Делафоссит - Delafossite

Делафоссит
Куприт-Делафоссит-133433.jpg
Дискретный, винно-красный куприт кристаллы на матрице, покрытые ярко отражающими микрокристаллами делафоссита
Общий
КатегорияОксидные минералы
Формула
(повторяющийся блок)		CuFeO2
Классификация Струнца4.AB.15
Кристаллическая системаТригональный
Кристалл классШестиугольный скаленоэдр (3м)
Символ HM: (3 2 / м)
Космическая группар3м
Ячейкаа = 3,04, с = 17,12 [Å]; Z = 3
Идентификация
ЦветЧернить
Хрустальная привычкаОт табличных до равных кристаллов; ботриоидные корки, сферолитовые, порошкообразные, массивные
TwinningСвяжитесь с близнецами на {0001}
РасщеплениеНесовершенный на {1011}
УпорствоХрупкий
Шкала Мооса твердость5.5
БлескМеталлический
ПолосаЧернить
ПрозрачностьНепрозрачный
Удельный вес5.41
Оптические свойстваОдноосный
ПлеохроизмОтчетливый; O = бледно-золотисто-коричневый; E = розово-коричневый
Другие характеристикиСлабо магнитный
Рекомендации[1][2][3]

Делафоссит это медь утюг оксидный минерал с формулой CuFeO2 или Cu1+Fe3+О2. Он является членом группы минералов делафоссита, имеющей общую формулу ABO2, группа, характеризующаяся слоями линейно координированных катионов A, уложенными между общими ребрами октаэдрических слоев (BO6).[4] Делафоссит, наряду с другими минералами АВО2 группа, известна своим широким диапазоном электрических свойств, его проводимость варьируется от изоляционный к металлическому.[4] Делафоссит обычно является вторичным минералом, который кристаллизуется вместе с окисленный медь и редко встречается как первичный минерал.[4]

Сочинение

Химическая формула делафоссита - CuFeO.2, который был впервые определен посредством химического анализа чистого минерала Г. С. Бохартом.[5] Отношение, которое он определил, было очень близко к Cu: Fe: O = 1: 1: 2, с немного большим количеством железа, чем меди. Роджерс.[5] объяснили этот факт небольшим количеством гематит в образце. Для определения состава делафоссита Роджерс использовал процесс Зирфогеля. Процесс Ziervogel используется для проверки наличия оксидов меди путем поиска «блестящей реакции», которая дает тонкие чешуйки металлического серебра при смешивании оксида меди с сульфатом серебра. Когда Роджерс нагревает порошкообразный делафоссит с раствором сульфата серебра, происходит реакция блесток. Единственные оксиды, которые можно рассматривать для делафоссита, - это одновалентная медь и двухвалентное железо. Роджерс пришел к выводу, что железо соединяется с кислородом как радикал и действует только как радикал. Это указывает на то, что медь в делафоссите находится в медистой, а не в медной форме. Отсюда он пришел к выводу, что по составу делафоссит, вероятно, представлял собой медный метаферрит CuFe.3+О2. Позднее этот состав был подтвержден Пабстом путем определения межионных расстояний в кристаллическая решетка.[6]

Структура

Атомная структура делафоссита и группы делафоссита состоит из листа линейно координированных катионов A, уложенных между общими ребрами октаэдрических слоев (BO6). В атомной структуре делафоссита есть два чередующихся плоских слоя. Два слоя состоят из одного слоя катионов A с треугольным рисунком и слоя BO с общим краем.6 октаэдры уплотнены относительно оси c. В структуре делафоссита может быть два политипы в соответствии с ориентацией укладки плоских слоев. Гексагональные типы 2H с пространственной группой P63/ mmc образуются, когда два слоя А уложены друг на друга, причем каждый слой повернут на 180 ° относительно друг друга. В качестве альтернативы, когда слои уложены друг на друга, каждый слой в одном направлении по отношению друг к другу, получается ромбоэдрический тип 3R с космическая группа из R3м.[4]

Физические свойства

Цвет делафоссита черный, твердость 5.5, несовершенный спайность в {1011} направление.[1] Пабст[7] рассчитанная плотность делафоссита составила 5,52. Контакт побратимство наблюдался в направлении {0001}.[1] В ячейка параметры были рассчитаны как a = 3,0351 Å, c = 17,166 Å, V = 136,94 Å.3.[8] Делафоссит имеет форму от таблитчатой ​​до равноразмерной, с черной полосой и металлическим блеском.[5] Делафоссит имеет гексагональную симметрию, которая может иметь космические группы р3м или P63/ mmc в зависимости от укладки катионных слоев A. Соединения делафоссита могут обладать магнитными свойствами, когда магнитные ионы находятся в позиции катиона B.[4] Соединения делафоссита также обладают свойствами, касающимися электрической проводимости, такими как изоляция и / или металлическая проводимость. Соединения делафоссита могут иметь проводимость p- или n-типа в зависимости от их состава.[4]

Ромбоэдрический (3R), CuFeO2 характеристики:

  • Полупроводник P-типа, ширина запрещенной зоны 1,47 эВ
  • Высокий коэффициент светопоглощения 7,5×104 см−1 вблизи края запрещенной зоны 700 нм.
  • Высокая подвижность отверстий 34 см2 v−1 s−1 даже при уровне допинга 1,8 × 1019 см−3.
  • Хорошая стабильность в водной среде.

Гексагональный (2H), CuFeO2 характеристики:

  • неизвестен как чистый 2H CuFeO2 синтезировать очень сложно.[9]

Синтез

3R CuFeO2 часто синтезируется твердофазными реакциями, методами золь-гель и гидротермальным синтезом.

Чистый 2H CuFeO2 и другие оксиды типа 2H-делафоссита трудно синтезировать. Единственный чистый 2H CuFeO2 кристаллы были чистым 2H CuFeO2 нанопластинки толщиной около 100 нм, которые были синтезированы при температурах до 100 ° C из CuI и FeCl3· 6H2О.[9]

Заявление

Солнечные батареи: 2H CuFeO2 имеет запрещенная зона 1,33 эВ и высокий коэффициент поглощения из 3,8×104 см−1 вблизи края запрещенной зоны 700 нм. Он продемонстрировал фотоэлектрический эффект когда помещается в тонкая пленка структуры, состоящие из ITO /ZnO / 2H CuFeO2/ графит / технический углерод.[9]

Другие приложения: CuFeO2 состоит из элементов, богатых землей, и имеет хорошую устойчивость в водный среды, и как таковые были исследованы как фотокатоды за фотоэлектрохимический снижение CO2, уменьшение количества солнечной воды и в качестве катодного материала в литиевые батареи. В то время как фаза 3R была несколько охарактеризована, только дифракция рентгеновских лучей и теоретический расчет eграмм и т2 г оккупации Fe3+ доступны для 2H CuFeO2.[9]

Геологическое происхождение

В 1873 году делафоссит был открыт Чарльз Фридель в районе г. Екатеринбуга, Сибирь.[10] С момента своего открытия он был идентифицирован как довольно распространенный минерал, найденный в таких местах, как медные рудники Бисби, Аризона.[5] Делафоссит обычно является вторичным минералом, который часто встречается в окисленных областях медных месторождений, хотя он также может быть первичным минералом.[1][4] Делафоссит можно найти в виде массивных, относительно отчетливых кристаллов на гематите.[5] С тех пор делафоссит был обнаружен в шахтах по всему миру от Германии до Чили.[1]

Происхождение названия

Делафоссит впервые был отмечен Чарльз Фридель в 1873 г. и учитывая состав Cu2O · Fe2О3.[5] Минерал получил название делафоссит в честь французского минералога и кристаллографа. Габриэль Делафосс (1796–1878).[4] Делафосс известен тем, что отмечает тесную взаимосвязь между симметрией кристалла и физическими свойствами.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Bladh, Kenneth W .; Николс, Монте С., ред. (1997). «Делафоссит». Справочник по минералогии (PDF). III (галогениды, гидроксиды, оксиды). Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN  0962209724.
  2. ^ Делафоссит. Mindat.org
  3. ^ Делафоссит. Webmineral
  4. ^ а б c d е ж грамм час Marquardt, M. A .; Эшмор, Н. А .; Канн, Д. П. (2006). «Кристаллохимия и электрические свойства структуры делафоссита». Тонкие твердые пленки. 496: 146. Bibcode:2006TSF ... 496..146M. Дои:10.1016 / j.tsf.2005.08.316.
  5. ^ а б c d е ж Роджерс, А. (1913). «Делафоссит, медный метаферрит из Бисби, Аризона». Американский журнал науки. 35: 290–294.
  6. ^ Пабст, А. (1946). «Заметки о структуре делафоссита» (PDF). Американский минералог. 23 (539–546).
  7. ^ Пабст, Адольф (1938). «Кристаллическая структура и плотность делафоссита». Американский минералог. 20: 175–176.
  8. ^ Shannon, R.D .; Роджерс, Д. Б.; Prewitt, C. T. (1971). «Химия оксидов благородных металлов. I. Синтезы и свойства АВО.2 соединения делафоссита ». Неорганическая химия. 10 (4): 713. Дои:10.1021 / ic50098a011.
  9. ^ а б c d Джин, Йи; Чуаманов, Георгий (2016). «Растворный синтез чистого 2H CuFeO2 при низких температурах ». RSC Advances. 6 (31): 26392–26397. Дои:10.1039 / C6RA01901C.
  10. ^ Роджерс, А. (1922). «Делафоссит из Кимберли, Невада» (PDF). Американский минералог. 7: 102–104.
  11. ^ 1839: Габриэль Делафосс и Альфред Де Клуазо В архиве 2012-04-26 в Wayback Machine. Institut de minéralogie et de physique des milieusdensés, 19 марта 2009 г.