Ванадинит — минерал, принадлежащий к апатитовой группе фосфатов , с химической формулой Pb 5 ( VO 4 ) 3 Cl . Это одна из основных промышленных руд металлического ванадия и второстепенный источник свинца . Плотный, хрупкий минерал, обычно встречается в виде красных шестиугольных кристаллов . Это необычный минерал, образовавшийся в результате окисления месторождений свинцовой руды, такой как галенит . Впервые обнаруженные в 1801 году в Мексике , месторождения ванадинита с тех пор были обнаружены в Южной Америке, Европе, Африке и Северной Америке.
Ванадинит — необычный минерал, возникающий только в результате химических изменений ранее существовавшего материала. Поэтому он известен как вторичный минерал. Он встречается в засушливом климате и образуется в результате окисления первичных минералов свинца. Ванадинит особенно встречается в сочетании с сульфидом свинца галенитом . Другие сопутствующие минералы включают вульфенит , лимонит и барит . [3] [5]
Первоначально он был обнаружен в Мексике испанским минералогом Андресом Мануэлем дель Рио в 1801 году. Он назвал минерал «коричневым свинцом» и утверждал, что он содержит новый элемент, который он сначала назвал панкромием, а затем эритронием. Однако позже его заставили поверить, что это был не новый элемент, а просто нечистая форма хрома. В 1830 году Нильс Габриэль Сефстрём открыл новый элемент, который назвал ванадием. Позже выяснилось, что он идентичен металлу, обнаруженному ранее Андресом Мануэлем дель Рио. «Коричневый свинец» Дель Рио также был вновь открыт в 1838 году в Зимапане, Идальго , Мексика, и был назван ванадинитом из-за высокого содержания ванадия. Другие названия, которые с тех пор были даны ванадиниту, — это джонстонит и ванадат свинца. [6]
Ванадинит встречается как вторичный минерал в окисленной зоне свинцовосодержащих месторождений; ванадий выщелачивается из силикатов вмещающих пород . Сопутствующие минералы включают миметит , пироморфит , десклоизит , моттрамит , вульфенит , церуссит , англезит , кальцит , барит и различные минералы оксида железа . [4]
Месторождения ванадинита обнаружены по всему миру, включая Австрию , Испанию , Шотландию , Уральские горы , Южную Африку , Намибию , Марокко , Аргентину , Мексику и четыре штата США : Аризону , Колорадо , Нью -Мексико и Южную Дакоту . [3] [5] [7]
Месторождения ванадинита обнаружены более чем в 400 рудниках по всему миру. Известные ванадинитовые рудники включают рудники в Мибладене и Туиссе в Марокко; Цумеб , Намибия; Кордова , Аргентина; и округ Сьерра , штат Нью-Мексико, и округ Хила, штат Аризона , в США. [8]
Ванадинит представляет собой хлорованадат свинца с химической формулой Pb 5 (VO 4 ) 3 Cl. Он состоит (по весу) из 73,15% свинца, 10,79% ванадия, 13,56% кислорода и 2,50% хлора. Каждая структурная единица ванадинита содержит ион хлора, окруженный шестью двухвалентными ионами свинца в углах правильного октаэдра , причем один из ионов свинца обеспечивается прилегающей молекулой ванадинита. Расстояние между каждым ионом свинца и ионом хлора составляет 317 пикометров . Кратчайшее расстояние между каждым ионом свинца составляет 4,48 Å. Октаэдр разделяет две противоположные грани с соседними единицами ванадинита, образуя непрерывную цепочку октаэдров. Каждый атом ванадия окружен четырьмя атомами кислорода в углах неправильного тетраэдра . Расстояние между каждым атомом кислорода и ванадия составляет либо 1,72, либо 1,76 Å. К каждому из свинцовых октаэдров по цепочке примыкают три кислородных тетраэдра. [2] [9] [10]
Кристаллы ванадинита соответствуют гексагональной системе симметрии . Эта внутренняя структура часто отражается в шестиугольной внешней форме кристаллов. Кристаллы обычно имеют форму коротких шестиугольных призм, но могут встречаться и в виде шестиугольных пирамид, округлых масс или корок. Элементарная ячейка ванадинита, наименьшей делимой единицы, обладающей той же симметрией и свойствами, имеет форму шестиугольной призмы. Элементарная ячейка ванадинита состоит из двух его молекул и имеет размеры a = 10,331 Å и c = 7,343 Å, где a — длина каждой стороны шестиугольника, а c — высота призмы. Объем каждой элементарной ячейки ванадинита, определяемый формулой V = a 2 c sin(60°), составляет 678,72 Å 3 . [2] [5]
Ванадинит относится к апатитовой группе фосфатов и образует химический ряд с минералами пироморфитом (Pb 5 (PO 4 ) 3 Cl) и миметитом (Pb 5 (AsO 4 ) 3 Cl), с обоими из которых он может образовывать твердые растворы. . В то время как в большинстве химических рядов происходит замещение ионов металлов, в этом ряду замещаются его анионные группы; фосфат (PO 4 ), арсенат ( As O 4 ) и ванадат (VO 4 ). Обычные примеси ванадинита включают фосфор , мышьяк и кальций , где они могут выступать в качестве изоморфного заменителя ванадия (в первых двух случаях) или свинца (во втором). Ванадинит, содержащий большое количество примеси мышьяка, известен как эндлихит. [3] [5]
Ванадинит обычно ярко-красного или оранжево-красного цвета, но иногда коричневого, красно-коричневого, серого, желтого или бесцветного. Его характерный цвет делает его популярным среди коллекционеров минералов. Его полоса может быть как бледно-желтой, так и коричневато-желтой. Ванадинит может быть прозрачным , полупрозрачным или непрозрачным , а его блеск может варьироваться от смолистого до адамантинового . Ванадинит анизотропен , а это означает, что некоторые его свойства различаются при измерении по разным осям. При измерении перпендикулярно и параллельно оси анизотропии его показатели преломления составляют 2,350 и 2,416 соответственно. Это дает двойное лучепреломление 0,066. [2] [3] [5]
Ванадинит очень хрупок, при разрушении образует небольшие раковистые фрагменты . Ее твердость составляет 3–4 по шкале Мооса , примерно такая же, как у медной монеты. Ванадинит особенно тяжел для полупрозрачного минерала. Он имеет молярную массу 1416,27 г / моль , а его удельный вес может находиться в диапазоне от 6,6 до 7,2 из-за примесей. [3] [5] [7]
Наряду с карнотитом и роскоэлитом ванадинит — одна из основных промышленных руд элемента ванадий , который можно извлечь путем обжига и плавки . Ванадинит также иногда используется в качестве источника свинца. Обычный процесс извлечения ванадия начинается с нагревания ванадинита с солью (NaCl) или карбонатом натрия (Na 2 CO 3 ) при температуре около 850 °C с получением ванадата натрия (NaVO 3 ). Его растворяют в воде, а затем обрабатывают хлоридом аммония с получением оранжевого осадка метаванадата аммония . Затем его плавят с образованием сырой формы пятиокиси ванадия (V 2 O 5 ). Восстановление пятиокиси ванадия кальцием дает чистый ванадий. [11]
