Cheralit
| Cheralit | |
 Structura cheralitului. Poliedre (Ca,Th)O9și tetraedre PO4conectate prin intermediul atomilor de oxigen într-o rețea tridimensională | |
| Date generale | |
|---|---|
| Formula chimică | CaTh(PO4)2 |
| Clasa mineralului | 8.AD.50 |
| Sistem de cristalizare | monoclinic |
| Clasa cristalului | prismatic (2/m) |
| Culoare | galben pal, verde maronie, brun-roșcată |
| Urma | albă |
| Duritate | 5,0 |
| Masa specifică | 4,72 - 5,02 |
| Luciu | vitros |
| Punct de topire | instabil, se descompune la 1200oC |
| Propriețăți optice | |
| Indice de refrație | nα= 1,779 nβ= 1,780 nγ= 1,817 |
| Deviația optică | Biaxial (+) |
| Alte caracteristici | |
| Reactivitatea chimică | redusă |
| Minerale asemănătoare | monazit huttonit |
| Radioactivitate | da (foarte bogat în Th) |
| Magnetism | paramagnetic |
| Observații | metamictic |
Modificătext | |
Cheralituleste un mineral de tipfosfatanhidru ce conținethoriușicalciu,cu formula idealizată CaTh(PO4)2.[1]Esteizomorfcuhuttonitulșimonazitul,facând parte din supergrupamineralelor monazitice.[2]
Cheralitul a fost descoperit în 1953 în minerale provenind dinKerela,India,[3]denumirea provenind de laChera(un regat străvechi situat în sudul prezentei Indii). Structura sa a fost descrisă câteva zeci de ani mai tirziu (prin analogie cu cea a monazitului) prin studiul unui specimen provenit dinpegmatitelede la Brabant Farm, districtulKaribib,Namibia,denumit inițialbrabantit(după locul din care provenea).[4][5]La acea dată, monazitele cu conținut crescut dethoriu/calciuși formula (Ca,Th,Ce)(PO4)2erau denumite „cheralit-(Ce)”.Pentru uniformizare și evitarea confuziilor, denumirile de „brabantit” și „cheralit-(Ce)” au fost discreditate,[1]respectivele minerale fiind denumite – în mod generic –cheralit.
Răspândire
[modificare|modificare sursă]
Cheralitul apare asociat cucuarț,hafnon,huttonitetc. Chiar dacă este un mineral rar, cheralitul este distribuit omogen pe glob. Astfel, prezența sa a fost evidențiată înAfrica de Sud,Argentina,Australia,Austria,Brazilia,Canada,Cehia,China,Finlanda,Franța,Germania,Grecia,India,Italia,Laos,Madagascar,Maroc,Norvegia,Polonia,România,Rusia,Slovacia,SUA,Ungariaetc. În România au fost descoperite specimene de cheralit în cadrul formațiunilor filoniene de la Belcina șiJolotca(Ditrău).[6]
Structură
[modificare|modificare sursă]La fel ca toți compușii monazitici (naturali sau sintetici) adoptă aceeași structură cristalină (sistemulmonoclinic,grup spațialP21/n). Cationii de calciu și thoriu sunt distribuiți statistic[7]și se află situați în centrul unui poliedru, fiind înconjurat de nouă atomi de oxigen, cu o distanță interatomică M–O fiind de circa 2.6 Å (deobicei, cea de-a noua legătură este mai lungă). Fosforul este coordinat tetraedric în anionul fosfat.[8]
În general, cheralitul este stabil în condiții extreme de presiune și iradiere internă sau externă.[9]În contrast însă cu majoritatea monazitelor, cheralitul se descompune în oxizii constituenți la temperaturi superioare a 1200 °C.[10]Chiar și așa, cheralitul poate fi complet densificat cu ajutorul SPS (înenglezăSpark Plasma Sintering,tradussinterizare în plasmă cu scânteie),[11]ceea ce prezintă importanță pentru managementuldeșeurilor radioactive.
Compoziția chimică
[modificare|modificare sursă]În principiu, în cheralit conținutul de calciu este egal cu cel de thoriu (în procente molare). În baza substituției cationice, lantanidele ușoare (precum ceriu, lantan etc.) pot fi încorporate în cantități semnificative.
Ca2++ Th4+↔ 2 LREE3+(LREE= Ce, La etc.)
Pentru conținut superior a 50% LREE, mineralere respective sunt clasificate drept „monazit”. Substituția huttonitică induce deviații pozitive de la raportul molar Th:Ca și conduce la prezența ionuluisilicatîncompoziția chimică.
Conținutul ridicat de thoriu face ca cheralitul să fie un mineral radioactiv, deseorimetamictic.De asemenea, cheralitul conține cantități semnificative deheliu,format prindezintegrarea alfaa thoriului. Acesta poate fi eliminat prin simplu tratament termic asupra mineralului, cu recuperarea cristalinității; absența sau conținutul redus de heliu indică evenimente termice suferite de către mineral în istoria recentă.
Compuși sintetici cu structură cheralit
[modificare|modificare sursă]Au fost obținute și caracterizate soluții solide complete de tip (Ln2-2xCaxThx)(PO4)2pentruLn= La, Ce.[12]Substituția monazit-cheralit pare astfel posibilă pentru toate soluțiile solide (LREE,Ca,Th)PO4(LREE= La-Gd), singurul factor limitator fiind diferența între temperatura de descompunere a capetelor de serie. Din acest punct de vedere, este de preferat a se utiliza metode care nu necesită temperaturi ridicate, precum sinteza sol-gel sau cea hidrotermală.
Compușii CaU(PO4)2și CaNp(PO4)2cu structură cheralit au fost sintetizați prin diverse metode de reacție (hidrotermală sau reacție în stare solidă).[9][13]Plutoniul tetravalent poate fi acomodat parțial[14][15]într-o astfel de structură. De asemenea, soluții solide de tip CaNp1-xPux(PO4)2au fost obținute pentru un grad de substituțiex≤ 0,3.[16]
Similar, substituția calciului cu anumiți cationi divalenți (stronțiu,plumb) poate conduce la compuși de tipMTh(PO4)2cu structură cheralit.[17]Pentru ioni cu dimensiuni relative foarte diferite se obțin structuri ordonate de tipyavapaiit.[13]
Note
[modificare|modificare sursă]- ^abKees Linthout.„Tripartite division of the system 2REEPO4-CaTh (PO4)2-2ThSiO4, discreditation of brabantite, and recognition of cheralite as the name for members dominated by CaTh(PO4)2, Canadian Mineralogist 45 (2007) 503-508”(PDF).Accesat în.
- ^„Mindat.org - the world's largest open database of minerals, rocks, meteorites and the localities they come from”.Accesat în.
- ^S.H.U. Bowie, J.E.T.Horne.„Cheralite, a new mineral of the monazite group, Mineral. Mag. 30 (1953) 93-99”.Accesat în.
- ^D. Rose. „Brabantite, CaTh[PO4]2, a new mineral of the monazite group. Neues Jahrb. Mineral., Monatsh. (1980) 247–257”.
- ^J.W. Anthony, R.A. Bideaux, K.W. Bladh, M.C. Nichols.„Brabantite - in Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America”(PDF).Arhivat dinoriginal(PDF)la.
- ^P. Hîrtopanu, R.J. Fairhurst, G. Jakab, S.S. Udubașa.„Monazite-(Ce) and its associations from the Ditrau alkaline intrusive massif, East Carpathians, Romania. Romanian Journal of Mineral Deposits 90 (2017) 27-40”(PDF).Arhivat dinoriginal(PDF)la.Accesat în.
- ^N. Clavier, R. Podor, N. Dacheux.„Crystal chemistry of the monazite structure, Journal of the European Ceramic Society 31 (2011) 941-976”.Accesat în.
- ^Y. Ni, J.M. Hughes, A.N. Mariano.„Crystal chemistry of the monazite and xenotime structures, American Mineralogist 80 (1995) 21-26”(PDF).Accesat în.
- ^abP.E. Raison, R. Jardin, D. Bouëxière, R.J.M. Konings, T. Geisler, C.C. Pavel, J. Rebizant, K. Popa.„Structural investigation of the synthetic CaAn(PO4)2 (An = Th and Np) cheralite-like phosphates, Physics and Chemistry of Minerals 35 (2008) 603-609”.Accesat în.
- ^R. Jardin, C.C. Pavel, P.E. Raison, D. Bouëxière, H. Santa-Cruz, R.J.M. Konings, K. Popa.„The high temperature behaviour of PuPO4 monazite and of some other related compounds ", J. Nucl. Mater. 378 (2008) 167-171”.Accesat în.
- ^K. Popa, M. Cologna, L. Martel, D. Staicu, A. Cambriani, M. Ernstberger, P.E.Raison, J. Somers.„CaTh(PO4)2 cheralite as a candidate ceramic nuclear waste form: Spark plasma sintering and physicochemical characterisation, J. Eur. Ceram. Soc. 36 (2016) 4115-4121”.Accesat în.
- ^R.J.M. Konings, M. Walter, K. Popa.„Excess properties of the (Ln2−2xCaxThx)(PO4)2 (Ln = La, Ce) solid solutions, J. Chem. Thermodynamics 40 (2008) 1305-1308”.Accesat în.
- ^abD. Bregiroux, K. Popa, G. Wallez.„Crystal chemistry of MIIM′IV(PO4)2 double monophosphates, Journal of Solid State Chemistry 230 (2015) 26-33”.Accesat în.
- ^D. Bregiroux, R. Belin, P. Valenza, F. Audubert, D. Bernache-Assollant.„Plutonium and americium monazite materials: Solid state synthesis and X-ray diffraction study, Journal of Nuclear Materials 366 (2007) 52-57”.Accesat în.
- ^D. Bregiroux, O. Terra, F. Audubert, N. Dacheux, V. Serin, R. Podor, D. Bernache-Assollant.„Solid-state synthesis of monazite-type compounds containing tetravalent elements, Inorg. Chem. 46 (2007) 10372-10382”.Accesat în.
- ^A. Tabuteau, M. Pagès, J. Livet, C. Musikas.„Monazite-Like Phases Containing Transuranium Elements (Neptunium and Plutonium), J. Mater. Sci. Lett. 7 (1988) 1315-1317”(PDF).Accesat în.
- ^J.M. Montel, J.L. Devidal, D. Avignant.„X-ray diffraction study of brabantite-monazite solid solutions, Chem. Geol. 191 (2002) 89-104”.
Vezi și
[modificare|modificare sursă]