Введение

Апатитная супергруппа, ванадатный минерал

Ванадинит – минерал, принадлежащий к апатит-группе фосфатов, с химической формулой Pb5(VO4)3Cl. Это одна из основных промышленных руд ванадия и второстепенный источник свинца. Плотный и хрупкий минерал, обычно встречается в виде красных гексагональных кристаллов. Это относительно редкий минерал, образующийся в результате окисления свинцовых рудных месторождений, таких как галенит. Впервые обнаружен в 1801 году в Мексике, после чего месторождения ванадинита были найдены в Южной Америке, Европе, Африке и Северной Америке.

Происхождение

Ванадинит – редкий минерал, образующийся исключительно в результате химического изменения уже существующего материала. Поэтому он известен как вторичный минерал. Он встречается в засушливом климате и формируется в результате окисления первичных свинцовых минералов. Ванадинит особенно часто встречается в ассоциации с сульфидом свинца – галеной. К сопутствующим минералам также относятся вульфенит, лимонит и барит.

Возникновение

Ванадинит встречается как вторичный минерал в окисленной зоне свинцовых месторождений, где ванадий выщелачивается из силикатов вмещающих пород. Сопутствующие минералы включают миметит, пироморфит, десклоизит, мотрамит, вульфенит, церуссит, англезит, кальцит, барит и различные минералы оксидов железа.

Структура

Ванадинит — хлорованадат свинца с химической формулой Pb5(VO4)3Cl. Он состоит (по массе) 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 вершинах правильного октаэдра, при этом один из ионов свинца предоставляется соседней молекулой ванадинита. Расстояние между каждым ионом свинца и ионом хлора составляет 317 пикометров. Минимальное расстояние между ионами свинца составляет 4,48 Å. Октаэдр разделяет две противоположные грани с соседними единицами ванадинита, образуя непрерывную цепь октаэдров. Каждый атом ванадия окружен четырьмя атомами кислорода в вершинах неправильного тетраэдра. Расстояние между каждым атомом кислорода и ванадия составляет 1,72 или 1,76 Å. Три кислородных тетраэдра примыкают к каждому из свинцовых октаэдров вдоль цепи. Кристаллы ванадинита соответствуют гексагональной системе симметрии. Эта внутренняя структура часто отражается в гексагональной внешней форме кристаллов. Кристаллы обычно имеют форму коротких гексагональных призм, но также могут встречаться в виде гексагональных пирамид, округлых образований или кор. Элементарная ячейка ванадинита, наименьшая делимая единица, обладающая той же симметрией и свойствами, имеет форму гексагональной 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 гексагона, а c — высота призмы. Объем элементарной ячейки ванадинита, определяемый формулой V = a2c sin(60°), составляет 678,72 Å3. Ванадинит обычно имеет яркий красный или оранжево-красный цвет, хотя иногда бывает коричневым, красно-коричневым, серым, желтым или бесцветным. Его характерный цвет делает его популярным среди коллекционеров минералов. Цвет черты может быть бледно-желтым или желтовато-коричневым. Ванадинит может быть прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным, а его блеск варьируется от смолистого до адамантинового. Ванадинит является анизотропным, то есть некоторые его свойства различаются при измерении вдоль разных осей. При измерении перпендикулярно и параллельно оси анизотропии его показатели преломления составляют 2,350 и 2,416 соответственно. Это дает ему двойное лучепреломление 0,066.

Применение

Наряду с карнотитом и роскоэлитом, ванадинит является одной из основных промышленных руд элемента ванадия, который можно извлечь обжигом и плавкой. Ванадинит также иногда используется как источник свинца. Типичный процесс извлечения ванадия начинается с нагрева ванадинита солью (NaCl) или карбонатом натрия (Na2CO3) при температуре около 850 °C для получения ванадата натрия (NaVO3). Полученный раствор растворяют в воде, а затем обрабатывают хлоридом аммония, в результате чего образуется оранжевый осадок метаванадата аммония. Далее его расплавляют для получения неочищенного пентоксида ванадия (V2O5). Восстановление пентоксида ванадия кальцием позволяет получить чистый ванадий.