ЧАРОЇТ:ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Перейти вниз

ЧАРОЇТ:ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Сообщение автор Admin в Вт Фев 25 2014, 18:36

Сахно Т.В., д.х.н., с.н.с.; Голік Д.
ПУЕТ, м. Полтава


ЧАРОЇТ:ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Більшість споживачів при купівлі виробів з дорогоцінного та коштовного каміння не звертають уваги на його якість та справжність. Це ґрунтується на відсутності певних знань та умінь про властивості коштовних каменів, яких часто не має простий споживач. Тому для вирішення даної проблеми ми розглянемо характеристики та діагностичні ознаки деяких каменів, родовища яких рідкісні і закриваються, а камені користуються все більш зростаючим попитом у споживачів серед коштовного каміння.
Матеріали з яких виготовляють ювелірні товари є головними чинниками, які впливають на формування їх споживчих властивостей. Дорогоцінні (благородні) метали і їх сплави, чорні метали, коштовні, напівкоштовні і штучні камені, кераміка, скло, емаль, кістка, пап'є-маше, тканини, шкіра і її замінники, пластичні маси і інші матеріали використовують у виробництві ювелірних товарів. Ювелірні камені підрозділяють на природні та штучні з мінеральною основою. Природні камені поділяють на дорогоцінні, напівкоштовні й виробні. Ювелірні камені розділяють на три групи за класифікацією, розробленою академіком А. Е. Ферсманом: 1) самоцвіти (ограночні); 2) кольорові; 3) органічного походження. Самоцвіти і кольорові камені у свою чергу підрозділяють на 1, 2 і 3-й порядки. У 1965 р. Міністерством геології була розроблена нова класифікація природних кольорових каменів. Залежно від характеру обробки і сфери застосування камені ділять на три класи: 1-ювелірні; 2-ювелірно-виробні; 3-виробні. У рубриці "клас" кольорові камені розташовані в алфавітному порядку, по групах, без урахування їх ринкової вартості і властивостей. Ця класифікація охоплює усі відомі самоцвіти і камені. Для дорогоцінних і напівкоштовних каменів типова прозорість структури. Саме такі види дорогоцінних каменів і називають самоцвітами. Виробні ж камені здебільшого є непрозорими або мають ледь помітний відтінок.
Природа не особливо щедра на фіолетові камені [1]. Виставлені на виставках самоцвітів зразки чароїтита (породи, що містить унікальний мінерал чароїт з надзвичайно широкою гамою фіолетових тонів - від різко чорнильного до ніжних відтінків фіалки) не залишають байдужим жодного з відвідувачів. Дивовижне враження справляє краса каменю, як пам’ятки природи, поєднання рідкого окрасу мінералу і його рисунка: кристали чароїту переплітаються в стрімкому струйчатому візерунку, складають атласні пелюстки квітів або хитромудрі звивини, що нагадують переливи бузкового шовку. Поняття «чароїт» найчастіше застосовується для назви чароїтовмісної породи, яка використовується як ювелірно-виробний камінь. Цей самоцвіт являє собою породу з вмістом мінералу чароїту від 30 до 100%. Мінерал чароїт - це складний лужне кальцієвий силікат з кристалохімічною формулою K(Ca,Na)2Si4O10(OH,F)⋅H2O, що отримав назву по р.Чара, в басейні якої він був виявлений [1].
Основними властивостями ювелірних каменів є їх структура, щільність, твердість, спайність, злам, прозорість, заломлення, блиск, гра, колір і хімічна стійкість. Структура ювелірних каменів частіше кристалічна, рідше – аморфна або приховано кристалічна.
Мінерали кристалічної структури мають кристали із стійким фазовим станом і мають правильну періодичну тривимірну повторюваність розташування атомів, іонів і молекул. Утворюючи кристалічну решітку, частки займають положення, що відповідають мінімуму їх потенційної енергії. Оптичні, механічні, електричні і інші властивості каменів залежать від напряму часток. Така особливість кристалічних тіл називається анізотропією [2].
Чароїт (К,Sr,Ba,Mn)15-16(Ca, Na)32[(Si70(O,OH)180)](OH, F)4•nH2O, є породоутворюючим мінералом з масиву Мурун в Якутії, Республіка Саха, Сибір, Росія. Типові домішки Al, Fe, Mn, Sr, Ba. Молекулярна вага 1,828.68, IMA (The International Mineralogical Association-IMA - Міжнародна мінералогічна асоціація -ММА) статус затверджений, рік відкриття 1978, класифікація: Strunz (8- е видання ) 8/F.35-50;Dana (8- е видання ) 70.1.2.3; Hey's CIM Ref. 17.1.14. Фізичні властивості: колір мінералу фіолетовий, ліловий, глибокий бузковий; прозорість-напівпрозорий; спайність в трьох напрямках, досконала по (001); твердість (шкала Мооса) 5-6; мікротвердість VHN50 = 412 кг/мм2; щільність ( виміряна ) 2.54 г/см3; щільність (розрахункова) 2.77 г/см3; радіоактивність (GRapi) 154.18. Оптичні властивості: тип двовісний (+); показники заломлення nα=1.550, nβ=1.553, nγ=1.559; кут 2V виміряний:28°-30°, розрахований: 72°; максимальне двопроменезаломлення δ = 0.009; оптичний рельєф-низький; дисперсія оптичних осей r<v сильна, плеохроїзм-слабкий. Кристалографічні властивості - сингонія моноклінна; параметри комірки a=31.82Å, b=7.13Å, c=22.1Å β=94.25°; співвідношення a:b:c=4.463:1:3.1; обсяг елементарного осередку V 5,000.19 ų (розраховано за параметрами елементарної комірки).
Чароїт знаходиться в чотирьох різних політипах, які зазвичай зростаються в нанокристалічні волокна. Структура чароїта-96 має наступні параметри (a=32,11(6), b=19,77(4), с=7,23(1)˚, b=95.85(9)º, V=4565(24)˚3, просторова група P21/м), які були знайдені прямими методами на основі 2676 унікальних дифракційних відображень електронів, зібраних автоматизованою дифракційною томографією та уточнені R1/wR2 = 0.34/0.37. Структура чароїта-96 пов'язана зі структурою чароїту-90, який також було розшифровано останнім часом. Обидві структури складаються з трьох різних типів силікатних ланцюгів, що проходять уздовж [001] і розділені по краю стрічками Са і Na- октаедричних центрів. У структурі чароїту-96 сусідні блоки утворені з трьох різних силікатних ланцюгів і складені вздовж осі х. Зрушення включає гібрид четвертого ланцюга [Si17O43]18 і подвійного ланцюга [ Si6O17]10. У чароїта-90 сусідні блоки укладаються без зміни.
В літературі робіт, пов’язаних з ідентифікацією чароїту дуже мало. Це роботи Рогова [3] та особливий інтерес представляє недавня розшифровка кристалічної структури чароїту, що містить кремнекисневі нанотубулени [4,5]. Отримані результати показують, що незважаючи на те що більшість нових мінералів серед силікатів відкривається в рамках вже відомих мінеральних груп, виявлено багато нових і унікальних структур, які не мають аналогів серед синтетичних сполук. Утворення таких структур пов'язано з топологічним пристосуванням гнучких кремнекисневих радикалів до унікальних сполук хімічних елементів, а саме - до специфічних компонувань їх координаційних поліедрів.
Даунс [6] приводять спектри комбінаційного розсіювання чароїту та подібних структур, але без будь яких обговорень. В раман спектрі чароїту відмічено дві нові лінії при 2367 см-1 і 2403 см-1 які відповідають коливанням мод N-H зв’язку. Раман спектр чароїту (рис. 1,а) характеризується сильною флуоресценцією і фоновим шумом [7]. Піки дуже слабкі і тільки деякі з них можуть бути виділені. Структура цього мінералу досі не чітко визначена і тому розшифровку смуг важко зробити. Як інші силікати, які містять ланцюги тетраедрів SiO4, можна припустити, що смуги 638 см-1, 675 см-1, 1054 см-1, 1116 см-1 і 1135 см-1 обумовлені Si-O валентними та деформаційними коливаннями. В області коливань М-О, смуги дуже слабкі і спостерігалися тільки при 242 см-1 і 434 см-1. В роботі [8] відмічали подібні смуги в спектрах КР для коливань N-H зв’язку в зразках нітриду галію з імплантованими іонами Н+. Цілком можливо, що чароїт містить іони NH4 + у своїй структурі, які замістили іони K+.


Рисунок 1 – Раман спектри чароїту

Чароїт від Мурун масиву в Якутії, Росія [1] був досліджений високороздільною просвічуючою електронною мікроскопією (ПЕМ), методом дифракції електронів (SAED), мікроаналізу, рентгенівською спектроскопією (ЕДРС), прецесія електронної дифракції (PED) і автоматизованою томографією дифракції електронів (ADT), що дозволило визначити структуру чароїту в повній мірі [6].
Спектр оптичного поглинання показав, що забарвлення чароїта визначається присутністю іонів Мn3+. ІЧ-спектр чароїта трохи відрізняється від канаситового як в області деформаційних коливань Si-О-Si і Si-O-Me (800-400 см-1), так і в області валентних коливань Si-O, де ясно виражений триплет має різну інтенсивність у цих мінералів. Судячи з ІЧ-спектра чароїта більша частина води в ньому, на відміну від канасита, молекулярна.
В роботі [9] досліджено зразок чароїту [K4NaCa7Ba0.75Mn0.2-Fe0.05 ( Si6O15) 2 ( Si2O7 ) Si4O9 (ОН)3(H2O)], який являє собою мінерал водного лужного силікату кальцію без алюмінію, має інтенсивний бузковий колір, пов'язаний з іонами Mn2+ і центрами забарвлення, джерелом яких є Fe3+ з сильною люмінесценцією з максимумами близько 585 і 705 нм. Вивчена також теплова залежність цих центрів люмінесценції від 40 до 773K. На рис. 2 наведено спектри катодолюмінісценції зразку чароїту на різних його ділянках.

Список використаних джерел: 1.Соляник В.А.Чароит — открытие второй половины XX в // Вестник ДВО РАН. 2004. № 4. – C.152-156. 2.Соболева Т.В., Смирнова А.А., Соболева А.А. Оценка качества ювелирно–поделочного чароита и его ювелирных разновидностей // Материалы VI Междунар. конф. «Минералогия, геммология, искусство». СПб., 2003. С. 69—70. 3.Rogova V.P., Rogov Y.G., Drits V.A., Kuznetsova N.N., Charoite, a new mineral, and a new jewelry stone // Zapiski Vsesoyuznogo Mineralogicheskogo Obshchestva.-1978.-V.107.-P.94–100. 4. Rozhdestvenskaya I.V., Kogure T., Abe E., Drits V.A., A structural model for charoite. Mineralogical Magazine. – 2009. - V.73. N5. – P.883–890. 5.Rozhdestvenskaya I.V, Mugnaioli E., Czank M., Depmeier W., Kolb U., Reinholdt A., Weirch T. The structure of charoite (K, Sr,Ba, Mn)15–16(Ca, Na)32[(Si70(O, OH)180)](OH, F)4.0nH2O solved by conventional and automated electron diffraction // Mineral Mag.- 2010. –V.74(1). – P.159–177. 6.Downs R.T. The RRUFF Project: an integrated study of the chemistry, crystallography, Raman and infrared spectroscopy of minerals // Program and Abstracts of the 19th General Meeting of the International Mineralogical Association in Kobe, 2006. Japan. (www.rruff.info). 7.Buzatu Andrei, Buzgar Nicolae The raman study of single-chain silicates // Analele ştiinţifice ale universităţii „al. i. cuza” iaşi Geologie. 2010.-V. LVI, nr. 1, P-107-125. 8.Weinstein, M.G., Jiang, F., Stavola, M., Nielsen, B.B., Usui, A., Mizuta, M., Hydrogen vibrational lines in HVPE GaN. Physica B, 2001. 308–310, 122–125. 9.Garcia -Guinea J., Townsend P.D., Can N., Correcher V., Sanchez-Munoz L., Finch A.A., Hole D., Avella M., Jimenez J., Khanlary M.On the spectra luminescence properties of charoite silicate // Journal of Luminescence.- 2008. - V.128. – P.403–412.
avatar
Admin
Admin

Сообщения : 129
Дата регистрации : 2014-02-25

Посмотреть профиль http://materialtovarzn.ukrainianforum.net

Вернуться к началу Перейти вниз

Вернуться к началу


 
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения