|
Leonit
Leonit, K2Mg(SO4)2•4 H2O, är ett kristallvattenhaltigt mineral av kalium-magnesiumsulfat. Mineralet fick sitt namn efter Leo Strippelmann, som var chef för saltverket i Westeregeln i Tyskland.[3] Mineralet är en del av bloditgruppen av hydratiserade dubbelsulfatmineraler.[2] EgenskaperLeonit är ett vitt, gult eller blågrått och relativt mjukt mineral, som har en bitter smak.[4] När leonit analyseras för grundämnen, är det oftast förorenat med natrium- och kloridjoner, eftersom det vanligen förekommer med natriumklorid.[4]   KristallstrukturI mineralfamiljen leonit innehåller gittret sulfattetraedrar, ett tvåvärt element i en oktaedrisk position omgiven av syre, och vatten och envärd metall (kalium) som länkar samman dessa andra komponenter. En sulfatgrupp är oordnad vid rumstemperatur. Det oordnade sulfatet fixeras i position när temperaturen sänks. Kristallformen förändras också vid lägre temperaturer, så två andra kristallina former av leonit existerar vid lägre temperaturer.[5] Den tvåvärda metallkatjonen (magnesium) är inbäddad i syreoktaedrar, fyra från vatten runt ekvatorn och två från sulfatjoner vid de motsatta polerna. I kristallen finns två olika oktaedriska miljöer. Var och en av dessa oktaedrar är sammanfogade av kaliumjoner och vätebindningar.[6] FasomvandlingSulfatet förekommer i lager parallella med (001)-ytan. I rumstemperaturformen är sekvensen ODODODODOD med O=ordnad och D=oordnad. I nästa form vid lägre temperaturer uppträder det oordnade sulfatet i två olika orienteringar som ger sekvensen OAOBOAOBOAOBOAOB. Vid de lägsta temperaturerna förenklas sekvensen till OAOAOAOAOAO.[7] Den första fasövergången sker vid -4 °C.[8] Vid 170 K (−103 °C) har kristallerna rymdgrupp I2/a, gitterparametrar a = 11,780 Å, b = 9,486 Å, c = 19,730 Å, β = 95,23°, 8 formel per enhetscell och en cell volym av V = 2195,6 Å3.[5] C-dimensionen och enhetscellvolymen fördubblas på grund av närvaron av fyra sulfatlager snarare än två som i de andra formerna.[7] Nästa fasförändring sker vid -153 °C.[8] Vid 100 K (−173 °C) är rymdgruppen P21/a, a = 11,778 Å, b = 9,469 Å, c = 9,851 Å, β = 95,26°, 4 formel per enhetscell och en cellvolym på V = 1094,01 Å3.[5] TemperatureffekterNär temperaturen ökar, ökar cellvolymen gradvis för faserna I2/a och C2/m; a-dimensionen minskar dock med ökande temperatur. Förändringen i en dimension är -11×10−6 K−1.[8]Dubbelbrytningen minskar när temperaturen stiger. Den varierar från 0,0076 vid -150 °C ner till 0,0067 vid 0 °C och 0,0061 vid 100 °C.[8] Vid den nedre fasövergången minskar dubbelbrytningen när temperaturen sjunker; för den övre fasövergången är den kontinuerlig men inte konstant.[8] Vid den övre fasövergången, -4 °C, frigörs latent värme, och värmekapaciteten ändras. Denna övergång har en hel del hysteres. Vid den nedre fasövergången förblir värmekapaciteten densamma, men latent värme frigörs.[8] Leonit börjar tappa vatten vid 130 °C, men bryts ner först vid 200 °C:[4]
Vid ännu högre temperaturer är langbeinit och arkanit (vattenfritt kaliumsulfat) och ånga allt som återstår:[4][9]
Andra fysiska egenskaperDen logaritmiska löslighetsprodukten Ksp för leonit är -9,562 vid 25 °C.[10] Jämviktskonstanten log K vid 25 °C är -3,979.[11] Den kemiska potentialen för leonit är μj°/RT = −1403,97.[12] Termodynamiska egenskaper är ΔfGok = −3480,79 kJ/mol; ΔfHok = −3942,55 kJ/mol; och ΔCop,k = 191,32 J K−1 mol−1.[13] Det infraröda spektrumet av sulfatsträckningslägen visar toppar i absorption vid 1005, 1080, 1102, 1134 och 1209 cm−1. Sulfatböjningsläge orsakar en topp vid 720, och mindre toppar vid 750 och 840 cm−1. Ett OH-sträckningsläge absorberar vid 3238 cm−1. När temperaturerna minskar, rör sig topparna och/eller smalnar av, och ytterligare toppar kan dyka upp vid fasövergångar.[6] När leonit förvaras för utställning får den inte vara på en plats med för hög luftfuktighet, annars återfuktar den mer.[14] Naturlig förekomstLeonit kan bildas vid uttorkning av havsvatten eller sjövatten. Den kan vara en mindre primär beståndsdel i evaporitpottaskeavlagringar, eller ett sekundärt mineral.[15] För att bilda leonit från havsvatten måste saltlaken separeras från de avsatta fasta ämnena så att reaktioner inte sker med tidigare avsatta salter, och temperaturen måste vara runt 32 °C. Under 25° eller över 40° kommer innehållet i saltlaken inte att vara lämpligt för att deponera leonit.[15] Vid denna temperatur avsätts blodit först och sedan leonit, vilken endast utgör 3,2 procent av bittersalterna.[15] Sekundära reaktioner kan producera eller konsumera leonit i evaporitavlagringar. Leonit kan omvandlas till polyhalit, och kieserit kan ändras till leonit,[15] Grundvatten som tränger in i bittersaltavlagringar kan omvandla en del till leonit, särskilt i saltkupolernas lockområden.[15] Leonit hittades först i naturen i Stassfurt pottaskfyndighet, Westeregeln, Egeln, Sachsen-Anhalt, Tyskland.[1] Saltavlagringarna i Stassfurt är från permperioden. De ligger under regionen Magdeburg-Halberstadt i centrala Tyskland. Leoniten förekommer i saltler- och karnalitbäddarna, som är upp till 50 meter tjocka.[16] Andra platser i Tyskland är Neuhof-Ellers potaskbrytning i Neuhof, Fulda, Hessen; Riedel potaskbrytning i Riedel-Hänigsen, Celle, Niedersachsen; Aschersleben; Vienenburg; och Leopoldshall.[1] Utanför Tyskland finns den vid Vesuvius, Italien; Stebnyk, Ukraina; och Kalidistriktet i Carlsbad, Eddy County, New Mexico, USA. Det finns i kristallina speleotemer i Tăuşoare-grottan i Rumänien; här förekommer den med konyait (K2Mg(SO4)2·5H2O), syngenit (K2Ca(SO4)2·H2O), tenardit (Na2SO4) och mirabilit (Na2SO4·10H2O).[17] Leonit förekommer också i Wooltana-grottan, Flinders Ranges, South Australia.[18] Jorden i Gusev-kratern på Mars innehåller leonit såväl som många andra hydratiserade sulfater.[19] På månen Europa förutspås leonit vara stabil, med ett ångtryck på 10-13 som för is. Det är stabilt vid tryck upp till 10-7, över vilket det finns ett mer hydratiserat salt. Det bör utgöra upp till 2 procent av salterna nära ytan.[20] Vittring av kaliumrikt medeltida glas bildar en vittringsskorpa som kan innehålla leonit.[21] AnvändningLeonit kan användas direkt som gödningsmedel och bidrar med kalium och magnesium. Den kan förädlas till K2SO4 för användning av gödningsmedel.[22] Processen att omvandla leonit till kaliumsulfat innebär att den blandas med en kaliumkloridlösning (en billigare kemikalie). Den önskade produkten, kaliumsulfat, är mindre löslig och filtreras bort. Magnesiumklorid är mycket lösligt i vatten. Filtratet koncentreras genom avdunstning, där mer leonit kristalliserar, som sedan återvinns till processens början, och tillsätter mer langbeinit eller pikromerit.[23] Leonit kan ha använts i en alkemisk formel för att göra "drickbart guld" runt 300 e.Kr. i Kina. Detta var sannolikt en flytande kolloid av guld.[24] Referenser
Noter
Externa länkar
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Portal di Ensiklopedia Dunia
