トルバーナイト
トルバーナイト
コンゴ民主共和国カタンガ州コルウェジのマシャンバ西鉱山産トルバーナイト結晶
一般的な
カテゴリリン酸鉱物
式Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 12 [ 1 ]
IMAシンボルトル[ 2 ]
ストランツ分類8.EB.05
結晶系正方晶
クリスタルクラス四方両錐体（4/mmm）HM記号：（4/m 2/m 2/m）[ 3 ]
空間群I4/mmm [ 4 ]
識別
式量641～713 g/mol（水分損失の程度による）
色エメラルドグリーンからアップルグリーン[ 5 ]
クリスタル習慣板状結晶。葉状から土質塊および被覆まで
姉妹都市[110]ではまれ
胸の谷間[001] 完璧; [100] 明確[ 5 ]
骨折脆い[ 5 ]
モース硬度2～2.5 [ 5 ]
光沢ガラス質; 真珠様[ 5 ]
連勝淡い緑
透けて見える透明から半透明
密度測定値：3.22；計算値：3.264(1) [ 5 ]
光学特性一軸（−）
屈折率nω = 1.590 – 1.592 nε = 1.581 – 1.582 [ 3 ]
複屈折δ = 0.009 – 0.010 [ 3 ]
多色性見える
融点分解前に
融合性分解前に
その他の特徴放射能と毒性

トルバーナイト（黄銅鉱とも呼ばれる） [ 6 ]は、化学式Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 ·12H 2 O [ 1 ]で 表される比較的一般的な鉱物です。これは放射性の緑色の水和銅ウラニルリン酸で、花崗岩やその他のウラン含有鉱床に二次鉱物として産出されます。トルバーナイトの化学式は、Ca 2+陽イオンがCu 2+陽イオンに置き換わったオーチュナイトの化学式に似ています。トルバーナイトは脱水反応を起こし、Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 ·8H 2 O という化学式で表されるメタトルバーナイトになります。

語源と歴史

トルベルン・オロフ・バーグマン

トルベルナイトは、ザクセン州エルツ山地のヨハンゲオルゲンシュタット近郊のゲオルク・ヴァーグスフォルト鉱山で初めて発見されました。1772年、イグナツ・フォン・ボルンが著書『Lythophylacium Bornianum』の中で初めて言及し、「mica viridis crystallina」（ザクセン州ヨハンゲオルゲンシュタット産の緑色結晶雲母、同上）としました。1780年、アブラハム・ゴットロープ・ヴェルナーはボルンの著書を参考に、この鉱物をより詳細に記述しました。当初は「grüner Glimmer」（緑色雲母）と呼び、後にスウェーデンの鉱物学者で化学者のトルベルン・オロフ・ベルグマン（1735–1784）に敬意を表して「トルベルナイト」と命名しました。 [ 7 ]

分類

国際鉱物学協会（IMA）は2009年にリストを最終更新したが、[ 8 ]ニッケル・ストルンツ体系ではトルベルナイトは「ウラニルリン酸塩およびヒ酸塩」のセクションに掲載されている。そこではトルベルナイトは「UO 2  : RO 4 = 1 : 1」のサブセクションに属し、オーチュナイト、ハインリヒテ、ケーレライト、キルヒハイメライト、メタラウチテ、ノヴァチェキテI 、ノヴァチェキテII、サレーアイト、ウラノシルサイトI、ウラノシルサイトII、ウラノスピナイト、シャンジャンアイト、ゼウネライトとともにオーチュナイトグループ を形成し、システム番号は8.EB.05である。

ダナは、この鉱物を「リン酸塩、ヒ酸塩、バナジウム酸塩」のクラスに分類し、「水和リン酸塩など」のセクションに、番号 40.02a.13 のメタトルベルナイトを含む名前のないグループに入れています。

結晶構造

トルバーナイトの梱包。カラーコード：ウラン、銅、リン、酸素、水、水素

トルバーナイトは正方晶系空間群I 4/ mmmに結晶化し、格子定数はa  = 7.0267(4) Å、c  = 20.807(2) Å、単位胞あたり2つの化学式単位を持つ。[ 1 ]

2003 年の研究では、Locock と Burns は、新鮮な合成結晶を使用して、銅ウラニルリン酸塩トルベルナイト Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 12とメタトルベルナイト Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8の結晶構造を、銅ウラニルヒ酸塩ゼウネライト Cu[(UO 2 )(AsO 4 )] 2 (H 2 O) 12とメタゼウネライト Cu[(UO 2 )(AsO 4 )] 2 (H 2 O) 8の結晶構造と比較しました。これらの研究で、彼らはついに初めてトルベルナイトの結晶構造を解析することができ、また、以前の研究と比較してメタトルベルナイトの構造についてはるかに正確な解析を得ることができた（マカロフとトベルコR 1 = 25%、[ 9 ]ロスらR 1 = 9.7%、[ 10 ]ステルギウらR 1 = 5.6%、[ 11 ]カロスとケナードR 1 = 9.2% [ 12 ]対 ロコックとバーンズR 1 = 2.3%）。

この研究は、トルベルナイトがゼウネライトと同構造であり、メタトルベルナイトがメタゼウネライトと同構造であることを示している。4つの化合物はすべて、層状オーチュナイト型で、[(UO 2 )(XO 4 )] −構造モチーフ（X = PまたはAs）を有する。これらの化合物すべてにおいて、Cu 2+イオンは水分子によって正方平面状に配位し、さらにウラニル酸素原子に配位して、ヤーン・テラー歪を伴う八面体を形成する。追加の水分子は、水素架橋によってのみ結晶構造に保持されている。

メタトルベルナイト

フランス、アントレイグ・シュル・トリュイエールのマルガバル鉱山産メタトルバーナイト（サイズ：4cm×3cm×1.8cm）

トルバーナイトは容易に脱水して、化学式Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8で表されるメタトルバーナイトに変化する。トルバーナイトが枯れるとメタトルバーナイトが形成されるが、人工的に75℃以上に加熱することでも得られる。[ 13 ]結晶はやや不透明で、ガラスのような光沢を帯びた弱い半透明である。[ 14 ]

メタトルベルナイトは空間群P4 / nで正方双錐状に結晶化し、格子定数はa  = 6.9756(5)Å、c  = 17.349(2)Å、単位胞あたり2化学式単位である。[ 1 ]

メタトルベルナイトの梱包。カラーコード：ウラン、銅、リン、酸素、水、水素

メタトルベルナイトの結晶構造はトルベルナイトとは異なり、ウラニルリン酸層が2つおきに結晶学的なa軸の長さの約半分だけ[100]と[010]の方向に移動しています。 [ 1 ] LocockとBurnsの分析は、Cu 2+イオンが結晶学的に88%しか占有していないというStergiouらの発見を裏付けています。著者らは、鉱物チェルニコバイトで議論されているように、一部の水分子のプロトン化によって電子的中性に対する電荷補償が行われると仮定しています。[ 1 ]同じ著者らはオーチュナイトについても同様の仮説を立てています。[ 15 ] X線回折の限界により、この仮説はこの方法では事実上検証できません。

ロコックとバーンズの分析によると、メタトルバーナイトには1式あたり8分子の水が含まれていることが示されています。これは、アーサー・フランシス・ハリモンズ[13] [16]とカート・ワレンタ[ 17 ]の研究結果と一致しています。彼らは、トルバーナイトとメタトルバーナイトの水和段階には明確な境界があり、それぞれの化合物の水分含有量は一定で変化しないことを示しており、これは例えばゼオライトグループの鉱物に見られるような変化とは対照的です。したがって、トルバーナイトとメタトルバーナイトの水分含有量が異なることを示す和の式は使用すべきではありません。[ 1 ]

プロパティ

フランス、ブレスト産のピラミッド型トルベルナイト結晶（視野：7 mm × 5 mm）
フランス、オーヴェルニュ、アリエ県、カントン・エブルイユ、エシャシエールのレ・モンミン鉱山（サン・バーブ・アデル）のジオードにおけるメタトルベルナイトの双錐形結晶の連晶（視野：1 mm × 1 mm）

形態学

この鉱物は、小さな薄い板状の結晶としてよく見られますが、薄片状や粉状の場合もあります。より稀なのは、トランプを積み重ねたような、より厚い板状の結晶です。さらに、双錐体状の結晶はより一般的です。

物理的および化学的性質

この物質は約48%のウランを含有しているため、強い放射能を持っています。総和式によれば、比放射能は85.9 kBq / g [ 3 ]となります（比較：天然カリウム：0.0312 kBq/g）。

カルシウム類似体であるオーチュナイトとは異なり、この鉱物は蛍光を発しません。[ 6 ] この鉱物は非常に脆く、モース硬度は2～2.5です。

発生場所と発生場所

カソライト（黄色、針状）とトルバーナイト（緑色、板状）の共生

トルベルナイトはウラン鉱石の酸化帯で二次鉱物として生成する。しばしばオーチュナイト、メタトルベルナイト、ウランナイト、ゼウネライトと共生し、ごく稀にゴーティエライトと共生することもある。[ 18 ]

トルベルナイトは比較的ありふれた鉱物で、世界中で2022年までに1100以上の産地が記録されています。[ 19 ]ドイツでは、模式産地であるヨハンゲオルゲンシュタットだけでなく、エルツ山地のほか、シュヴァルツヴァルト、フィヒテル山脈、バイエルンの森、テューリンゲンの森でも知られています。その他の産地は、アルゼンチン、オーストラリア、オーストリア、ベルギー、ボリビア、ブラジル、カナダ、チリ、中国、チェコ共和国、コンゴ民主共和国、フランス、ガボン、アイルランド、イタリア、日本、マダガスカル、メキシコ、ナミビア、ノルウェー、ポーランド、ポルトガル、ルーマニア、スロバキア、スロベニア、スペイン、南アフリカ、スイス、タジキスタン、ウズベキスタン、イギリス、アメリカ合衆国です。[ 20 ]

予防

フランス、ミディ・ピレネー地方のマルガバル鉱山産のトルバーナイト標本

ウラン化合物は本質的に毒性があるため、この鉱物のサンプルは気密ガラス瓶に保管する必要があります。

参照

参考文献

  1. ^ a b c d e f g AJ Locock, PC Burns:オーチュナイトおよびメタオーチュナイトグループの銅を主成分とする鉱物の結晶構造と合成: トルバーナイト、ゼウネライト、メタトルバーナイト、メタゼウネライトIn: The Canadian Mineralogist 2003, 41 , 489–502 ( PDF 2500 kB )
  2. ^ LN Warr: IMA–CNMNC承認の鉱物記号In: Mineralogical Magazine 2021, 85 291–320 ( PDF 320 kB )
  3. ^ a b c d David Barthelmy (2022年10月10日). 「トルバーナイト鉱物データ」 . webmineral.com .
  4. ^ KH シュトランツ、 EH ニッケル:シュトランツ鉱物表。化学構造鉱物分類システム2001、9、 E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller)、シュトゥットガルト、524 ページ。 ISBN 3-510-65188-X
  5. ^ a b c d e f JW Anthony、RA Bideaux、KW Bladh、MC Nichols (編): Torbernite In: Handbook of Mineralogy、鉱物学会アメリカ 2001 ( PDF 63 kB )
  6. ^ a b F. クロックマン: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie 1978、16 、エンケ、シュトゥットガルト、655 ページ。ISBN 3-432-82986-8
  7. ^ T. ヴィツケ。「トルバーニットのエントデックング」。www.strahlen.org/tw。
  8. ^ EH Nickel , MC Nichols: IMA/CNMNC 鉱物リスト 2009 ( http://cnmnc.main.jp/IMA2009-01%20UPyear%20160309.pdf PDF 1.82 MB])
  9. ^ ES Makarov、KI Tobelko:ルベルナイトの結晶構造In: Doklady Akademii Nauk SSSR 1960、131、87–89
  10. ^ M. Ross, HT Evans Jr., DE Appleman:トルバーナイト鉱物の研究. II. メタトルバーナイトの結晶構造In: American Mineralogist 1964, 49 , 1603–1621 ( PDF 1126 kB )
  11. ^ AC Stergiou、PJ Rentzeperis、S. Sklavounos:メタトルベルナイトの結晶構造の改良In: Zeitschrift für Kristallographie 1993、205 1–7 ( PDF 391 kB )
  12. ^ NJ Calos、CHL Kennard:銅ビス(リン酸ウラニル) 八水和物 (メタターベルナイト)、Cu(UO 2 PO 4 ) 2・8(H 2 O)の結晶構造In: Zeitschrift für Kristallographie 1996、211、701–702( PDF 85.1 kB )
  13. ^ a b AF Hallimond:トルバーナイトの結晶学と脱水反応In: Mineralogical Magazine 1916, 17 (82), 326–339​​ ( PDF 559 kB )
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  15. ^ AJ Locock, PC Burns:合成オーチュナイトCa[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 11の結晶構造、 American Mineralogist 2003, 88 , 240–244 ( PDF 408 kB )
  16. ^ AF Hallimond:メタトルバーナイト I. その物理的性質とトルバーナイトとの関係In: Mineralogical Magazine 1920, 19 (89), 43–47 ( PDF 228 kB )
  17. ^ K. Walenta: Beiträge zur Kenntnis seltener Arsenatmineralien unter besonderer Berücksichtigung von Vorkommen des Schwarzwaldes In: Tschermaks Mineralogische und Petrographische Mittailungen (鉱物学 & 岩石学) 1964、9(3)、252–282 (オンライン)
  18. ^ TA Olds, J. Plášil, AR Kampf, R. Škoda, PC Burns, J. Čejka, V. Bourgoin and J.-C. Boulliard: Gauthierite, KPb[(UO 2 ) 7 O 5 (OH) 7 ]·8H 2 O, a new uranyl-oxid hydroxy-hydrate mineral from Shinkolobwe with a novel uranyl-anion sheet-topology In: European Journal of Mineralogy 2017, 20 , 129–141 ( Weblink )
  19. ^ 「トルバーナイトの産地」 mindat.org .ハドソン鉱物学研究所. 2022年10月10日.
  20. ^ Mineralienatlas (ドイツ語) およびMindat (英語) のトルバーナイトの産地リスト
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