Przejdź do treści

Uniwersytet Śląski w Katowicach

Instytut Nauk o Ziemi

A jednak istnieje w naturze nieomal kompletny roztwór stały erytrynu-köttigitu!

04.08.2020 - 08:44 aktualizacja 04.08.2020 - 10:25
Redakcja: lukaszmalarzewski

Opublikowany w czasopiśmie Minerals artykuł autorstwa: Justyny Ciesielczuk, Mateusza Dulskiego, Janusza Janeczka, Tomasza Krzykawskiego, Joachima Kusza i Eligiusza Szełęga “Crystal Chemistry of an Erythrite-Köttigite Solid Solution (Co3-xZnx) (AsO4)2·8H2O” został wyróżniony przez redakcję Minerals jako Featured Paper w wydaniu 7, tom 10, 2020 rok.

Naturalne arseniany kobaltu (erytryn) i cynku (köttigit) występują powszechnie w strefach wietrzenia chemicznego złóż metali. Minerały te mogą mieć mieszane składy chemiczne ze względu na łatwość wzajemnej wymiany jonów cynku i kobaltu w ich strukturze, co stwierdzono w syntetycznych odpowiednikach tych minerałów. Jednak do tej pory nie wykazano ciągłości tej wymiany jonowej w naturze, czyli istnienia kompletnego naturalnego roztworu stałego erytrynu i köttigitu. Po przeanalizowaniu licznych próbek z unikatowej strefy utlenienia polimetalicznego złoża w Miedziance w Sudetach i wykonaniu 656 analiz mikrosondowych wspartych badaniami struktury kryształów o mieszanym składzie chemicznym z zastosowaniem dyfrakcji promieni Roentgena oraz spektrometrii Ramana, autorzy udowodnili istnienie roztworu stałego: erytryn-köttigit o 90% mieszalności, którego skrajne człony mają skład (Co2.84Mg0.14Zn0.02) (AsO4)2·8H2O i (Zn2.74Co0.27) (AsO4)2·8H2O. Sekwencja krystalizacji w stałym roztworze erytrynu-köttigitu od członu bogatego w kobalt do członu cynkowego odzwierciedla chemiczną ewolucję roztworów w kierunku wyższej kwasowości związanej ze stopniowym wzrostem aktywności Zn (II) oraz wyczerpywaniem Co (II) podczas wytrącania się erytrynu.

Udokładniona struktura kryształu o składzie Zn/Co = 1.78 wykazała strukturę typu wiwianitu o nieuporządkowanym rozmieszczeniu jonów cynku i kobaltu w pozycjach oktaedrycznych. Podczas wykonywania analiz mikrosondowych okazało się, że struktura köttigitu jest nietrwała w próżni i bardziej podatna na odwodnienie wywołane wiązką elektronów niż struktura erytrynu, ze względu na niestabilność jonów Zn w koordynacji oktaedrycznej.

Podczas gdy izomorficzne podstawienia kobaltu przez Zn, Fe, Ni, Mg w erytrynie są możliwe, köttigit praktycznie nie przyjmuje do swojej struktury innych pierwiastków poza Co. Czysty köttigit nie utworzył się w złożu Miedzianka, natomiast został zidentyfikowany arsenian cynku o nieznanej strukturze. Obecnie autorzy pracują nad jego identyfikacją.

Wcześniej, autorzy udowodnili tworzenie się w złożu Miedzianka rozszerzonych  roztworów stałych pomiędzy arsenianami i fosforanami miedzi i cynku:  77.5 mol% cornwallit-pseudomalachit i 75 mol% kipushit-philipsburgit (Ciesielczuk, J.; Janeczek, J.; Dulski, M.; Krzykawski, T. Pseudomalachite–cornwallite and kipushite–philipsburgite solid solutions: chemical composition and Raman spectroscopy. Eur. J. Mineral. 2016, 28, 555–569).

Link: https://www.mdpi.com/2075-163X/10/6/548

return to top