Вульфенит - Wulfenite

Вульфенит
Общий
Категория	Минерал молибдат
Формула ; (повторяющаяся единица)	PbMoO 4
Классификация Струнца	7.GA.05
Кристаллическая система	Тетрагональный
Кристалл класс	Дипирамидальный (4 / м) ; символ HM : (4 / м)
Космическая группа	Я 4 1 / а
Ячейка	а = 5,433, с = 12,110 [Å]; Z = 4
Идентификация
Цвет	Оранжево-желтый, желтый, медово-желтый, красновато-оранжевый, реже бесцветный, серый, коричневый, оливково-зеленый и даже черный
Хрустальная привычка	От тонкой таблички до пирамидальной формы
Twinning	Близнецы по [001] общей
Расщепление	На {011}, отчетливо; на {001}, {013}, нечетко
Перелом	От неправильной формы до субконхоидальной
Упорство	Хрупкий
Твердость по шкале Мооса	3
Блеск	Адамантин, смолистый
Полоса	белый
Прозрачность	От прозрачного до непрозрачного
Удельный вес	6,5-7,0
Оптические свойства	Одноосный (-), может быть аномально двухосным
Показатель преломления	n ω = 2,405 n ε = 2,283
Двулучепреломление	δ = 0,122
Плеохроизм	Слабый; оранжевый и желтый
Ультрафиолетовая флуоресценция	Никто
Другие характеристики	Образцы могут быть пьезоэлектрическими.
Рекомендации

Вульфенит - это минерал молибдата свинца с формулой Pb Mo O ₄ . Чаще всего его можно найти в виде тонких табличных кристаллов от яркого оранжево-красного до желто-оранжевого цвета, иногда коричневого, хотя цвет может сильно варьироваться. В желтой форме ее иногда называют «желтой свинцовой рудой».

Он кристаллизуется в тетрагональной системе , часто встречающейся в виде коротких, пирамидальных или пластинчатых кристаллов. Также встречается в виде землистых зернистых масс. Он встречается во многих местах, связанных со свинцовыми рудами, как вторичный минерал, связанный с окисленной зоной месторождений свинца. Это также вторичная руда молибдена , которую ищут коллекционеры.

Открытие и появление

Впервые вульфенит был описан в 1845 году для месторождения в Бад-Блайберге , Каринтия , Австрия . Он был назван в честь Франца Ксавьера фон Вульфена (1728–1805), австрийского минералога.

Встречается как вторичный минерал в окисленных гидротермальных месторождениях свинца. Это происходит с церуссита , англезит , смитсонит , гемиморфит , ванадинит , пироморфит , миметизит , descloizite , платтнерита и различных окислов железа и марганца.

Известным местом добычи вульфенита является шахта «Красное облако» в Аризоне. Кристаллы темно-красного цвета и обычно очень хорошо сформированы. В районе Лос-Ламенто в Мексике образовались очень толстые таблитчатые оранжевые кристаллы.

Другой населенный пункт - гора Пека в Словении. Кристаллы желтые, часто с хорошо развитыми пирамидами и бипирамидами . В 1997 году кристалл был изображен на марке Почты Словении .

Менее известные местонахождения вульфенита включают: туннель Шерман, купол Святого Петра , районы добычи Тинкап-Томичи-Монкарч, рудник Прайд оф Америка и рудник Бандора в Колорадо .

Маленькие кристаллы также встречаются в Булвелле и Киркби-ин-Эшфилде , Англия. Эти кристаллы встречаются в галенит- вульфенит-урансодержащем асфальтитовом горизонте в магнезиальных известняках . Вульфенит, обнаруженный в этой области, аналогичен по свойствам (парагенетическая последовательность, низкое содержание серебра и сурьмы в галенах и отсутствие пироморфита) с вульфенитами Альп и может быть аналогичным по происхождению.

Кристаллография

Вульфенит кристаллизуется в тетрагональной системе и имеет примерно равные отношения осей; в результате он считается кристаллографически похожим на шеелит (CaWO ₄ ). Вульфенит классифицируется по симметрии кристаллов пирамидно-полуэдрической ( тетрагонально-дипирамидальной ) (C ₄ h). Следовательно, элементарная ячейка формируется путем размещения точек в вершинах и центрах граней ромбоидов с квадратными основаниями, а кристаллографические оси совпадают по направлениям с краями ромбов. Две из этих решеток пересекаются друг с другом, так что точка на первой диагональна по отношению ко второй и составляет четверть расстояния между двумя секундами.

Между двумя концевыми элементами - вульфенитом и столцитом ( PbWO 4 ) существует обширный твердый раствор , так что состав вольфрама-вульфенита составляет от 90% вульфенита и 10% столцита до чиллагита (64% вульфенита, 36% столцита) и так далее. Тем не менее, Комиссия по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации сочла, что твердые растворы не требуют новых названий. Правильная номенклатура твердого состояния 90:10 - вульфенит- I 4 ₁ / a, а твердого состояния 64:36 - вульфенит- I 4. Структура системы вульфенита- I 4 ₁ / a может быть описана как плотная упаковка. тетраэдрических анионов MoO ₄^2– и катионов Pb ²⁺ . В решетке анионы MoO ₄^2- слегка искажены, хотя длины связей остаются равными, а атомы кислорода связаны связями Pb-O. Каждый атом свинца имеет 8-координацию с кислородом и два слегка различных расстояния связи Pb-O. Эта структура очень напоминает структуру чистого вульфенита.

Структура вульфенита- I 4 также очень похожа на структуру вульфенита- I 4 ₁ / a, но имеет неравное распределение вольфрама и молибдена, что может объяснить наблюдаемый гемигедризм .

Утверждается, что в твердом растворе вульфенит-столзит при комнатной температуре не существует разрыва в смешиваемости из-за почти одинакового размера и формы ионов MoO ₄^2- и WO ₄^2- , однако приводились аргументы в пользу существования разрыв смешиваемости при более высоких температурах.

Гемигедризм

Кристаллы вульфенита обычно более пластинчатые и более тонкие, чем кристаллы шеелита , однако более пирамидальные и призматические кристаллы демонстрируют отчетливый гемиморфизм .

Термодинамика и реакционная способность

Теплоемкость , энтропия и энтальпия из вульфенита были определены с учетом наличия твердых растворов и включения примесей . Приведенные значения следующие: Cp ° (298,15) = 119,41 ± 0,13 Дж / моль · K, S ° (298,15) = (168,33 ± 2,06) Дж / моль · K, ΔH ° = (23095 ± 50) Дж / моль.

Когда вульфенит проталкивается через трубку в пламя , он отчетливо распадается и легко плавится. С солью фосфора образует шарики молибдена. С содой на угле получается свинцовый шарик. Когда порошкообразный минерал испаряется с HCl, образуется оксид молибда .

Молибден может быть извлечен из вульфенита путем измельчения руды до 60-80 меш, смешивания руды с NaNO ₃ или NaOH, нагревания смеси до примерно 700 ° C (разложение), выщелачивания водой, фильтрации, сбора нерастворимых остатков, которые могут включать Fe , Al , Zn , Cu , Mn , Pb , Au и Ag , затем раствор NaMoO ₄ перемешивают с раствором MgCl ₂ , фильтруют, CaCl ₂ или FeCl ₂ или любые другие хлориды добавляют к раствору Mo и нагревают и перемешивают, фильтруют и желаемый продукт собирают. Полный процесс запатентован Union Carbide и Carbon Corp .

Синтез

Было показано, что вульфенит образуется синтетически в результате спекания молибдита с церусситом, а также молибдита с оксидом свинца. Ниже будут описаны оба метода синтеза.

Синтез из молибдита и церуссита:

Термический анализ смеси молибдита и церуссита 1: 1 сначала показал характерные пики церуссита. Существует резкий эндотермический пик при 300 ° C, который возникает при дегидратации гидроцеруссита, связанного с церусситом. Второй пик при 350 ° C - это первая стадия диссоциации церуссита до PbO * PbCO ₃ . Позже, при 400 ° C, средний эндотермический пик представляет собой вторую стадию диссоциации до оксида свинца. Эти переходы связаны с уменьшением массы, которое происходит ступенчато. Во-первых, дегидратация гидроцеруссита отмечается потерей им конституционального ОН, а затем высвобождением диоксида углерода во время диссоциации церуссита. Образование вульфенита происходит при 520 ° C, как это наблюдается в экзотермическом пике. Реакция между оксидами свинца и молибденом протекает при 500-600 ° C с образованием молибдата свинца.

Эндотермические пики при 880 и 995 ° C, возможно, обозначают испарение и плавление непрореагировавших оксидов свинца и молибдена. Небольшой пик при 1050 ° C представляет плавление самого продукта вульфенита, в то время как еще меньший пик при 680 ° C может указывать на некоторое испарение молибдита, поскольку оксид молибдена улетучивается при 600-650 ° C.

Эта реакция протекает следующим образом:

350 ° C: 2PbCO ₃ → PbO * PbCO ₃ + CO ₂

400 ° C: PbO * PbCO ₃ → 2PbO + CO ₂

500-520 ° C: MoO ₃ + PbO → PbMoO ₄ (вульфенит)

Синтез из молибдита и оксида свинца:

Термический анализ смесей молибдита и оксида свинца в соотношении 1: 1 позволяет предположить, что образование вульфенита происходит при 500 ° C, что можно увидеть по экзотермическому пику при этой температуре. Микроскопическое исследование продуктов показывает, что при 500 ° C вульфенит является основным продуктом, в то время как при 950 ° C вульфенит является единственным компонентом продукта, так как зерна молибдита и оксида свинца расплавляются и испаряются. Небольшой эндотермический пик при 640 ° C может представлять начало испарения, а резкий и большой эндотермический пик при 980 ° C указывает на плавление и улетучивание непрореагировавших оксидов свинца и молибдена.

Характеристики синтетического вульфенита:

Синтетический вульфенит будет иметь следующий состав: 61,38% PbO и 38,6% MoO ₃ . Этот синтез даст вам образцы вульфенита, который имеет бледно-желтые шлифы и оптически отрицательный. Он кристаллизуется в тетрагональной системе в виде прямоугольных табличных кристаллов с отчетливым расщеплением на {011}. Кристаллы также обладают прозрачностью и адамантиновым блеском. Данные дифракции рентгеновских лучей, расчетные размеры ячеек, константы и оптические осевые углы синтетического вульфенита согласуются с таковыми для природного минерала.

Окраска

Чистый вульфенит бесцветен, но большинство образцов имеют цвета от кремово-желтого до ярко-красного. Некоторые образцы даже отображают синие, коричневые и черные оттенки. Желто-красное окрашивание вульфенитов вызвано небольшими следами хрома. Другие предположили, что, хотя свинец добавляет немного цвета, возможно, молибдат способствует желтому цвету вульфенита.

Более поздние исследования показывают, что, хотя источником сильного окрашивания является присутствие примесей, нестехиометрия как в катионных, так и в анионных подрешетках также играет важную роль в окрашивании кристаллов. Тяги и др. (2010) обнаружили, что причиной окраски вульфенита являются примеси, поскольку они смогли вырастить кристаллы красного, зеленого и различных оттенков желтого, просто изменив чистоту исходных зарядов. Они также утверждали, что присутствие Pb ³⁺ не является причиной окраски. Поскольку кристаллы, которые они выращивали в среде Ar, имеют светло-желтый цвет, они предполагают, что концентрация кислорода в межузельных слоях может быть другой причиной окрашивания вульфенита. Тяги и др. Обратите внимание, однако, что Мо находится в состоянии с более низкой валентностью в окружающем Ar, что означает, что это Mo ^5+, а не Mo ⁶⁺ . Это говорит о том, что концентрация сайтов Mo ⁵⁺ также является причиной окраски.

Талла и др. (2013) утверждают, что следовые количества хрома действительно играют роль в определении окраски вульфенита. Здесь анионная группа CrO ₄^2- замещает группу MoO ₄^2- в тетраэдрическом положении. Они обнаружили, что всего 0,002 атома на формульную единицу (apfu) Cr ^6+, заменяющего Mo ⁶⁺ , достаточно для получения образца оранжевого цвета. При значениях Cr ⁶⁺ apfu 0,01 можно было получить красный цвет. Талла и др. далее подчеркивал, что цвета являются результатом изменения интенсивности поглощения, а не изменения спектрального положения.

Галерея

Группа полупрозрачных вульфенитовых лопастей цвета ириса из Перчаточной шахты, Аризона, США
Пластинка из очень острых шоколадно-коричневых кристаллов вульфенита до 1,5 см по краю.
Вульфенит из Мексики
Богатая смесь пластинчатых красновато-коричневых кристаллов вульфенита заполняет пустоту в геодеобразной матрице госсана на этом образце.
Образец вульфенита из Мина Охуэла, Мапими, Дуранго, Мексика
Образец из Мина Охуэла, Мапими, Дуранго, Мексика
Интенсивно окрашенные кристаллы до 1,7 см, из Los Lamentos Mts (Sierra de Los Lamentos), Municipio de Ahumada, Чиуауа, Мексика
Желтый кристалл, удлиненный по бокам, с небольшим прикрепленным церусситом спереди.
Классический кластер из вульфенитовых лезвий цвета ириса, обильно посыпанных оливково-зелеными миметитовыми ботриоидами.
Вульфенит из шахты Цзяньшань, Синьцзян, Китай
Вульфенит из шахты Цумеб (шахта Цумкорп), Цумеб, регион Отджикото (Ошикото), Намибия
Красные кристаллы вульфенита

Languages

In other projects