Földrajz | Geológia » Szakáll Sándor - Ásványrendszertan, Halogenidek

Halogenidek SZAKÁLL SÁNDOR ÁSVÁNYRENDSZERTAN A kristályrajzokat készítette: Fehér Béla Harmadik rész: Halogenidek 1 Halogenidek III. osztály Halogenidek A természetben ma közel 220 halogenidet ismerünk. Jelentős részük üledékes körülmények között képződik a földkéreg felszínközeli zónáiban, illetve a felszínen. A fluoridok keletkezése azonban eltér a többi halogenidtől, hiszen zömmel pneumatolitos és hidrotermás eredetűek. Ezzel szemben a kloridok, bromidok és jodidok nem kis része vulkáni exhaláció során képződik. Közvetve ebből származik a tengervíz klórtartalma, illetve ebből képződve, a sótelepekben (evaporitokban) nagy mennyiségben ismertek halogenidek. A halogenidek felépítésében az anion egy vegyértékű halogén elem (F, Cl, Br, I), melyhez legtöbbször alkálifém vagy alkáliföldfém kationok kapcsolódnak. A halogenidek szerkezetében jobbára ionos kötést találunk Ezek az ásványok kémiai

sajátságukat tekintve tipikusan sószerűek, általában színtelenek, vagy gyengén színezettek. Vízben nagyobb részük jól oldódik, kis sűrűségűek, kis keménységűek és a fénytörésük gyenge A ritkább, nehézfémtartalmú halogenidekben a kisebb kationméret folytán viszont bizonyos ionpolarizáció érvényesül, így a kötésekben kovalens jelleg is mutatkozik. Olyannyira, hogy a bromidok és jodidok között ismerünk rétegrácsos és láncszerkezeteket is. Ezeket nagyobb sűrűség, esetenként intenzív, idiokrómás szín, nagyobb törésmutató, ennek megfelelően erős fény, illetve kisebb oldékonyság jellemzi. A halogenidek szerkezetének stabilitása az anion függvényében változik. A legellenállóbb és legnagyobb szilárdságú szerkezetek a fluorid anionnal jönnek létre. Ennek oka, hogy a fluorid anion a legkisebb méretű és legkevésbé polarizálható valamennyi anion közül. Érdemes megemlíteni, hogy például kalciummal alkotott

vegyülete (fluorit), a legkevésbé illékony ionos vegyület (forráspontja 2513 °C). A többi halogén elem ionrádiusza mind nagyobb, könnyebben polarizálhatók, vegyületeik kémiai stabilitása a Cl < Br < I ionrádiusz növekedés miatt egyértelműen csökkenő tendenciát mutat. A halogenideket kristálykémiai alapon egyszerű (vízmentes és víztartalmú) és komplex halogenidekre, illetve az O- és (OH)-tartalmú oxi- és hidroxihalogenidek alosztályaiba soroljuk. III. A alosztály Vízmentes egyszerű halogenidek Szerkezeti szempontból változatos ásványok. A fluoridok, kloridok és bromidok alkálifémekkel alkotott vegyületei ionos kötéseket tartalmaznak és kősó-típusú ráccsal kristályosodnak. Ha viszont nehézfémek a kationok, akkor erősödik a kovalens kötés szerepe. Kivételt képeznek egyes fluoridok, részben a fentebb említett kis ionátmérő miatt. Külön rácstípust képvisel a fluorit (lásd alább) Vannak az alosztályban ezek

mellett szfalerit-, wurtzit- és perovszkit-rácsú vegyületek is. Halit-csoport Alkálifémeknek klórral és fluorral alkotott vegyületei. A csoport tagjai tipikus ionos kötésű vegyületek, kősórács szerkezettel (névadó a halit=kősó). A kősórács (NaCl-típus) elemi cellája köbös lapon centrált, melyben minden Na-iont 6 Cl-ion és fordítva, minden Cl-iont 6 Na-ion vesz körül (ábra). A szerkezetnek megfelelően a csoport tagjaira jellemző a kocka szerinti kitűnő hasadás és a hexaéder dominanciája a kristályokon. A halit és szilvin a sótelepek legfontosabb ásványai közé tartoznak. Halit (kősó), köbös lapon centrált rács halit szilvin villiaumit carobbiit griceit NaCl KCl NaF KF LiF köbös köbös köbös köbös köbös 2 Halogenidek Halit (=kősó) NaCl Krist.: köbös Kristályai legtöbbször hexaéderek (ábra), ritkábban oktaéderek, a kristályok élei és csúcsai sokszor lekerekítettek. Penetrációs ikrek {111} sz ritkák

Olykor a gyors kristálynövekedés miatt bemélyedt lapú vázkristályok képződnek. Legtöbbször vaskos, tömeges, nagy hasadási felületekkel, esetenként rostos vagy finom szemcsés megjelenésű. Fiz: hasadása {100} sz kiváló, könnyen kocka alakú hasadási testek nyerhetők belőle, az {110} forma lapjai transzlációs síkok, ezért a halit (különösen nagyobb, 200 °C hőmérsékleten) képlékeny viselkedésű, egyébként rideg. A tiszta NaCl kevéssé higroszkópos (nedvszívó), de ha Mg-sókkal szennyezett, akkor határozottan higroszkópos; K = 2; S = 2,16; színtelen, fehér, vörös, sárga, kék, ibolya, zöld, a színezéseket finom ásványzárványok (vörös, sárga) vagy kristályhibák (ibolya, kék) okozzák; karcolási pora fehér, átlátszó, áttetsző, üvegfényű. Sós ízű, vízben könnyen oldódik Tércsop: Fm3m a = 5,64; Z = 4 Pol.mikr: színtelen, izotróp Földt.-előf: változatos körülmények között megjelenhet Legnagyobb tömegei

tengeri eredetű evaporitokhoz kapcsolódnak. Tengervízből jelenleg is képződik sekélyvízű lagunákban Közönséges komponense szárazföldi sóstavak recens sókiválásainak. Halit keletkezik tengervizet tartalmazó permetekből is, mely az atmoszférába kerülve kicsiny kristályok milliárdjaiként van jelen. Ezek a kristályok a felhőképződésben nagy szerepet játszanak. Vulkáni fumarolákban is nagy elterjedtségű, végül számos ásvány folyadékzárványaiban jelenik meg Tengeri evaporitok lelőhelyei: Perkupa, Paks; Sóvár, Zbudza (SK), Aknaszlatina, Kalusz (UA), Rónaszék, Désakna, Aknasugatag, Parajd, Szováta, Marosújvár, Vízakna, Torda (RO), Wieliczka, Bochnia (PL), Salzburg, Hallein, Hall (A), Stassfurt (D), Szolikamszk (RUS). Szárazföldi evaporitok, sós tavak, sziksós területek, sivatagi viszonyok között: Duna-Tisza köze (Fehér-tó, Fülöpszállás stb.), Nyírség, Kisalföld (Fertő-tó); Kirgízisztán, Egyiptom, Szudán, Etiópia,

Kenya. Ásvtárs: gipsz, anhidrit, dolomit, kalcit, szilvin, terméskén, langbeinit, glauberit (tengeri evaporitok); gipsz, nátron, termonátrit, epsomit, mirabilit (szárazföldi evaporitok). Felh.: ételízesítés, ételkonzerválás, sósav és más klórtartalmú vegyszerek, nátrium-tartalmú vegyületek előállítása, üveggyártás, jég megolvasztása télen az utakon stb. Halit, hexaéderes kristály Szilvin KCl Krist.: köbös Kristályai hexaéderek, oktaéderek vagy kubooktaéderek (ábra) Legtöbbször vaskos, tömeges, nagy hasadási felületekkel (pátos megjelenés), sokszor szorosan összenő halittal. Fiz: hasadása {100} sz kiváló, rideg; K = 2; S = 1,97-1,99; színtelen, fehér, sárga, vörös, karcolási pora fehér, átlátszó, áttetsző, üvegfényű. Sós ízű, vízben könnyen oldódik. Tércsop: Fm3m a = 6,93; Z = 4 Polmikr: színtelen, izotróp Földt.-előf: a halithoz hasonlóan főképpen tengervízből válik ki és (káli)sótelepekben nagy

tömegekben jelenik meg, de ritkább a halitnál. Olykor megjelenik szárazföldi sóstavak kiválásaiban, illetve vulkáni fumarolákban is Fontosabb tengeri evaporitok lelőhelyei: Kalusz (UA), Stassfurt (D), Szolikamszk (RUS), Eszterháza (CAN). Ásv.társ: gipsz, anhidrit, halit, carnallit, langbeinit, glauberit, szingenit Felh.: a kálium legfontosabb nyersanyaga, amit elsősorban a vegyipar hasznosít a legkülönbözőbb vegyületek előállítása céljából. 3 Halogenidek Szilvin, kubooktaéderes kristály Egyéb ásványok A klórargirit kősórácsú, fény hatására instabilis vegyület. A fluorit sok szempontból különleges halogenid, hiszen alapvetően nem üledékes körülmények között képződik, igen stabilis és rácstípusa nem igazán a halogenidekre, hanem az MX2 vegyületekre jellemző. A fluorit-típusú kristályrács elemi cellája lapon centrált köbös rács, melynek minden nyolcadában helyezkedik el egy-egy fluorid-ion (.ábra) A kocka

csúcsain és lapközepein Ca-ionok vannak. A fluorid-ionok koordinációja tetraéderes, míg a Ca-ionoké hexaéderes Fluorit, köbös lapon centrált rács klórargirit brómargirit jódargirit szalmiák kalomel kokcinit fluorit AgCl AgBr β-AgI NH4Cl Hg2Cl2 HgI2 CaF2 köbös köbös hexagonális köbös tetragonális tetragonális köbös Klórargirit AgCl Krist.: köbös Kristályai hexaéderek vagy oktaéderek A kristályok élei általában kissé legömbölyödöttek Ikerkristályok {111} sz. ismertek Jobbára viasz- vagy szaruszerű aggregátumok, bekérgezések, illetve dendrites vagy cseppköves halmazok formájában jelenik meg. Fiz: nem hasad, törése egyenetlen; plasztikus sajátságú; K = 2,5; S = 5,55-6,0; frissen színtelen, illetve sárga, sárgászöld (ha több-kevesebb Br-ot tartalmaz); fény hatására ibolyás, ibolyásbarna, szürke, végül sötétszürke lesz; áttetsző; gyémánt- vagy viaszfényű. Tércsop: Fm3m a = 5,54; Z = 4. Polmikr: színtelen,

izotróp Kém: teljes szilárd oldatsor a klórargirit és brómargirit között létezik, a klórargirit és jódargirit között azonban csak korlátozott elegyedés ismeretes. Vált: kerargirit (szinonim elnevezés), szaruezüst (régies elnevezés), embolit (klórargirit–brómargirit elegykristály). Földt.-előf: Ag-tartalmú érctelepek oxidációs zónájának ritkább ásványa Elsősorban száraz, sivatagos éghajlati viszonyok közepette képződik. Néhány lelőhely: Rudabánya; Óradna (RO), Freiberg, Schneeberg (D), Jáchymov (CZ), Chanarcillo, Antofagasta, Tarapacá (Chile), Potosi (Bolívia). Ásvtárs: brómargirit, jódargirit, termésezüst, cerusszit, malachit, azurit. Felh.: korábban egyes érctelepekben az ezüst egyik fontos ásványa volt 4 Halogenidek Fluorit CaF2 Krist.: köbös Kristályai roppant változatos termetűek, de legtöbbször hexaéderek és oktaéderek (ábra) Gyakoribb formák: {100}, {111}, {210}, {321}, {421}. A kristálylapok

sokszor homályosak, zegzugosan fejlettek, vagy számos apró lap párhuzamos összenövéséből állnak össze. Általában vaskos, tömeges, durva vagy finom szemcsés, olykor rostos, szálas vagy gömbös-vesés aggregátumokat alkot. Penetrációs ikrek {111} sz közönségesek (.ábra), ehhez hasonlóan a különböző színű kristályok továbbnövekedései, párhuzamos összenövései (színzónásság). Fiz: hasadása {111} sz kiváló; törése egyenetlen; rideg; K = 4; S = 3,18; színtelen, fehér, rózsaszín, vörös, lila, zöld, kék, sárga, barna, fekete (szinte minden színben megjelenik); a változatos színeket a kristályrács hibái, kis mennyiségben jelenlévő radioaktív elemek, illetve más aktivátorok okozzák; számos kristály áteső fényben zöld, visszavert fényben kék színű; gyakori a színzónásság, nemritkán egy adott színű kristály belsejében egy másféle színű kristály látható; karcolási pora fehér, átlátszó, áttetsző,

ritkán átlátszatlan, üvegfényű; termolumineszcencia, lumineszcencia, illetve fluoreszcencia egyaránt jellemző a fluoritra. A legtöbb fluorit ultraibolya fényben jellegzetes ibolyáskék fényben pompázik; Tércsop: Fm3m a = 5,46, Z = 4. Polmikr: színtelen, izotróp Kém: Y és/vagy Ce helyettesítheti a Ca-ot, max 1:5 arányban (más ritkaföldfémek is előfordulhatnak fluoritban, de ennél sokkal kisebb mennyiségben). Vált: folypát (régies elnevezés, kohászatban az olvadáspontcsökkentő képességére utalva), ittrofluorit (Y-tartalmú). Földt.-előf: nagy elterjedésű ásvány, változatos körülmények között megjelenik: így pegmatitokban, magas hőmérsékletű pneumatolitos, illetve hidrotermás-teléres ércesedésekben, epitermás és hévizes kiválásokban, karbonátos üledékes kőzetekben, illetve evaporitokban. Fluorit után pszeudomorfózákat számos ásvány képez Fontosabb lelőhelyek: Sukoró, Pákozd, Mórágy (gránitokban), Nadap

(andezitben), Gyöngyösoroszi, Recsk, Pátka (hidrotermás ércesedésekben), Budapest, Keszeg, Alsótelekes (karbonátos kőzetekben); Selmecbánya (SK), Kapnikbánya, Erzsébetbánya, Sztanizsa (RO), Alston Moor, Wheardale, Durham, Tavistock (GB), Wölsendorf, Freiberg (D), Alpok (CH, A), Dalnyegorszk (RUS), Kara Oba (Kazahsztán), Elmwood, Tennessee (USA), Naica (Mexikó), Huanzala (Peru), Kína. Ásvtárs: kassziterit, zinnwaldit, arzenopirit, turmalin, topáz (magas hőmérsékletű pneumatolitos ércesedések), szfalerit, galenit, kalcit, barit, kalkopirit (alacsony hőmérsékletű hidrotermás ércesedések), kalcit, barit, pirit, markazit (karbonátos kőzetek). Felh.: a fluor legfontosabb forrása Felhasználói köre sokrétű, így a kohászat, vegyipar, kerámia- és üvegipar, optikai ipar, ékkő- és díszítőkőipar. Fluorit: a{100}, e{210}; a) hexaéder–tetrakiszhexaéder kombináció; b) oktaéderes termet; c) két hexaéderes kristály {111} szerinti

penetrációs ikre III. B alosztály Víztartalmú egyszerű halogenidek Szerkezeti felépítésük változatos, találhatók közöttük térhálós, réteg-, illetve láncszerkezetű vegyületek egyaránt. Szerkezetükben gyakori a hidrogénkötés, mely a rétegek és láncok kapcsolódását segíti elő Emiatt viszont stabilitásuk csekély, kis keménység, alacsony olvadáspont, könnyű oldékonyság a közös jellemzőjük. Sótelepek ritkább ásványai. hidrohalit carnallit bischofit eriokalkit NaCl • 2H2O KMgCl3 • 6H2O MgCl2 • 6H2O CuCl2 • 2H2O monoklin rombos monoklin rombos Carnallit KMgCl3 • 6H2O Krist.: rombos Kristályai vékony táblás vagy piramisos termetűek, de többnyire vaskos, tömeges és szemcsés aggregátumok. Fiz: hasadása nincs, törése egyenetlen; K = 2,5; S = 1,60; színtelen, fehér, vöröses (a benne lévő kicsiny hematitpikkelyektől), ritkábban sárgás és kékes; áttetsző, átlátszó, gyenge üvegfényű, erősen

higroszkópos, vízben oldódik, keserű ízű. Tércsop: Pnna a = 16,15; b = 22,50; c = 9,57; Z = 12 Polmikr: színtelen, optikailag kéttengelyű, pozitív. 5 Halogenidek Földt.-előf: tengeri eredetű (káli)sótelepek jellegzetes ásványa, szárazföldi evaporitokban ritka: Kalusz (UA), Stassfurt (D), Szolikamszk, Szaratov (RUS), Etiópia. Ásvtárs: halit, szilvin, langbeinit, kieserit, gipsz, glauberit, szingenit. Felh.: a kálium egyik fontos forrása III. C alosztály Komplex halogenidek Szerkezetükben MXn poliéderek vannak jelen, ahol M = főként Al, Na, Fe, B, Si, míg X = alapvetően F és Cl lehet. Közöttük a poliéderek polimerizációjának módjában, illetve fokozatában teszünk különbséget Nem ritkák az alosztályban a lánc- és rétegszerkezetű vegyületek. A kriolit szerkezetében AlF6-oktaéderek Na-mal alkotnak háromdimenziós kristályrácsot. kriolit elpasolit avogadrit malladrit pachnolit Na3(AlF6) K2Na(AlF6) (K,Cs)(BF4) Na2(SiF6)

NaCa(AlF6) • H2O monoklin köbös rombos trigonális monoklin Kriolit Na3(AlF6) Krist.: monoklin Kristályai ritkák, álhexaéderes termetűek Gyakran képez poliszintetikus ikreket Általában vaskos tömegekként fordul elő. Fiz: hasadása nincs (a vaskos példányokon az ikerlemezek szerinti elválás észlelhető), törése egyenetlen; K = 2,5; S = 2,97; színtelen, fehér, ritkábban barnás vagy vöröses; karcolási pora fehér, gyenge üvegfényű, vagy zsírfényű; átlátszó, áttetsző. Tércsop: P21/n a = 5,40; b = 5,59; c = 7,75; β = 90,28°; Z = 2. Polmikr: színtelen, optikailag kéttengelyű, pozitív Földt.-előf: ritka pegmatitásvány, csupán grönlandi lelőhelyén fordult elő nagy tömegekben Néhány lelőhely: Ivigtut (Grönland), Miassz, Ural (RUS), Pikes Peak, Colorado (USA), Mont St.-Hilaire, Quebec (CAN) Ásv.társ: elpasolit, pachnolit, mikroklin, fluorit, kassziterit, topáz Felh.: a timföld elektrolízisénél használják az alumínium

előállítása során III. D alosztály Oxihalogenidek, hidroxihalogenidek Az O-, illetve (OH)-tartalmú halogenidek tartoznak ebbe az alosztályba. Közöttük gyakoriak a rétegrácsos szerkezetek, melyek sokszor a gibbsit vagy brucit (lásd a hidroxidoknál) rácsához hasonlóak. Ez a tény is jelzi, hogy ezek az ásványok átmenetet jeleznek az oxidok-hidroxidok irányába. Az alosztályba tartozó ásványok érctelepek oxidációs zónájában, illetve recens kiválásként jelennek meg. Legtöbbjük ritka ásvány atacamit paratacamit laurionit nadorit terlinguait Cu2(OH)3Cl Cu2(OH)3Cl Pb(OH)Cl PbSbO2Cl Hg2OCl rombos trigonális rombos rombos monoklin Atacamit Cu2(OH)3Cl Krist.: rombos Kristályai legtöbbször zömök vagy nyúlt prizmásak (ábra), melyek olykor sugaras aggregátumokat alkotnak. Gyakran megjelenik durva szemcsés vagy rostos halmazok, illetve bekérgezések alakjában. Fiz: hasadása {010} sz kitűnő, {101} sz jó, törése egyenetlen, rideg; K = 3-3,5;

S = 3,77; smaragdzöld, sötétzöld, karcolási pora világoszöld; üvegfényű; áttetsző. Tércsop: Pnam a= 6,03; b = 6,86; c = 9,12; Z = 4. Polmikr: zöld, optikailag kéttengelyű, negatív Földt.-előf: rézérctelepek oxidációs zónájának jellegzetes ásványa, különösen száraz éghajlatú területeken elterjedt: Gölnicbánya (SK), Bisbee, Jerome, Arizona (USA), Majuba Hill, Boleo (Mexikó), Atacama-sivatag (Chile), Tsumeb (Namíbia). Ásvtárs: paratacamit, malachit, brochantit, azurit, kalkozin, covellin Felh.: chilei lelőhelyein egykor fontos rézásvány volt 6 Halogenidek Atacamit: b{010}, e{011}, m{110}, n{121}, r{111}, x{140} 7