Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
J5. Основные безводные фосфаты, арсенаты и ванадаты
Среди основных безводных фосфатов, арсенатов и ванадатов соединения типа Ат[Х04] n (Z) пользуются наибольшим распространением. Z—добавочные анионы: F1", Cl1", [ОН]1-, О2-.
По химическим и кристаллографическим признакам среди них выделяется ряд определенных групп минералов, характеризующихся общими свойствами, довольно закономерно меняющимися внутри каждой группы в зависимости от состава.
Характерно, что в фосфатах, арсенатах и ванадатах гексагональной сингонии оптимальными катионами являются наиболее крупные катионы: Ca и Pb. Катионы меньших размеров: Mn2+, Fe2+, Mg2+ участвуют в солях, кристаллизующихся в моноклинной сингонии. Сильно поляризующие катионы с 18-электронной внешней оболочкой — Cu2+ и Zn2+—образуют соли, кристаллизующиеся в ромбической сингонии.
Двойные соли, в которых сочетаются средние и большие двухвалентные катионы или одно- и трехвалентные катионы, кристаллизуются в ромбической, моноклинной и триклинно» сингониях.
В соответствии с этими чертами основных безводных фосфатов, арсенатов и ванадатов, ниже произведена их систематика по группам в общем порядке увеличения числа добавочных катионов Z.
1. ГРУППА АПАТИТА
Группа апатита представлена соединениями типа A5[^TO4J3Z, в которых роль катионов играют Ca2+, Pb2+ и в виде изоморфных примесей иногда TR3+, Y3+, Mn2+ и Sr2+, а в качестве добавочных анионов участвуют: F1- Cl1' ОН1", О2" и [CO3]2".
Замечательной особенностью этой группы является также то, что комплексный анион [PO4]3" может быть частично замещен более слабым анионом [SiO4]4", но в комбинации с более сильным анионом [SO4]2" (если при этом не происходит изменения зарядов в катионах).
В одном случае — в абукумалите, в состав катионов которого входят Y3+ и даже Th4+, — комплексный анион [PO4]3" соответственно заменяется более высокозарядными анионами: [SiO4]4" и [AlO4]5".
а0 Со
Фторапатит .... Ca5[POJ3F Гексаг. с. 9.36 6.85
Гидроксилапатит . .Ca5[POJ3[OH] „ , 9.42 6.93
Хлорапатит .... Ca5[POJ3Cl „
Оксиапатит .... Ca1JPOJ6O , , 9.38 6.93
Подолит......Ca10[POJ6[CO3] „ . 9.41 6.88
Франколит.....Ca10[POJ6[F,, (ОН)2,(С03). О] „ „ 9.34 6.89
Вилкеит......Ca10[PO41 SiO4,SOJ6[Cl31(OH)2,0] „ „ 9.48 6.91
Эллестадит.....Ca10[SiO41SO4, POJ6[Cl2,0, (OH)3I . . 9-53 6.91
Абукумалит . . . . (Y, Ca, Th)10[PO4, SiO4, AlOJ6[F21O]
Бритолит.....(Ce, Ca, Na)5[SiO41POJ3[F1OH] Ромбич. с. 9.61 7.02
Манганапатит . . .(Ca1Mn)5[PO4]J[F1OH] Гексаг. с. 9.33 6.80
Стронциоапатит . . (Ca. Sr)5[POJ^F, ОН] . „ 9.60 7.00
Свабит.......Ca5[AsOJ3[FjOH]
Пироморфит .... Pb5[POJ3Cl „ . 9.95 7.32
Кампилит.....Pb5[AsO41POJ3Cl
Миметезит.....Pb5[AsOJ3Cl . . Ю.36 7.52
Ванадинит.....Pb5[VOJ3Cl . „ 10.47 7.43
Эндлихит......Pb5[VO4, AsOJ3Cl „
ФТОР- и ХЛОРАПАТИТ — Ca5[P04]3F и Са5[Р04]3С1. Апатао— по-гречески «обманываю». В прежнее время его часто ошибочно при-
нимали за другие минералы призматического или шестоватого облика (берилл, диопсид, турмалин и др.).
Химический состав. Для фторапатита: CaO 55.5%, Р2О5 42.3%, F 3.8%. Для хлорапатита: CaO 53.8%, P2O5 41%, Cl 6.8%. Более рас-
Фиг. 416. Расположение вертикальных осей симметрии в структуре апатита в проекции на плоскость (0001)
пространен фторапатит. Часто наряду с F присутствуют обычно в незначительных количествах Cl, ОН и CO3. Изоморфными примесями к CaO иногда являются Na2O, редкие земли, главным образом СезОз
25
Фиг. 417. Строение элементарной ячейки фторапатита в двух изображениях в проекции на плоскость (0001)
Показано положение ионов только в нижней половине ячейки. В верхней половине устанавливается аналогичное расположение ионов, но только в положении, повернутом на 180° (общий вид см. на флг. 419). В решетке фторапатита ионы F лежат на высотах 25 и 75, а в решетке хлорапатита ионы Cl—на высотах 0 н 60
(до 5%), MgO (до нескольких процентов); в незначительных количествах присутствуют MnO, Fe2O3, Al2O3, жидкий и газообразный CO2 и другие компоненты.
Сингония гексагональная; дипирамидальный в. с. L6PC Кристаллическая структура. Элементарная ячейка в проекции на плоскость (0001) имеет вид ромба (фиг. 416 и 417), по вершинам которого располагаются ионы F1-, сидящие на шестерных винтовых осях в центрах гексагонов (фиг. 416 и 419).
Ионы кальция занимают двоякое положение. Одни из них располагаются по длинным диагоналям ромбов (на расстоянии одной трети от вершин) на тройных поворотных осях (см. фиг. 416, 417 и 419) и образуют непрерывные цепочки (колонки) параллельно оси с (фиг. 418). В этих колонках каждый ион кальция связан с 9 кислородными ионами (с тремя внизу, тремя вверху и тремя примерно на уровне самого иона кальция). Друг с другом эти колонки связаны с помощью тетраэдрических групп PO4 и в целом образуют как бы полый внутри цилиндр (см. фиг. 419), в котором по оси канала располагаются ионы F. По стенкам этих же каналов сидят другие ионы кальция и притом таким образом, что с каждым ионом F на его уровне связаны три иона Ca (см. фиг. 417). Так как на соседних уровнях положения ионов Ca вокруг Фиг. 418. Две вертикальные цепочки ионов каль-иона F повернуты на 180°, Т.0 ция, соединенные одна с другой с помощью в целом не только эти канальІ^
