Ulexite

Ulexite
Ulexite-Calcite-40062.jpg
Ulexite från Kalifornien (storlek: 6,9 × 5 × 3,1 cm)
Allmänt
Kategori Nesoborates

Formel (upprepad enhet) 		NaCaB5O6 ( OH ) 6 · 5H2O _ _
IMA-symbol Ulx
Strunz klassificering 6.EA.25
Dana klassificering 26.05.11.01
Kristallsystem Triclinic
Kristallklass
Pinacoidal ( 1 ) (samma HM-symbol )
Rymdgrupp P 1
Enhetscell

a = 8,816(3) Å , b = 12,87 Åc = 6,678(1) Å; a = 90,25° p = 109,12°, y = 105,1°; Z = 2
Identifiering
Färg Färglös till vit
Kristallvana Nålformig till fibrös
Twinning Polysyntetisk på {010} och {100}
Klyvning Perfekt på {010} bra på {1 1 0} dålig på {110}
Fraktur Ojämn
Envishet Spröd
Mohs skala hårdhet 2.5
Lyster Glasaktigt; silkeslen eller satinig i fibrösa aggregat
Strimma Vit
Genomskinlighet Transparent till ogenomskinlig
Specifik gravitation 1,95 – 1,96
Optiska egenskaper Biaxial (+)
Brytningsindex

n α = 1,491 – 1,496 n β = 1,504 – 1,506 n γ = 1,519 – 1,520
Dubbelbrytning 5 = 0,028
2V vinkel Uppmätt: 73° till 78°
Ultraviolett fluorescens Beroende på fluorescerande föroreningar kan ulexit fluorescera gult, gröngult, krämfärgat, vitt under korta vågor och långvågor UV
Löslighet Något lösligt i vatten
Andra egenskaper Parallella fibermassor kan fungera som fiberoptiska ljusrör
Referenser

Ulexit (NaCaB 5 O 6 (OH) 6 · 5H 2 O, hydrerad natriumkalciumborathydroxid), ibland känd som TV-sten eller TV-sten , är ett mineral som förekommer i silkesvita rundade kristallina massor eller i parallella fibrer. De naturliga fibrerna i ulexit leder ljus längs sina långa axlar, genom inre reflektion. Ulexite fick sitt namn efter den tyske kemisten Georg Ludwig Ulex (1811–1883) som först upptäckte det.

Ulexite är ett strukturellt komplext mineral, med en grundläggande struktur som innehåller kedjor av natrium, vatten och oktaedrar. Kedjorna är sammanlänkade av kalcium, vatten, hydroxid och syrepolyedrar och massiva borenheter . Borenheterna har formeln [B 5 O 6 (OH) 6 ] 3– och en laddning på -3. De är sammansatta av tre borat-tetraedrar och två borat-triangulära grupper.

Ulexit finns i evaporitavlagringar och den utfällda ulexiten bildar vanligen en "bomullsboll" tofs av nålformade kristaller. Ulexite finns ofta i samband med colemanite , borax , meyerhofferite , hydroboracite , probertite, glauberite , trona , mirabilite , calcite , gips och halit . Det finns huvudsakligen i Kalifornien och Nevada , USA; Tarapacá-regionen i Chile och Kazakstan . Ulexite finns också i en venliknande bäddvana som består av tätt packade fibrösa kristaller.

Ulexite är också känd som TV- rock på grund av dess ovanliga optiska egenskaper. Fibrerna av ulexite fungerar som optiska fibrer , och överför ljus längs deras längder genom inre reflektion. När ett stycke ulexit skärs med platta polerade ytor vinkelrätt mot fibrernas orientering, kommer ett prov av god kvalitet att visa en bild av vilken yta som helst som ligger intill dess andra sida.

Den fiberoptiska effekten är resultatet av polariseringen av ljus till långsamma och snabba strålar inom varje fiber, den inre reflektionen av den långsamma strålen och brytningen av den snabba strålen till den långsamma strålen av en intilliggande fiber. [ citat behövs ] En intressant konsekvens är genereringen av tre koner, varav två är polariserade, när en laserstråle snett upplyser fibrerna. Dessa kottar kan ses när man tittar på en ljuskälla genom mineralet. [ citat behövs ]

Ulexite sönderdelas/löses i varmt vatten. [ citat behövs ]

Kemisk sammansättning

Ulexit är ett boratmineral eftersom dess formel (NaCaB 5 O 6 (OH) 6 · 5H 2 O) innehåller bor och syre. Den isolerade boratpolyanjonen [ B 5 O 6 (OH) 6 ] 3− har fem boratomer och placerar därför ulexit i pentaboratgruppen.

Relaterade mineraler

Boratmineraler är sällsynta eftersom deras huvudkomponent, bor, utgör mindre än 10 ppm (10 mg/kg) av jordskorpan. Eftersom bor är ett spårelement förekommer majoriteten av boratmineralerna endast i en specifik geologisk miljö: geologiskt aktiva intermontana bassänger . Borater bildas när borhaltiga lösningar, orsakade av urlakning av pyroklastiska bergarter , strömmar in i isolerade bassänger där avdunstning sedan äger rum. Med tiden avsätts borater och formas till skiktade skikt. Ulexit förekommer i salt playas och torra salthaltiga sjöar i samband med storskaliga gipsavlagringar och Na-Ca borater. Det finns inga kända polymorfer av ulexit och inte heller bildar ulexit en serie med fasta lösningar med några andra mineraler.

Enligt Stamatakis et al . (2009) Na-, Ca- och Na-Ca-borater finns i relation till ulexit. Dessa mineraler är:

borax Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O
colemanite Ca 2 B 8 O 11 · 5H 2 O
howlit Ca 2 B 5 SiO 9 [OH] 5
kernit Na 2 [B 4 O 6 (OH) 2 · 3H 2 O]
meyerhofferite Ca 2 B 6 O 6 (OH) 10 · 2H 2 O
probertit NaCaB 5 O 9 · 5H 2 O

Vanligare mineraler som inte är borater utan också bildas i evaporitavlagringar är:

kalcit CaCO 3
gips CaSO 4 · 2H 2 O
halit NaCl

Morfologi

Ulexite bildar vanligtvis små, rundade massor som liknar bomullsbollar. Kristaller är sällsynta men kommer att bilda fibrösa, långsträckta kristaller antingen orienterade parallellt eller radiellt med varandra. Kristaller kan också vara nålformade, likna nålar (Anthony et al., 2005). Punktgruppen för ulexit är 1, vilket betyder att kristallerna visar väldigt lite symmetri då det inte finns några rotationsaxlar eller spegelplan. Ulexite är mycket långsträckt längs [001]. Det vanligaste vänortsplanet är (010). Ulexit som samlats in från gipsbrottet i Flat Bay i Newfoundland uppvisar nålformade "bomullskulor" av kristaller med ett nästan fyrkantigt tvärsnitt bildat av den lika stora utvecklingen av två pinacoider. Kristallerna är cirka 1-3 µm tjocka och 50-80 µm långa, arrangerade i löst packade, slumpmässigt orienterade överlappande buntar (Papezik och Fong, 1975). I allmänhet har kristallerna sex till åtta ytor med tre till sex terminalytor (Murdoch, 1940).

Optiska egenskaper

Ett fragment av ulexit som uppvisar karakteristiska optiska egenskaper

År 1956 observerade John Marmon att fibrösa aggregat av ulexit projicerar en bild av ett föremål på den motsatta ytan av mineralet. Denna optiska egenskap är vanlig för syntetiska fibrer, men inte i mineraler, vilket ger ulexit smeknamnet "TV-rock". Enligt Baur et al. (1957), beror denna optiska egenskap på reflektionerna längs tvinnade fibrer, där det mest framträdande tvillingplanet finns på (010). Ljuset reflekteras internt om och om igen inom var och en av fibrerna som är omgivna av ett medium med lägre brytningsindex (Garlick, 1991). Denna optiska effekt är också resultatet av de stora utrymmen som bildas av de oktaedriska natriumkedjorna i mineralstrukturen. Syntetiska fibrer som används för fiberoptik överför bilder längs ett knippe trådliknande kristaller på samma sätt som naturligt förekommande ulexit reproducerar bilder på grund av förekomsten av olika brytningsindex mellan fibrer. Dessutom, om objektet är färgat, reproduceras alla färger av ulexite. Parallella ytor av ulexit skurna vinkelrätt mot fibrerna ger den bästa bilden, eftersom förvrängning i storleken på den projicerade bilden kommer att uppstå om ytan inte är parallell med mineralet. Märkligt nog in situ prover av ulexite producera en anständig, grov bild. Satin spar gips uppvisar också denna optiska effekt; dock är fibrerna för grova för att överföra en anständig bild. Tjockleken på fibrerna är proportionell mot skärpan på den projicerade bilden.

Ulexite visar också koncentriska cirklar av ljus om de hålls upp mot en stark ljuskälla, en märklig optisk egenskap som först observerades av G. Donald Garlick (1991). Denna effekt kan också framställas genom att lysa en laserpekare i en något sned vinkel genom en bit ulexit. Detta optiska beteende är en konsekvens av de olika brytningsindexen för ulexit i olika polarisationsriktningar. Mikroskopisk analys av ulexit ger också koner av ljus som tydligt kommer fram från varje korn som är tjockare än 0,1 mm under Bertrand-linsen.

Ulexite är färglös och icke-pleokroisk i tunna sektioner med låg relief. Ulexite är triklinisk och är optiskt biaxiell . Interferenssiffror ger addition på den konkava sidan av isogyrerna , vilket gör att ulexit är biaxiellt positivt. Ulexite har ett högt 2V som sträcker sig mellan 73° – 78° och en maximal dubbelbrytning på upp till 0,0300 (Anthony et al., 2005). Enligt Weichel-Moore och Potter (1963) är orienteringen av fibrerna runt c-axeln helt slumpmässigt baserat på variationerna i utsläckningar sett under korspolarisering. Ulexite visar polysyntetisk tvilling parallellt med förlängningen, längs {010} och {100} (Murdoch, 1940). I tunna sektioner skurna parallellt med fibrerna uppvisar ulexitkorn både längdsnabb och längdlångsam orientering i lika stora mängder eftersom indikatorns mellanaxel (y) är ungefär parallell med fibrernas förlängning längs den kristallografiska c-axeln ( Weichel-Moore och Potter, 1963).

Strukturera

Ulexitkristaller innehåller tre strukturella grupper, isolerade pentaboratpolyanjoner , kalciumkoordinerade polyedrar och natriumkoordinerade oktaedrar som är sammanfogade och tvärbundna genom vätebindning. Ca-koordinationspolyedrarna delar kanter för att bilda kedjor som är separata från de Na-koordinerade oktaedriska kedjorna. Det finns 16 distinkta vätebindningar som har ett medelavstånd på 2,84 Å. Bor är koordinerat till fyra syreämnen i ett tetraedrarrangemang och även till tre syreämnen i ett triangulärt arrangemang med medelavstånd på 1,48 respektive 1,37 Å. Varje Ca 2+ katjon är omgiven av en polyeder med åtta syreatomer. Det genomsnittliga avståndet mellan kalcium och syre är 2,48 Å. Varje Na + koordineras av en oktaeder av två hydroxylsyrer och fyra vattenmolekyler, med ett medelavstånd på 2,42 Å (Clark och Appleman 1964). De oktaedriska och polyedriska kedjorna parallella med c, den långsträckta riktningen, orsakar den fibrösa vanan hos ulexit och de fiberoptiska egenskaperna.

Betydelse

Bor är ett spårämne inom litosfären som har en genomsnittlig koncentration på 10 ppm, även om stora delar av världen har borbrist. Bor finns aldrig i elementärt tillstånd i naturen, men bor förekommer naturligt i över 150 mineraler. De tre viktigaste mineralerna ur en världsomspännande kommersiell synvinkel baserad på överflöd är tincal (även känd som borax), ulexit och colemanite (Ekmekyaper et al., 2008). Höga koncentrationer av ekonomiskt betydelsefulla bormineraler förekommer i allmänhet i torra områden som har en historia av vulkanism. Ulexite bryts huvudsakligen från Boraxgruvan i Boron, Kalifornien.

Borkoncentrationen av ulexit är kommersiellt signifikant eftersom borföreningar används för att producera material för många industrigrenar. Bor används främst vid tillverkning av glasfiber tillsammans med värmebeständiga borosilikatglas som traditionella Pyrex, bilstrålkastare och laboratorieglas. Borosilikatglas är önskvärt eftersom tillsats av B 2 O 3 sänker expansionskoefficienten och ökar därför glasets värmechockbeständighet. Bor och dess föreningar är också vanliga ingredienser i tvål, tvättmedel och blekmedel, vilket bidrar till att mjuka upp hårt vatten genom att dra till sig kalciumjoner. Boranvändningen i legerings- och metallproduktion har ökat på grund av dess utmärkta metalloxidsolubiliserande förmåga. Borföreningar används som förstärkningsmedel för att härda metaller för användning i militära stridsvagnar och rustningar. Bor används flitigt för brandhämmande material. Bor är ett väsentligt element för växttillväxt och används ofta som gödningsmedel, men i stora koncentrationer kan bor vara giftigt, och därför är bor en vanlig ingrediens i herbicider och insekticider. Bor finns också i kemikalier som används för att behandla trä och som skyddande beläggningar och keramikglasyrer. När ulexit löses i en lösning av karbonat bildas dessutom kalciumkarbonat som en biprodukt. Denna biprodukt används i stora mängder av massa- och pappersindustrin som pappersfyllmedel och som beläggning för papper som möjliggör förbättrad tryckbarhet (Demirkiran och Kunkul, 2011). Nyligen, eftersom mer uppmärksamhet ägnats åt att skaffa nya energikällor, har användningen av väte som bränsle för bilar kommit i förgrunden. Föreningen natriumborhydrid (NaBH 4 ) anses för närvarande vara ett utmärkt vätelagringsmedium på grund av dess höga teoretiska väteutbyte i vikt för framtida användning i bilar. Piskin (2009) validerar att borkoncentrationen i ulexit kan användas som borkälla eller utgångsmaterial i syntesen av natriumborhydrid (NaBH 4 ).

Historisk

Ulexite har erkänts som ett giltigt mineral sedan 1840, efter att George Ludwig Ulex, som mineralet döptes efter, tillhandahållit den första kemiska analysen av mineralet. År 1857 upptäckte Henry How, en professor vid King's College i Windsor, Nova Scotia boratmineraler i gipsavlagringarna i nedre karbonavdunstningsavlagringar i de atlantiska provinserna i Kanada där han noterade närvaron av ett fibröst borat som han kallade natro-boro -kalcit, som egentligen var ulexit (Papezik och Fong, 1975).

Murdoch undersökte kristallografin av ulexit 1940. Kristallografin omarbetades 1959 av Clark och Christ och deras studie gav också den första pulverröntgendiffraktionsanalysen av ulexit. 1963 förklarades ulexites anmärkningsvärda fiberoptiska egenskaper av Weichel-Moore och Potter. Deras studie visade på förekomsten av mineralstrukturer som uppvisar tekniskt nödvändiga egenskaper. Slutligen beskrev Clark och Appleman strukturen av ulexite korrekt 1964.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ulexite&oldid=1143694323 "