Ванадинит

Ванадинит

Ванадинит — это минерал, принадлежащий к апатитовой группе фосфатов, с химической формулой Pb5(VO4)3Cl. Это одна из основных промышленных руд металлического ванадия и незначительный источник свинца. Плотный, хрупкий минерал обычно содержится в виде красных гексагональных кристаллов. Это необычный минерал, образованный окислением свинцовых рудных месторождений, таких как галенит. Впервые обнаруженные в 1801 году в Мексике, месторождения ванадинитов были найдены в Южной Америке, Европе, Африке и Северной Америке.

Происхождение

Ванадинит — необычный минерал, происходящий только в результате химических изменений уже существующих материалов. Поэтому он известен как вторичный минерал. Он находится в засушливом климате и образуется путем окисления первичных свинцовых минералов. Ванадинит особенно часто встречается в сочетании с сульфидом свинца, галенитом. Другие связанные минералы включают в себя вульфенит, лимонит и барит.

Первоначально он был обнаружен в Мексике испанским минералогом Андресом Мануэлем дель Рио в 1801 году. Он назвал минерал «коричневым свинцом» и утверждал, что в нем содержится новый элемент, который он вначале назвал панкромом, а затем эритронием. Однако впоследствии он полагал, что это не новый элемент, а просто нечистая форма хрома. В 1830 году Нильс Габриэль Сефстрём открыл новый элемент, который он назвал ванадием. Позже выяснилось, что этот элемент похож на металл, обнаруженный ранее Андресом Мануэлем дель Рио. В 1838 году в Зимапане, Идальго, Мексика, был вновь обнаружен «коричневый свинец» Дель Рио и был назван ванадинитом из-за высокого содержания ванадия. Другие названия, данные ванадиниту — джонстонит и свинцовый ванадат.

Возникновение

Ванадинит происходит как вторичный минерал в зоне окисления свинцовых отложений, ванадий выщелачивается из силикатов стеновых пород. Связанные минералы включают миметит, пироморфит, деклуазит, моттрамит, вульфенит, церуссит, англезит, кальцит, барит и различные минералы оксида железа.

Месторождения ванадинита встречаются во всем мире, включая Австрию, Испанию, Шотландию, Уральские горы, Южную Африку, Намибию, Марокко, Аргентину, Мексику и 4 штата США: Аризону, Колорадо, Нью-Мексико и Южную Дакоту.

Ванадинитовые отложения встречаются в более чем 400 шахтах по всему миру. Известные шахты ванадинитов включают в себя Мибладен и Туйссет в Марокко; Цумеб, Намибия; Кордова, Аргентина; Сьерра-Каунти, Нью-Мексико и округ Хила, штат Аризона, в США.

Структура

Ванадинит является свинцовым хлорванадатом с химической формулой Pb5(VO4)3Cl. По весу он состоит из 73,15% свинца, 10,79% ванадия, 13,56% кислорода и 2,50% хлора. Каждая структурная единица ванадинита содержит ион хлора, окруженный шестью двухвалентными свинцовыми ионами в углах правильного октаэдра, причем один из ионов свинца обеспечивается прилегающей молекулой ванадинита. Расстояние между каждым свинцом и ионом хлора составляет 317 пикометров. Самое короткое расстояние между каждым ионом свинца составляет 4,48 Å. Октаэдр разделяет две противоположные грани с двумя соседними единицами ванадинита, образуя непрерывную цепочку октаэдров. Каждый атом ванадия окружен четырьмя атомами кислорода в углах неправильного тетраэдра. Расстояние между каждым атомом кислорода и ванадия составляет 1,72 или 1,76 Å. Три кислородных тетраэдра примыкают к каждому из свинцовых октаэдров вдоль цепи.

Ванадинит в гексагональных кристаллах
Ванадинит в гексагональных кристаллах

Кристаллы ванадинита соответствуют шестиугольной системе симметрии. Эта внутренняя структура часто отражается в гексагональной внешней форме кристаллов. Кристаллы обычно представляют собой короткие гексагональные призмы, но также могут быть найдены как гексагональные пирамиды, округлые массы или корки. Единичная ячейка ванадинита, наименьшая делимая единица, обладающая той же симметрией и свойствами, имеет форму гексагональной призмы. Единичная ячейка ванадинита состоит из двух его молекул и имеет размеры a=10.331 Å и c=7.343 Å), где a — длина каждой стороны шестиугольника, c — высота призмы. Объем каждой элементарной ячейки ванадинита, заданный формулой V=a2c sin(60°), составляет 678,72 Å3.

Характеристики

Ванадинит находится в апатитовой группе фосфатов и образует химический ряд с пироморфитом (Pb5(PO4)3Cl) и миметитом (Pb5(AsO4)3Cl), причем оба они могут образовывать твердые растворы. В то время как большинство химических серий включают замещение металлических ионов, эта серия заменяет его анионные группы: фосфат (PO4), арсенат (AsO4) и ванадат (VO4). Общие примеси ванадинита включают фосфор, мышьяк и кальций, где они могут выступать как изоморфный заменитель ванадия. Ванадинит, содержащий большое количество примеси мышьяка, известен как эндихит.

Нехарактерный цвет
Нехарактерный цвет

Ванадинит обычно ярко-красный или оранжево-красный, хотя иногда коричневый, красно-коричневый, серый, желтый или бесцветный. Его отличительный цвет делает его популярным среди коллекционеров минералов. Его полоска может быть бледно-желтой или коричневато-желтой. Ванадинит может быть прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным, а его блеск может варьироваться от смолистого до адамантинового. Ванадинит является анизотропным, что означает, что некоторые его свойства отличаются при измерении вдоль разных осей. При измерении перпендикулярно и параллельно оси анизотропии его показатели преломления равны соответственно 2,350 и 2,416. Это дает двойное лучепреломление 0,066.

Ванадинит очень хрупок, при разрыве образует небольшие раковинные фрагменты. Его твердость 3–4 по шкале Мооса, примерно такая же, как у медной монеты. Ванадинит особенно тяжел для полупрозрачного минерала. Он имеет молярную массу 1416,27 г/моль, и его удельный вес может составлять от 6,6 до 7,2 из-за примесей.

Использование

Наряду с карнотитом и росковелитом, ванадинит является одной из основных промышленных руд элемента ванадия, которую можно добывать путем обжига и плавки. Ванадинит также иногда используется в качестве источника свинца. Общий процесс экстракции ванадия начинается с нагревания ванадинита солью (NaCl) или карбонатом натрия (Na2CO3) при температуре около 850°С с получением ванадата натрия (NaVO3). Его растворяют в воде и затем обрабатывают хлоридом аммония, получая оранжевый осадок метаванадата аммония. Затем его расплавляют с образованием неочищенной формы пятиокиси ванадия (V2O5). Восстановление пентоксида ванадия кальцием дает чистый ванадий.

Фото

Много тысяч кристаллов, хорошо заметна их шестиугольную форма
Много тысяч кристаллов, хорошо заметна их шестиугольную форма
Ванадинит на барите, из Мибладена, Верхний Мулуйский район, Мидделт, Мекнес-Тафилалет, Марокко
Ванадинит на барите, из Мибладена, Верхний Мулуйский район, Мидделт, Мекнес-Тафилалет, Марокко
Кристаллы ванадинита (варндинит) из Туиссита, района Туисис, Уджда-Ангадской области, Восточного региона, Марокко
Кристаллы ванадинита (варндинит) из Туиссита, района Туисис, Уджда-Ангадской области, Восточного региона, Марокко
Кристаллы ванадинита и сидерита, из провинции Тауз Эр-Расидия, регион Мекнес-Тафилалет, Марокко
Кристаллы ванадинита и сидерита, из провинции Тауз Эр-Расидия, регион Мекнес-Тафилалет, Марокко