Fluorita

Fluorita
fluorita roxa de Marrocos
Geral e classificação
outros nomes	Espatoflúor Fluoreto de cálcio
Fórmula química	CaF 2
Classe mineral (e possivelmente departamento)	Halides
Nº do sistema para Strunz e para Dana	3.AB.25 ( 8ª edição : III / A.08) 02/09/01/01
Dados cristalográficos
Sistema de cristal	cúbico
Classe de cristal ; símbolo	hexacisoctaédrico cúbico; 4 / m  3  2 / m
Grupo espacial	Fm 3 m (No. 225)Modelo: grupo de sala / 225
Parâmetros de rede	a  = 5,463  Å
Unidades de fórmula	Z  = 4
Faces de cristal freqüentes	{001}, {111}
Geminação	Cruzando gêmeos de acordo com (111)
Propriedades físicas
Dureza de Mohs	4º
Densidade (g / cm 3 )	3,2
Decote	completamente após {111}
Break ; Tenacidade	semelhante a uma concha a estilhaçar
cor	em sua forma pura incolor, amarelo, verde, vermelho, violeta e também enegrecido
Cor da linha	Branco
transparência	transparente para opaco
brilhar	Brilho de vidro
radioatividade	às vezes por minerais de urânio encravados
Ótica de cristal
Índice de refração	n  = 1,433 a 1,448
Birrefringência	Nenhum
Outras propriedades
Comportamento químico	é dissolvido por ácido sulfúrico
Características especiais	fluorescência azul a azul esverdeada, fosforescência, triboluminescência

Fluorite , também conhecido sob a mineração nome fluorite ou seu nome químico fluoreto de cálcio , é o sal de cálcio de ácido fluorídrico e de uma muito comum mineral a partir da classe de mineral de simples halogenetos . A fluorita cristaliza no sistema de cristal cúbico com a composição química CaF ₂ e desenvolve cristais cúbicos com forma de cristal predominantemente cúbica ou raramente octaédrica , bem como gêmeos interpenetrantes , mas também agregados granulares massivos .

A fluorita pura é incolor e transparente, devido às impurezas também é cinza. No entanto, pode assumir quase todas as cores, principalmente em intensidade fraca, por meio de adições estrangeiras. Cristais verdes, violetas a pretos-violeta e amarelos ("mel spar") são comuns, mas também são encontradas fluoritas azuis, vermelhas e marrons. Uma mudança de cor zonal também pode ser freqüentemente observada. A cor da linha , por outro lado, é sempre branca.

A fluorita é o mineral chave (mineral de escala) na escala de dureza de Mohs para dureza 4.

Etimologia e história

O espatoflúor já era conhecido na Grécia antiga . O nome alemão remonta ao seu uso como fundente no processamento de metal. Em 1824, o mineralogista alemão Friedrich Mohs descobriu a fluorescência que se torna visível na luz ultravioleta .

O matemático irlandês e físico George Gabriel Stokes chamado o fenômeno da fluorescência após a fluorite em analogia ao opalescence da opala .

classificação

Na desatualizada, mas parcialmente em uso 8ª edição da classificação mineral de Strunz , a fluorita pertencia à divisão geral de "halogenetos simples", onde junto com coccinita , frankdicksonita , gagarinita (Y) , laurelita , tveitita (Y) e gagarinite - (Ce) (anteriormente Zajacit- (Ce) ) formou seu próprio grupo.

A 9ª edição da sistemática mineral de Strunz , que está em vigor desde 2001 e é usada pela International Mineralogical Association (IMA), classifica a fluorita na nova e mais precisa divisão de “Haletos simples sem H ₂ O”. Este é ainda subdividido de acordo com a razão molar de cátions (M) e ânions (X), de modo que o mineral pode ser encontrado na subseção "M: X = 1: 2" de acordo com sua composição, onde é denominado após o "grupo fluorita" com o sistema no. 3.AB.25 e os outros membros fluorocronita ( IMA 2010-023 ), frankdicksonita, estrontiofluorita ( IMA 2009-014 ).

A sistemática dos minerais segundo Dana , comum no mundo anglófono , atribui a fluorita à classe dos "haletos (e parentes)" e aí na categoria dos "haletos". Aqui está o mineral homônimo do "grupo da fluorita" com o sistema no. 02/09/01 e os demais membros Frankdicksonit, Tveitit- (Y) e Strontiofluorita dentro da subseção de " Halogenetos anidros e hidratados com a fórmula AX ₂ ".

Estrutura de cristal

Fluorita de célula unitária, os cátions de cálcio mostrados em branco, os ânions de flúor mostrados em verde

A fluorita cristaliza no sistema de cristal cúbico na classe de cristal altamente simétrico 4 / m  3  2 / m ( cúbico-hexaquisoctaédrico ) ou no grupo espacial Fm 3 m (grupo espacial nº 225) com o parâmetro de rede a  = 5,463  Å e fórmula 4 unidades por célula unitária .Modelo: grupo de sala / 225

Na estrutura cristalina , os íons Ca ²⁺ formam um empacotamento cúbico de esferas mais próximo , que corresponde a uma rede cúbica de face centrada (fcc, face centrada cúbica ). A centralização da superfície da célula unitária (veja a imagem à direita) também pode ser lida a partir do símbolo do grupo espacial (" F "). Os íons de fluoreto (F ^- ) ocupam todas as lacunas tetraédricas do empacotamento mais próximo de íons de cálcio. Uma vez que um empacotamento próximo de esferas sempre contém duas vezes mais lacunas tetraédricas do que as partículas de empacotamento, a estrutura tem uma razão cálcio-flúor de 1: 2, que também se reflete na fórmula química da fluorita, CaF ₂ . O poliedro de coordenação para os íons de flúor é um tetraedro composto de quatro íons de cálcio, enquanto os íons de cálcio são circundados por oito átomos de flúor na forma de um cubo . As sub-redes cátion e ânion não são comutativas; H. intercambiável. A chamada estrutura de fluorita é encontrada em vários outros sais, como os fluoretos SrF ₂ , BaF ₂ , CdF ₂ , HgF ₂ e PbF ₂ . A estrutura de fluorita também ocorre em Li ₂ O, Li ₂ S, Na ₂ O, Na ₂ S, K ₂ O, K ₂ S, Rb ₂ O e Rb ₂ S, por exemplo . Sua estrutura cristalina é isotípica com a uraninita .

características

morfologia

Fluorite frequentemente formas bem formado, em forma de cubo e octaédricos cristais. Em combinação com essas formas principais, os cristais de fluorita geralmente apresentam áreas de outras formas. As áreas do dodecaedro rômbico {110}, o hexaedro tetrakis {210} (áreas adicionais paralelas às bordas do cubo), o ikositetraedro {211} ou {311} e o octaedro hexakiso {421} são comuns .

O hábito dos cristais de fluorita depende da temperatura. Em altas temperaturas de formação, octaedros {111}, dodecaedros rômbicos {110} mais e em cubos de baixas temperaturas {100} são as formas dominantes.

As faces do cubo são geralmente lisas e brilhantes. As superfícies octaédricas e rômbicas do dodecaedro, por outro lado, costumam ter aparência áspera e fosca e, geralmente, são compostas por minúsculas superfícies cúbicas. Os cristais de fluorita soltos em forma de octaedro com superfícies lisas e brilhantes que são comuns no comércio quase nunca são cristais que cresceram nesta forma, mas sim octaedros divididos.

A fluorita também forma agregados esféricos e em forma de uva, crostas ou estalactites. Uma característica especial são as fluoritas escalenoedro, como é mostrado por achados da mina de fluorita Cäcilia perto de Freiung (município de Stulln no Palatinado Superior ). Em um exame mais detalhado, no entanto, descobriu-se que eles também tinham que ser atribuídos ao sistema cúbico e eram causados ​​apenas por queimaduras químicas.

• Formas de cristal e agregados
• 

  Cubo {100}

• 

  Cubo {100}

• 

  Octaedro {111}

• 

  Octaedro {111}

• 

  Cubo e dodecaedro rômbico {100}, {110}

• 

  Cubo e octaedro ( cuboctaedro ) {100}, {111}

• 

  Octaedro, cubo e dodecaedro rômbico {111}, {100}, {110}

• 

  Dodecaedro rômbico, octaedro, cubo {110}, {111}, {100}

• 

  Fluorita esférica

• 

  Fluorita em forma de uva

Propriedades físicas

Fluorita com forte fluorescência azul-violeta

Fluorita no microscópio

Fluorita (seção delgada, LPL) em um Greisen ( Sadisdorf , Erzgebirge): O relevo forte e negativo é impressionante.

Fluorita (seção fina, XPL): Como um mineral isotrópico, a fluorita permanece escura

Devido à incorporação de lantanídeos , por exemplo, Eu ²⁺ , a fluorita pode apresentar forte fluorescência quando excitada com luz ultravioleta e, quando aquecida, também fosforescência e triboluminescência sob alto estresse mecânico .

A fluorita é um isolante elétrico . Seu ponto de fusão é 1392 ° C.

Na seção delgada sob o microscópio, a fluorita é perceptível na luz polarizada linearmente porque, devido ao seu índice de refração relativamente baixo, mostra um relevo fortemente negativo em comparação com quase todos os minerais acompanhantes. Sob filtros de polarização cruzados, mostra a isotropia como um mineral cúbico cristalizado, ou seja, permanece escuro.

Propriedades quimicas

Em caso de contato com ácidos fortes, como B. ácido sulfúrico , a fluorita libera fluoreto de hidrogênio altamente tóxico .

cor

Embora o CaF ₂ puro _seja incolor, a fluorita é um dos minerais com mais variações de cor. A cor escura de muitos fluoritos é causada por terras raras incorporadas ou irradiação radioativa do espatoflúor ( stinkspar ), em que minerais de urânio encravados também podem intensificar a cor.

As causas da cor são variadas e nem sempre totalmente esclarecidas. Em sua maioria, traços de elementos de terras raras têm um efeito de coloração , que muitas vezes só são ionizados por irradiação radioativa para se tornarem íons coloridos. Quais elementos de terras raras são ionizados neste processo pode depender do tipo de irradiação. Por exemplo, com o mesmo conteúdo de oligoelementos, as fluoritas podem desenvolver cores diferentes na vizinhança de minerais contendo tório do que na vizinhança de minerais contendo urânio. Além disso, o histórico da temperatura pode influenciar a cor, bem como a incorporação de íons de oxigênio e OH ^- ou outros íons de coloração. O conteúdo de traços de íons não colorantes, como Na ⁺ ou Fe ^3+, estabilizam os defeitos da rede de coloração e, portanto, também influenciam a cor.

• Amarelo: A cor dos fluoritos amarelos é baseada na incorporação de O ₃ ^- e O ₂ ^{- ao} invés de dois íons F ^- vizinhos . O equilíbrio da carga ocorre substituindo Ca ²⁺ por Na ⁺ .

• Verde claro: a cor verde claro de muitas fluoritas é baseada nos níveis de traços de Sm ²⁺ . Samário (Sm) é incorporado como Sm ^{3+ em} vez de Ca ²⁺ . A redução para Sm ²⁺ ocorre através da captação de um elétron, que é liberado quando outros cátions são oxidados por radiação ionizante .

A estabilidade da cor verde depende de quais cátions são oxidados. As fluoritas formadas em condições redutoras contêm traços de Fe ²⁺ , que podem ser oxidados a Fe ³⁺ e, junto com o samário, produzem uma cor verde estável à temperatura. Em fluoritas formadas em condições mais oxidantes, os íons Sm ^{2+ de} cor verde são gerados e estabilizados pela oxidação de Ce (Pr, Tb) ³⁺ a Ce (Pr, Tb) ⁴⁺ . As fluoritas coloridas por esse mecanismo desbotam à luz do dia ou quando aquecidas.

• Verde-amarelo: os fluoritos de algumas localidades (Redruth na Inglaterra, Tübingen na Alemanha) apresentam uma cor verde a amarelo-esverdeado, o que indica a ocorrência comum de traços de ítrio (Y ³⁺ ) e cério (Ce ³⁺ ), cada um com um centro de cor (branco em um F ^- posição, na qual existem dois electrões) na vizinhança imediata.

• Luz azul: fluoretos que contêm única Y ³⁺ , em conjunto com um espaço em um F ^- posição em que existem dois electrões, são de cor azul claro.

• Azul escuro: fluoritas sintéticas podem ser coloridas de azul intenso a violeta devido à formação de cálcio coloidal (metálico). A cor azul-violeta do "Blue John Fluorite" natural de Castelton perto de Derbyshire na Inglaterra também é atribuída a ele.

• Violeta: A causa da coloração violeta generalizada das fluoritas naturais não foi esclarecida de forma conclusiva. Atualmente, os defeitos de elétrons na estrutura do cristal são a causa mais provável da cor roxa da fluorita.

• Rosa, vermelho: a cor rosa a vermelha das fluoritas é causada pela incorporação de moléculas de O ₂ ³⁻ , que são estabilizadas pelos íons Y ³⁺ vizinhos .

• Variações de cores
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  tolet

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  Violeta azul

• 

  Azul claro

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  Azul verde

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  Luz verde

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  amarelo

• 

  laranja

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  vermelho

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  cor de rosa

• 

  Incolor

Stinkspar (antozonita)

Stinkspat é uma variedade de fluorita roxa escura a preta que desenvolve um odor pungente quando picada. Stinkspar freqüentemente (mas nem sempre) ocorre junto com minerais de urânio, alguns dos quais podem ser incluídos no stinkspar como partículas muito finas. O tipo de localidade e sítio alemão mais conhecido é Wölsendorf no Alto Palatinado .

Esfregar ou bater no cristal libera flúor tóxico e gasoso (F ₂ ), que causa o odor.

A cor roxa escura a preta tem várias causas. O cálcio coloidal metálico desempenha um papel importante, o que leva a uma cor azul escura a preta. Além disso, existem elétrons livres nas posições vazias do flúor (centros F), que são típicos da fluorita violeta.

Todas essas propriedades do stinkspate são devidas à irradiação radioativa da fluorita. Stinkspar normalmente ocorre junto com minerais que contêm urânio. O urânio e o tório contidos nele se decompõem e emitem radiação gama. Isto liberta radiação electrões do F ^- iões e um centro de H é formada, um átomo de flúor neutro sobre uma posição da estrutura de outro modo vazio, o que forma uma ligação atómica a um vizinho F ^- ião. Os electrões libertados são capturados por defeitos de rede, posições de flúor vazios, e formar centros F lá , electrões individuais em um F ^- de posição, que estão rodeados por 4 Ca ²⁺ iões. Esses centros F não são estacionários. Eles se difundem através da rede cristalina e se combinam com outros centros F para formar nanopartículas de Ca livres de flúor com um diâmetro de 5 a 30 nm. Esses aglomerados também são conhecidos como "Ca coloidal" e contribuem para a cor preto-azulada do fedorento.

Variedades

Até agora, são conhecidas várias variedades de fluorita nas quais pequenas quantidades de cálcio foram substituídas por terras raras, como cério e ítrio :

A ittrofluorita (1911) e a fluorita de cério foram inicialmente descritas por Thorolf Vogt como novos tipos de minerais do norte da Noruega. Após outras análises de fluxo de fusão por Gustav Tammann e Vogt em 1913 , verificou-se que a fluorita pode conter até 50% em peso de fluoreto de ítrio (YF ₃ , ittrofluorita ) e até 55,8% de fluoreto de cério (III) (CeF ₃ , fluorita de cério ) Teoricamente existe portanto um sistema de cristais mistos de três componentes , embora as composições idealizadas YF ₃ e CeF ₃ até agora só fossem conhecidas sinteticamente e só tenham sido investigadas até as percentagens de fluorita acima mencionadas.
Nem a fluorita de cério nem a ittrofluorita foram descobertas na natureza com uma pureza de substância suficientemente alta para ser reconhecida pela International Mineralogical Association (IMA). A ittrofluorita foi oficialmente desacreditada pelo IMA em 2006, enquanto a cerfluorita foi listada como um mineral hipotético na lista de minerais do IMA até 2009.

A ittrocerita foi descrita como um mineral por Johan Gottlieb Gahn e Jöns Jakob Berzelius em 1815 ; No entanto, Vogt afirmou em seus resultados de análise em 1913 que se tratava de uma mistura de ittrofluorita e fluorita de cério .

Educação e Locais

A fluorita é geralmente maciça e, ocasionalmente, também na forma cristalina, e frequentemente associada a barita , quartzo , topázio , calcita , galena e blenda de zinco . Os filões hidrotermais, nos quais a fluorita forma o filão, representam o tipo comercialmente mais importante de sua ocorrência, além dos depósitos formados por metassomatose , sendo também considerada a formação sinedimentar para alguns depósitos em rochas sedimentares. Por outro lado, é raro como um mineral formador de rocha e apenas ocasionalmente é encontrado como uma parte secundária em homens idosos contendo flúor , bem como em granitos , carbonatitos e outras rochas ígneas como pegmatitos .

A maior mineração de espatoflúor do mundo encontra-se no México, no depósito Las Cuevas, que é de origem vulcânica. Outros ricos depósitos de espatoflúor estão na China, no indiano Amba Dongar , na África do Sul ( Zwartkloof e Witkop no Transvaal ), na Namíbia (Okorusu), no vale queniano de Kario e nos estados americanos de Illinois e Kentucky . Um achado bem conhecido de espatoflúor na Europa são as montanhas e cavernas ao redor de Castleton , no English Peak District , onde é conhecido como "Blue John" e é minerado para a fabricação de joias. O nome é uma corruptela do francês "bleu et jaune", que significa algo como "azul-amarelo".

Os depósitos alemães são, por exemplo, a mina Clara perto de Oberwolfach na Floresta Negra e a mina Käfersteige perto de Pforzheim ; Além disso, a fluorita também é encontrada no Palatinado Superior , entre Nabburg e Schwarzenfeld , em Schortetal perto de Ilmenau na Floresta da Turíngia (ver também: Mina de exibição de Volle Rose ), nas montanhas de minério perto de Freiberg e Bärenstein , em Vogtland em Schönbrunn (Vogtland River Spar trabalha ou Patriot) e no leste de Harz perto de Straßberg. Foi encontrado em pequenas quantidades em muitos depósitos minerais na Alemanha. Na década de 1970, um depósito em dolomitos de Zechstein na área de Eschwege - Sontra no norte de Hesse foi investigado, mas essas atividades foram interrompidas devido a flutuações no mercado mundial.

Na Áustria, por exemplo, o depósito de Vorderkrimml - já esgotado - é conhecido, hoje um túnel de exibição.

usar

Como matéria-prima

A fluorita é usada principalmente industrialmente

• como barra de fundição na indústria de metal como fundente para escória no processo de siderurgia , especialmente como aditivo no forno Siemens-Martin e no alto- forno elétrico , e para a produção de criolita artificial para extração de alumínio ,
• como um ácido spar para a produção de flúor e ácido fluorídrico , bem como vários fluoretos ou produtos secundários, como fluorocarbonos e compostos poliméricos de flúor (por exemplo, politetrafluoroetileno ),
• como espátula de cerâmica na indústria do vidro como fundente e opacificante para z. B. vidro fosco , vidro fosco e vidros opalescentes , para materiais cerâmicos e como material de base para lentes ópticas ( monocristais de CaF ₂ , vidros de fluoreto à base de fluoreto de berílio , fluorita e fluoreto de sódio ). A capacidade de quebrar o espectro de luz de maneira uniforme permite que a aberração cromática das lentes seja compensada. O problema aqui é que cristais particularmente grandes são necessários para lentes de alto desempenho; eles são cultivados artificialmente. Cristais deste tamanho têm a propriedade de serem deformados pelo calor (da radiação solar) de tal forma que alteram significativamente o cálculo da ótica.

Como uma joia

Porco cortado de fluorita verde

Fluorita azul: pedra bruta e lapidada (octógono, corte esmeralda )

Devido à sua dureza bastante baixa e clivagem perfeita, a fluorita tem pouco interesse como gema para a indústria joalheira comercial . Ocasionalmente, é usado por glyptists e cortadores amadores para fazer pequenos objetos artesanais ou pedras preciosas facetadas .

Mas como pode ser confundido com muitos minerais de pedras preciosas devido à sua variedade de cores, costuma servir de base para imitações . Para mudar as cores, a fluorita é disparada ou irradiada. Para proteger ou encobrir danos causados ​​por rachaduras em rachaduras, as gemas feitas de fluorita são frequentemente estabilizadas com resina sintética (ver também Gemas ).

Veja também

• Sistemática dos minerais
• Lista de minerais

literatura

Monografias:

• Gerhard Niedermayr: Mineral do arco-íris: fluorita . Doris Bode Verlag, Haltern 1990, ISBN 3-925094-44-X . 
• HG Dill, B. Weber: The Upper Palatinate Fluorspar antology - "Pedras coloridas" moldam a região e seu povo ao redor do Wölsenberg . Druckkultur Späthling, Weißenstadt, 2011, ISBN 978-3-942668-01-9 . 

Em compêndio:

• Walter Ehrenreich Tröger et al. (Ed.): Determinação óptica de minerais formadores de rocha , Swiss beard, Stuttgart
  • 1. - Tabelas de determinação , 1982, ISBN 3-510-65106-5
• Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogia . 7ª edição. Springer Verlag, Berlin 2005, ISBN 3-540-23812-3
• Petr Korbel, Milan Novák: Enciclopédia de Minerais . Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0 , p. 73 . 
• Walter Schumann: Gemstones and Gemstones . 13ª edição. BLV Verlags GmbH, 1976/1989, ISBN 3-405-16332-3

Artigos científicos:

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• G. Bayer, HG Wiedemann: Flúor matérias-primas - ocorrência, uso e problemas, química em nosso tempo, 19º ano de 1985, nº 2, pp. 35-41, doi : 10.1002 / ciuz.19850190202
• U. Kempe, M. Plötze, A. Brachmann e R. Böttcher: Estabilização de elementos de terras raras divalentes em fluorita natural . In: Mineralogia e Petrologia . Não. 76 , 2002, pp. 213-234 , doi : 10.1007 / s007100200042 . 
• U. Kempe: On Violet Coloration of Natural Fluorite . RMS DPI, 2006, p. 162-164 ( Online [PDF; 139 kB ]). 
• HG Dill, B. Weber: Variação de cor, estrutura e morfologia da fluorita e a origem dos depósitos F-Ba hidrotérmicos em Nabburg-Wölsendorf, SE Alemanha . New Yearbook for Mineralogy - Treatises, 2010, p. 113-132 ( resumo [PDF; 45 kB ]). 

Links da web

• Mineralienatlas: Fluorit (informações técnicas), Mineralienatlas: Mineralienatlas / Fluorit (retrato abrangente)
• Tour virtual Flußspatgang Reichhartschacht
• MinDat - Fluorita (Inglês)
• Webmineral (Inglês)

Evidência individual

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