduje to, że grupa IO 3 tworzy trójkątną piramidę z miejscem I na szczycie piramidy. W każdym miejscu I znajdują się również trzy dodatkowe ligandy , które powodują, że atomy jodu mają zniekształconą koordynację oktaedryczną. Powoduje to również, że atom I zajmuje pozycje poza środkiem każdego ośmiościanu . Długie wiązania między atomami w miejscach I przyczyniają się do znacznej wartościowości wiązań związanych anionów .
Istnieją trzy miejsca sodowe (Na) , z których każde jest unikalne. Każda witryna ma inny typ koordynacji. H2O jest odległością otoczone dwoma atomami O i czterema grupami w zniekształconym układzie oktaedrycznym z Na1-Φ (gdzie Φ=nieokreślony ligand) 2,41 Å. Miejsce Na2 jest otoczone pięcioma atomami O i 2 grupami H2O w rozszerzonym układzie oktaedrycznym z odległością Na2-Φ wynoszącą 2,54 Å. Miejsce Na3 jest otoczone pięcioma atomami O i trzema atomami H2O w trójkątnym układzie dwunastościennym z odległością Na3-Φ 2,64 Å.
Jest tylko jedno miejsce magnezu (Mg) , które jest koordynowane przez sześć atomów O w układzie oktaedrycznym z odległością Mg-O 2,09 Å. Ta długość wiązania jest zgodna z tym, że to miejsce jest całkowicie zajęte przez Mg bez podstawienia.
Jedno miejsce wapnia (Ca) jest koordynowane przez sześć atomów O i dwie grupy H2O w układzie kwadratowo-antypryzmatycznym z odległością Ca-Φ 2,50 Å. Ta długość wiązania jest zgodna z tym, że to miejsce jest całkowicie zajęte przez Ca bez podstawienia.
Topologia struktury
George-ericksenite ma układ strukturalny składający się z płyt wielościanów prostopadłych do [100]. Płyty te mają taki sam skład jak sam minerał i mają grubość połowy jednostki w kierunku [100]. Są one połączone z sąsiednimi płytami wyłącznie za pomocą wiązań wodorowych . Krawędzie każdej płyty są ograniczone przez prawie płaskie warstwy anionów. Same płyty składają się z trzech płaskich warstw kationów. Istnieją również trzy płaskie warstwy kationów równoległe do krawędzi płytek. Oznacza to, że każda płyta składa się z trzech warstw wielościanów. Symetria c -glide dotyczy górnej i dolnej części płyty, co oznacza, że płytę można podzielić na dwa unikalne arkusze wielościanów.
Na zewnętrznej warstwie płyty widoczny jest wyraźny zygzakowaty wzór łańcuchów wielościanów Na rozciągających się w kierunku c . Ośmiościan Na1 ma wspólną krawędź z ośmiościanem powiększonym Na2, który ma wspólną ścianę z dwunastościanem trójkątnym Na3. Tworzy to liniowy trymer , który rozciąga się w kierunku [011]. Ten trimer jest następnie łączony przez współdzielenie krawędzi między wielościanami Na3 i a1 z innym trymerem rozciągającym się w kierunku [0-11]. Motyw ten nadal tworzy zygzakowaty łańcuch [Na 3 Φ 14 ] rozciągający się w kierunku c . W każdym zakładzie tego łańcucha wielościany są akcentowane przez dwie grupy (IO 3+3 ). Identyczne łańcuchy biegną równolegle do c , które są połączone tylko jednym słabym wiązaniem IO.
Wewnętrzna warstwa płyty składa się z jednego ośmiościanu Mg, który dzieli rogi z dwoma czworościanami Cr. Tworzy to klaster [MT 2 Φ 12 ]. Pozostałe dwa aniony ośmiościanu Mg łączą się, dzieląc narożniki, w dwie grupy (IO 3+3 ). Te skupiska [Mg(CrO 4 ) 2 (IO 3+3 ) 2 O 2 ] łączą ze sobą dwa (CaΦ 8 ) wielościany. Tworzy to łańcuchy równoległe do b . Słabe wiązania IO łączą te łańcuchy, tworząc środkową warstwę płyty.
Stosunek do innych minerałów
Jedynym innym minerałem chromianowo-jodowym jest dietzeit, Ca(IO 3 ) 2 (CrO 4 )(H 2 O). Dietzeite i george-ericksenite nie mają związku strukturalnego. Fuenzalidait i carlosruizite to minerały siarczanowo-jodowe występujące na chilijskich polach azotanowych i zawierają niewielkie ilości Cr zastępującego S. Są to również struktury arkuszowe, ale arkusze znacznie różnią się pod względem połączeń niż w przypadku george-ericksenitu.