Leonit

Leonit
(c) Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Leonit
KategoriSulfatmineral
Dana klassificering29.03.03.01
Strunz klassificering7.CC.55
Kemisk formelK2Mg(SO4)2•4 H2O
FärgVit till färglös, gul, gråblå
BildningsmiljöBildas bland annat i oxidationszoner.
FörekomstsättTabellformade kristaller
KristallstrukturMonoklin
Tvillingbildning{100}
SpaltningIngen
BrottMussligt
Hårdhet (Mohs)2,5 - 3
GlansVitrös - vaxartad
RefraktionBiaxial (+)
Ljusbrytningnα=1,479,
nβ=1,482,
nγ=1,487
Dubbelbrytningδ = 0,008
DispersionIngen
TransparensTransparent tillgenomskinlig
StreckfärgVit
Specifik vikt2,201
SmältbarhetLättsmält
LöslighetLöslig i vatten
ÖvrigtLeonit, 钾镁矾, Leonita, Леонит, Kalium-Astrakanit, Kalium-blödit
Referenser[1][2]

Leonit, K2Mg(SO4)2•4 H2O, är ett kristallvattenhaltigt mineral av kalium-magnesiumsulfat. Mineralet fick sitt namn efter Leo Strippelmann, som var chef för saltverket i Westeregeln i Tyskland.[3] Mineralet är en del av bloditgruppen av hydratiserade dubbelsulfatmineraler.[2]

Egenskaper

Leonit är ett vitt, gult eller blågrått och relativt mjukt mineral, som har en bitter smak.[4] När leonit analyseras för grundämnen, är det oftast förorenat med natrium- och kloridjoner, eftersom det vanligen förekommer med natriumklorid.[4]

(c) Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Leonitvita pseudomorfer efter pikromeritkristaller från kaliumkarbonatgruvan, Roßleben, Querfurt, Sachsen-Anhalt.
(c) Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Leonit från Wintershall kaliumkarbonatbrytning, Heringen, Werradalen, norra Hessen.

Kristallstruktur

I mineralfamiljen leonit innehåller gittret sulfattetraedrar, ett tvåvärt element i en oktaedrisk position omgiven av syre, och vatten och envärd metall (kalium) som länkar samman dessa andra komponenter. En sulfatgrupp är oordnad vid rumstemperatur. Det oordnade sulfatet fixeras i position när temperaturen sänks. Kristallformen förändras också vid lägre temperaturer, så två andra kristallina former av leonit existerar vid lägre temperaturer.[5]

Den tvåvärda metallkatjonen (magnesium) är inbäddad i syreoktaedrar, fyra från vatten runt ekvatorn och två från sulfatjoner vid de motsatta polerna. I kristallen finns två olika oktaedriska miljöer. Var och en av dessa oktaedrar är sammanfogade av kaliumjoner och vätebindningar.[6]

Fasomvandling

Sulfatet förekommer i lager parallella med (001)-ytan. I rumstemperaturformen är sekvensen ODODODODOD med O=ordnad och D=oordnad. I nästa form vid lägre temperaturer uppträder det oordnade sulfatet i två olika orienteringar som ger sekvensen OAOBOAOBOAOBOAOB. Vid de lägsta temperaturerna förenklas sekvensen till OAOAOAOAOAO.[7]

Den första fasövergången sker vid -4 °C.[8] Vid 170 K (−103 °C) har kristallerna rymdgrupp I2/a, gitterparametrar a = 11,780 Å, b = 9,486 Å, c = 19,730 Å, β = 95,23°, 8 formel per enhetscell och en cell volym av V = 2195,6 Å3.[5] C-dimensionen och enhetscellvolymen fördubblas på grund av närvaron av fyra sulfatlager snarare än två som i de andra formerna.[7] Nästa fasförändring sker vid -153 °C.[8] Vid 100 K (−173 °C) är rymdgruppen P21/a, a = 11,778 Å, b = 9,469 Å, c = 9,851 Å, β = 95,26°, 4 formel per enhetscell och en cellvolym på V = 1094,01 Å3.[5]

Temperatureffekter

När temperaturen ökar, ökar cellvolymen gradvis för faserna I2/a och C2/m; a-dimensionen minskar dock med ökande temperatur. Förändringen i en dimension är -11×10−6 K−1.[8]Dubbelbrytningen minskar när temperaturen stiger. Den varierar från 0,0076 vid -150 °C ner till 0,0067 vid 0 °C och 0,0061 vid 100 °C.[8] Vid den nedre fasövergången minskar dubbelbrytningen när temperaturen sjunker; för den övre fasövergången är den kontinuerlig men inte konstant.[8]

Vid den övre fasövergången, -4 °C, frigörs latent värme, och värmekapaciteten ändras. Denna övergång har en hel del hysteres. Vid den nedre fasövergången förblir värmekapaciteten densamma, men latent värme frigörs.[8]

Leonit börjar tappa vatten vid 130 °C, men bryts ner först vid 200 °C:[4]

K2Mg(SO4)2·4H2O(s) → K2Mg(SO4)2·2H2O(s) + 2H2O(g).

Vid ännu högre temperaturer är langbeinit och arkanit (vattenfritt kaliumsulfat) och ånga allt som återstår:[4][9]

2K2Mg(SO4)2·4H2O(s) → K2Mg2(SO4)3(s) + K2SO4(s) + 8H2O(g).

Andra fysiska egenskaper

Den logaritmiska löslighetsprodukten Ksp för leonit är -9,562 vid 25 °C.[10] Jämviktskonstanten log K vid 25 °C är -3,979.[11] Den kemiska potentialen för leonit är μj°/RT = −1403,97.[12]

Termodynamiska egenskaper är ΔfGok = −3480,79 kJ/mol; ΔfHok = −3942,55 kJ/mol; och ΔCop,k = 191,32 J K−1 mol−1.[13]

Det infraröda spektrumet av sulfatsträckningslägen visar toppar i absorption vid 1005, 1080, 1102, 1134 och 1209 cm−1. Sulfatböjningsläge orsakar en topp vid 720, och mindre toppar vid 750 och 840 cm−1. Ett OH-sträckningsläge absorberar vid 3238 cm−1. När temperaturerna minskar, rör sig topparna och/eller smalnar av, och ytterligare toppar kan dyka upp vid fasövergångar.[6]

När leonit förvaras för utställning får den inte vara på en plats med för hög luftfuktighet, annars återfuktar den mer.[14]

Naturlig förekomst

Leonit kan bildas vid uttorkning av havsvatten eller sjövatten. Den kan vara en mindre primär beståndsdel i evaporitpottaskeavlagringar, eller ett sekundärt mineral.[15] För att bilda leonit från havsvatten måste saltlaken separeras från de avsatta fasta ämnena så att reaktioner inte sker med tidigare avsatta salter, och temperaturen måste vara runt 32 °C. Under 25° eller över 40° kommer innehållet i saltlaken inte att vara lämpligt för att deponera leonit.[15] Vid denna temperatur avsätts blodit först och sedan leonit, vilken endast utgör 3,2 procent av bittersalterna.[15]

Sekundära reaktioner kan producera eller konsumera leonit i evaporitavlagringar. Leonit kan omvandlas till polyhalit, och kieserit kan ändras till leonit,[15] Grundvatten som tränger in i bittersaltavlagringar kan omvandla en del till leonit, särskilt i saltkupolernas lockområden.[15]

Leonit hittades först i naturen i Stassfurt pottaskfyndighet, Westeregeln, Egeln, Sachsen-Anhalt, Tyskland.[1] Saltavlagringarna i Stassfurt är från permperioden. De ligger under regionen Magdeburg-Halberstadt i centrala Tyskland. Leoniten förekommer i saltler- och karnalitbäddarna, som är upp till 50 meter tjocka.[16] Andra platser i Tyskland är Neuhof-Ellers potaskbrytning i Neuhof, Fulda, Hessen; Riedel potaskbrytning i Riedel-Hänigsen, Celle, Niedersachsen; Aschersleben; Vienenburg; och Leopoldshall.[1] Utanför Tyskland finns den vid Vesuvius, Italien; Stebnyk, Ukraina; och Kalidistriktet i Carlsbad, Eddy County, New Mexico, USA. Det finns i kristallina speleotemer i Tăuşoare-grottan i Rumänien; här förekommer den med konyait (K2Mg(SO4)2·5H2O), syngenit (K2Ca(SO4)2·H2O), tenardit (Na2SO4) och mirabilit (Na2SO4·10H2O).[17] Leonit förekommer också i Wooltana-grottan, Flinders Ranges, South Australia.[18]

Jorden i Gusev-kratern på Mars innehåller leonit såväl som många andra hydratiserade sulfater.[19] På månen Europa förutspås leonit vara stabil, med ett ångtryck på 10-13 som för is. Det är stabilt vid tryck upp till 10-7, över vilket det finns ett mer hydratiserat salt. Det bör utgöra upp till 2 procent av salterna nära ytan.[20]

Vittring av kaliumrikt medeltida glas bildar en vittringsskorpa som kan innehålla leonit.[21]

Användning

Leonit kan användas direkt som gödningsmedel och bidrar med kalium och magnesium. Den kan förädlas till K2SO4 för användning av gödningsmedel.[22] Processen att omvandla leonit till kaliumsulfat innebär att den blandas med en kaliumkloridlösning (en billigare kemikalie). Den önskade produkten, kaliumsulfat, är mindre löslig och filtreras bort. Magnesiumklorid är mycket lösligt i vatten. Filtratet koncentreras genom avdunstning, där mer leonit kristalliserar, som sedan återvinns till processens början, och tillsätter mer langbeinit eller pikromerit.[23]

Leonit kan ha använts i en alkemisk formel för att göra "drickbart guld" runt 300 e.Kr. i Kina. Detta var sannolikt en flytande kolloid av guld.[24]

Referenser

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Leonite, 9 oktober 2023..

Noter

  1. ^ [a b c] Mindat.org
  2. ^ [a b] Leonite Webmineral data
  3. ^ ”Leonite”. Mineral Data Publishing. 31 augusti 2005. http://rruff.info/doclib/hom/leonite.pdf. 
  4. ^ [a b c d] Bilonizhka, P. (2003). ”Leonite in Pre-Carpathian Evaporites and its Transformation Under Increased Temperatures”. Acta Mineralogica-Petrographica 1: sid. 14. http://www.mineral.hermuz.hu/act_03/pdf/014.pdf. Läst 17 november 2015. 
  5. ^ [a b c] Hertweck, Birgit; Giester, Gerald; Libowitzky, Eugen (October 2001). ”The crystal structures of the low-temperature phases of leonite-type compounds, K2 Me(SO4)2 ·4H2O (Me = Mg, Mn, Fe)”. American Mineralogist 86 (10): sid. 1282–1292. doi:10.2138/am-2001-1016. Bibcode: 2001AmMin..86.1282H. 
  6. ^ [a b] Hertweck, Birgit; Libowitzky, Eugen (1 December 2002). ”Vibrational spectroscopy of phase transitions in leonite-type minerals”. European Journal of Mineralogy 14 (6): sid. 1009–1017. doi:10.1127/0935-1221/2002/0014-1009. Bibcode: 2002EJMin..14.1009H. 
  7. ^ [a b] Libowitzky, Eugen (2006). ”Crystal Structure Dynamics: Evidence by Diffraction and Spectroscopy”. Croatica Chemica Acta 29 (2): sid. 299–309. http://hrcak.srce.hr/file/6807. 
  8. ^ [a b c d e f] Hertweck, B.; Armbruster, T.; Libowitzky, E. (1 July 2002). ”Multiple phase transitions of leonite-type compounds: optical, calorimetric, and X-ray data”. Mineralogy and Petrology 75 (3–4): sid. 245–259. doi:10.1007/s007100200027. Bibcode: 2002MinPe..75..245H. 
  9. ^ Balić-Žunić, Tonči; Birkedal, Renie; Katerinopoulou, Anna; Comodi, Paola (20 September 2015). ”Dehydration of blödite, Na2Mg(SO4)2(H2O)4, and leonite, K2Mg(SO4)2(H2O)4”. European Journal of Mineralogy 28 (1): sid. 33–42. doi:10.1127/ejm/2015/0027-2487. Bibcode: 2016EJMin..28...33B. http://eurjmin.geoscienceworld.org/content/early/2015/09/14/ejm.2015.0027-2487.abstract. 
  10. ^ Kwok, Kui S.; Ng, Ka M.; Taboada, Maria E.; Cisternas, Luis A. (March 2008). ”Thermodynamics of salt lake system: Representation, experiments, and visualization”. AIChE Journal 54 (3): sid. 706–727. doi:10.1002/aic.11421. Bibcode: 2008AIChE..54..706K. http://www.uantof.cl/d2p/Ph.%20D.%20Luis%20Cisternas/Articles/Thermodynamics%20of%20salt%20lake%20system.pdf.  table 7 on page 716
  11. ^ Plummer, L. N.; Parkhurst, D. L.; Fleming, G. W.; Dunkle, S. A. (1988). ”A Computer Program Incorporating Pitzer's Equations for Calculation of Geochemical Reactions in Brines”. Water-Resources Investigation Report (88–4153): sid. 8. http://pubs.usgs.gov/wri/1988/4153/report.pdf. Läst 28 november 2015. 
  12. ^ Harvie, Charles E.; Weare, John H. (July 1980). ”The prediction of mineral solubilities in natural waters: the Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O system from zero to high concentration at 25 °C”. Geochimica et Cosmochimica Acta 44 (7): sid. 981–997. doi:10.1016/0016-7037(80)90287-2. Bibcode: 1980GeCoA..44..981H. 
  13. ^ Bhattacharia, Sanjoy K.; Tanveer, Sheik; Hossain, Nazir; Chen, Chau-Chyun (October 2015). ”Thermodynamic modeling of aqueous Na+–K+–Mg2+–SO42− quaternary system”. Fluid Phase Equilibria 404: sid. 141–149. doi:10.1016/j.fluid.2015.07.002. 
  14. ^ Thompson, John M.A. (1992). Manual of curatorship : a guide to museum practice (2nd). Oxford: Butterworth-Heinemann. Sid. 431. ISBN 978-0750603515. https://books.google.com/books?id=9gAwCgAAQBAJ&pg=PA431. Läst 24 november 2015. 
  15. ^ [a b c d e] Stewart, Frederick H. (1963). ”Y. Marine Evaporites”. i Fleischer, Michael. Data of Geochemistry (6). Washington: United States Government Printing Office. Sid. Y10–Y25. 
  16. ^ Iglesrud, Iver (June 1932). ”Formation of Oceanic Salt Deposits”. Physics of the Earth V Oceanography. Washington DC: National Research Council of the National Academy of Sciences. Sid. 184–195. 
  17. ^ Onac, B. P.; White, W. B.; Viehmann, I. (February 2001). ”Leonite [K2Mg(SO4)2·4H2O], konyaite [Na2Mg(SO4)2·5H2O] and syngenite [K2Ca(SO4)2·H2O] from Tausoare Cave, Rodnei Mts, Romania”. Mineralogical Magazine 65 (1): sid. 103–109. doi:10.1180/002646101550154. Bibcode: 2001MinM...65..103O. 
  18. ^ Snow, Michael; Pring, Allan; Allen, Nicole (November 2014). ”Minerals of the Wooltana Cave, Flinders Ranges, South Australia”. Transactions of the Royal Society of South Australia 138 (2): sid. 214–230. doi:10.1080/03721426.2014.11649009. Bibcode: 2014TRSAu.138..214S. 
  19. ^ Lane, M. D.; Bishop, J. L.; Darby Dyar, M.; King, P. L.; Parente, M.; Hyde, B. C. (1 May 2008). ”Mineralogy of the Paso Robles soils on Mars”. American Mineralogist 93 (5–6): sid. 728–739. doi:10.2138/am.2008.2757. Bibcode: 2008AmMin..93..728L. https://www.researchgate.net/publication/259313380. Läst 14 november 2015. 
  20. ^ Zolotov, M. Yu.; Shock, E. L. (2000). ”Thermodynamic Stability of Hydrated Salts on the Surface of Europa”. Lunar and Planetary Science XXXI: sid. 1843. Bibcode: 2000LPI....31.1843Z. http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2000/pdf/1843.pdf. 
  21. ^ Woisetschläger, Gebhard; Dutz, Myriam; Paul, Sabine; Schreiner, Manfred (27 November 2000). ”Weathering Phenomena on Naturally Weathered Potash-Lime-Silica-Glass with Medieval Composition Studied by Secondary Electron Microscopy and Energy Dispersive Microanalysis”. Microchimica Acta 135 (3–4): sid. 121–130. doi:10.1007/s006040070001. 
  22. ^ Foot, D. G.; Huiatt, J. L.; Froisland, L. J. (1984). Potash Recovery from Process and Waste Brines by Solar Evaporation and Flotation. Bureah of Mines, United States Department of Interior. Sid. 2. http://stacks.cdc.gov/view/cdc/10630/cdc_10630_DS1.pdf. 
  23. ^ Kirk, Raymond Eller; Othmer, Donald Frederick (1995). Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology Volume 19 Pigments to Powders, Handling (4th). John Wiley. Sid. 531. 
  24. ^ Ping-Yü, Ho; Gwei-Djen, Lu; Needham, Joseph (1976). Science and civilisation in China. (Reprinted). Cambridge: Cambridge University Press. Sid. 75–98. ISBN 978-0521210287. https://books.google.com/books?id=4sTb1KsvupgC&pg=PA89. 

Externa länkar

  • Wikimedia Commons har media som rör Leonit.

Media som används på denna webbplats

Leonite-Halite-112539.jpg
(c) Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Leonite, Halite
Locality: Wintershall Potash Works, Heringen, Werra Valley, North Hesse, Hesse, Germany (Locality at mindat.org)
From a classic locality also in Germany: leonite as white pseudomorphs after sharp freestanding picromerite crystals to almost 2 cm. They are perched beautifully and 3-dimensionally on matrix of crystallized halite. 5.5 x 4.7 x 3.4 cm
Leonite-Halite-112538.jpg
(c) Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Leonite, Halite
Locality: Potash Mine, Roßleben, Querfurt, Saxony-Anhalt, Germany (Locality at mindat.org)
Leonite as white pseudomorphs after picromerite crystals; minor halite is associated underneath and around the backside. It is, overall, a very attractive miniature. It carries an old label from the Bergakademie Freiberg. Sharp and complete all around, very 3-dimensional. 5.7 x 4.5 x 3.6 cm
Leonite-Halite-133815.jpg
(c) Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Leonite, Halite
Locality: Wintershall Potash Works, Heringen, Werra Valley, North Hesse, Hesse, Germany (Locality at mindat.org)
Size: 9.7 x 9.0 x 4.2 cm.
Sharp, freestanding, snow-white pseudomorphs of leonite after picromerite crystals to 1.6 cm. They are perched beautifully and 3-dimensionally on matrix of crystallized halite. Ex. Marty Zinn Collection #2078.