La apatita es un grupo de minerales de fosfato , usualmente refiriéndose a hidroxiapatita , fluorapatita y clorapatita , con altas concentraciones de iones OH - , F - y Cl - , respectivamente, en el cristal . La fórmula de la mezcla de los tres miembros finales más comunes se escribe como Ca 10 ( PO 4 ) 6 (OH, F, Cl) 2 , y las fórmulas de las celdas unitarias de cristal de los minerales individuales se escriben como Ca 10(PO 4 ) 6 (OH) 2 , Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 y Ca 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 .
Grupo apatita | |
---|---|
General | |
Categoría | Mineral de fosfato |
Fórmula (unidad de repetición) | Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl, OH) |
Clasificación de Strunz | 8.BN.05 |
Sistema de cristal | Hexagonal |
Clase de cristal | Dipiramidal (6 / m) (mismo símbolo HM ) [1] |
Grupo espacial | P6 3 / m (núm. 176) |
Identificación | |
Color | Transparente a translúcido, generalmente verde, menos a menudo incoloro, amarillo, azul a violeta, rosa, marrón. [2] |
Hábito de cristal | Cristales prismáticos tabulares, masivos, compactos o granulares |
Escote | [0001] indistinto, [1010] indistinto [1] |
Fractura | Concoidal a desigual [2] |
Escala de Mohs de dureza | 5 [2] (definiendo mineral) |
Lustre | Vítreo [2] a subresinoso |
Racha | blanco |
Diafanidad | Transparente a translúcido [1] |
Gravedad específica | 3.16–3.22 [1] |
Brillo polaco | Vítreo [2] |
Propiedades ópticas | Doble refracción, uniaxial negativo [2] |
Índice de refracción | 1.634–1.638 (+0.012, −0.006) [2] |
Birrefringencia | 0,002–0,008 [2] |
Pleocroísmo | Piedras azules : fuertes, azules y amarillas a incoloras. Otros colores son débiles a muy débiles. [2] |
Dispersión | 0.013 [2] |
Fluorescencia ultravioleta | Piedras amarillas : rosa violáceo, que es más fuerte en onda larga; piedras azules - azul a celeste en onda larga y corta; piedras verdes: amarillo verdoso, que es más fuerte en onda larga; piedras violetas : amarillo verdoso en onda larga, violeta claro en onda corta. [2] |
El mineral fue nombrado apatita por el geólogo alemán Abraham Gottlob Werner en 1786, [3] aunque el mineral específico que había descrito fue reclasificado como fluorapatita en 1860 por el mineralogista alemán Karl Friedrich August Rammelsberg . La apatita a menudo se confunde con otros minerales. Esta tendencia se refleja en el nombre del mineral, que se deriva de la palabra griega απατείν (apatein), que significa engañar o ser engañoso . [4]
Geología
La apatita se encuentra en rocas sedimentarias, metamórficas, ígneas y volcánicas . La apatita puede formarse en procesos sedimentarios, procesos ígneos ( por ejemplo , pegmatita ), procesos metamórficos y en respiraderos hidrotermales , [5] así como en la producción por sistemas biológicos.
La apatita es uno de los pocos minerales producidos y utilizados por sistemas microambientales biológicos. La apatita es el mineral que define a 5 en la escala de Mohs . La hidroxiapatita, también conocida como hidroxiapatita, es el componente principal del esmalte dental y el mineral óseo . Una forma relativamente rara de apatita en la que la mayoría de los grupos OH están ausentes y contiene muchas sustituciones de carbonato y fosfato ácido es un componente importante del material óseo .
La fluorapatita (o fluoroapatita) es más resistente al ataque de los ácidos que la hidroxiapatita; a mediados del siglo XX, se descubrió que las comunidades cuyo suministro de agua contenía flúor de forma natural tenían tasas más bajas de caries dental . [6] El agua fluorada permite el intercambio en los dientes de iones de fluoruro por grupos hidroxilo en la apatita. De manera similar, la pasta de dientes contiene típicamente una fuente de aniones de fluoruro (por ejemplo, fluoruro de sodio , monofluorofosfato de sodio ). Demasiado fluoruro produce fluorosis dental y / o fluorosis esquelética .
Las huellas de fisión en la apatita se utilizan comúnmente para determinar las historias térmicas de los cinturones orogénicos y de los sedimentos en las cuencas sedimentarias . [7] La datación (U-Th) / He de apatita también está bien establecida a partir de estudios de difusión de gases nobles [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] para su uso en la determinación de historias térmicas [ 15] [16] y otras aplicaciones menos típicas como la datación paleo-forestal. [17]
La fosforita es una roca sedimentaria rica en fosfato , que contiene entre un 18% y un 40% de P 2 O 5 . La apatita en la fosforita está presente como masas criptocristalinas denominadas colofán .
Usos
El uso principal de la apatita es la fabricación de fertilizantes : es una fuente de fósforo. Ocasionalmente se usa como piedra preciosa. Las variedades verde y azul, en forma finamente dividida, son pigmentos con excelente poder cubriente.
Durante la digestión de apatita con ácido sulfúrico para producir ácido fosfórico , se produce fluoruro de hidrógeno como subproducto de cualquier contenido de fluorapatita . Este subproducto es una fuente industrial menor de ácido fluorhídrico . [18]
La apatita de fluorocloro forma la base del ahora obsoleto sistema de fósforo de tubo fluorescente Halophosphor . Los elementos dopantes de manganeso y antimonio, en menos de un mol por ciento, en lugar del calcio y el fósforo imparten la fluorescencia, y el ajuste de la proporción de flúor a cloro alteran el tono de blanco producido. Este sistema ha sido reemplazado casi en su totalidad por el sistema Tri-Phosphor. [19]
En los Estados Unidos, los fertilizantes derivados de la apatita se utilizan para complementar la nutrición de muchos cultivos agrícolas al proporcionar una valiosa fuente de fosfato .
Las apatitas también son un material huésped propuesto para el almacenamiento de desechos nucleares , junto con otros fosfatos.
Gemología
La apatita se usa con poca frecuencia como piedra preciosa . Se han tallado piedras transparentes de color limpio, y se han tallado en cabujón especímenes chatoyant . [2] Las piedras de Chatoyant se conocen como apatita ojo de gato , [2] las piedras verdes transparentes se conocen como piedra de espárragos , [2] y las piedras azules se han llamado moroxita . [20] Si los cristales de rutilo han crecido en el cristal de apatita, con la luz correcta, la piedra tallada muestra un efecto de ojo de gato. Las principales fuentes de apatita gema son [2] Brasil, Myanmar y México. Otras fuentes incluyen [2] Canadá, República Checa, Alemania, India, Madagascar, Mozambique, Noruega, Sudáfrica, España, Sri Lanka y los Estados Unidos.
Utilizar como mineral de mena
Ocasionalmente se encuentra que la apatita contiene cantidades significativas de elementos de tierras raras y se puede usar como mineral para esos metales. [21] Esto es preferible a los minerales tradicionales de tierras raras como la monacita , [22] ya que la apatita no es muy radiactiva y no representa un peligro ambiental en los relaves de las minas . Sin embargo, la apatita a menudo contiene uranio y sus nucleidos de cadena de desintegración igualmente radiactivos . [23] [24]
La apatita es un mineral del proyecto de tierras raras del lago Hoidas . [25]
Termodinámica
Las entalpías estándar de formación en estado cristalino de hidroxiapatita, clorapatita y un valor preliminar para bromapatita, se han determinado por calorimetría de reacción-solución . Las especulaciones sobre la existencia de un posible quinto miembro de la familia de las apatitas de calcio, la yodoapatita, se han extraído de consideraciones energéticas. [26]
Las propiedades estructurales y termodinámicas de las apatitas de calcio hexagonales cristalinas, Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 (X = OH, F, Cl, Br), se han investigado utilizando un potencial de Born-Huggins-Mayer de todos los átomos [27] mediante una técnica de dinámica molecular. La precisión del modelo a temperatura ambiente y presión atmosférica se comparó con los datos estructurales del cristal, con desviaciones máximas de c. 4% para las haloapatitas y 8% para hidroxiapatita. Se realizaron pruebas de simulación de alta presión, en el rango de 0,5 a 75 kbar, con el fin de estimar el coeficiente de compresibilidad isotérmica de esos compuestos. La deformación de los sólidos comprimidos es siempre elásticamente anisotrópica, con BrAp exhibiendo un comportamiento marcadamente diferente al mostrado por HOAp y ClAp. Los datos de pV de alta presión se ajustaron a la ecuación de estado de Parsafar-Mason [28] con una precisión superior al 1%. [29]
Las fases sólidas monoclínicas Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 (X = OH, Cl) y el compuesto de hidroxiapatita fundido también se han estudiado mediante dinámica molecular. [30] [31]
Ciencia lunar
Las rocas lunares recolectadas por los astronautas durante el programa Apolo contienen rastros de apatita. [32] El nuevo análisis de estas muestras en 2010 reveló que el agua atrapada en el mineral como hidroxilo , lo que llevó a estimaciones de agua en la superficie lunar a una tasa de al menos 64 partes por mil millones, 100 veces mayor que las estimaciones anteriores, y tan alta como 5 partes por millón. [33] Si la cantidad mínima de agua bloqueada por minerales se convirtiera hipotéticamente en líquido, cubriría la superficie de la Luna en aproximadamente un metro de agua. [34]
Biolixiviación
Los hongos ectomicorrízicos Suillus granulatus y Paxillus involutus pueden liberar elementos de la apatita. [35]
Ver también
- Lista de minerales
- Modelado de historia térmica
- Ácido hexafluorosilícico
- Hidroxiapatita en hueso
Referencias
- ^ a b c d apatita . Webmineral
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Instituto Gemológico de América , Guía de referencia de gemas de GIA 1995, ISBN 0-87311-019-6
- ↑ Según el propio Werner - (Werner, 1788), p. 85 - el nombre "apatita" apareció por primera vez impreso en:
- Gerhard, CA, Grundriss des Mineral-systems [Esquema del sistema de minerales] (Berlín, (Alemania): Christian Friedrich Himburg, 1786), p. 281. De la p. 281: "Von einigen noch nicht genau bestimmten und ganz neu entdeckten Mineralien Ich rechne hierzu folgende drei Körper:. 1. Den Apatit des Herrn Werners ...." (En algunos minerales aún no determinado de forma precisa y muy recientemente descubiertos me cuento entre ellos el. las siguientes tres sustancias: 1. la apatita del Sr. Werner.…)
- Werner, AG (1788) "Geschichte, Karakteristik, und kurze chemische Untersuchung des Apatits" (Historia, características y breve investigación química de la apatita), Bergmännisches Journal ( Revista de mineros), vol. 1, págs. 76–96. En las páginas 84-85 , Werner explicó que debido a que los mineralogistas lo habían clasificado erróneamente repetidamente (por ejemplo, como aguamarina ), le dio a apatita el nombre de "engañador": "Ich wies hierauf diesem Foßile, als einer eigenen Gattung, sogleich eine Stelle in dem Kalkgeschlechte an; und ertheilte ihm, - weil es bisher alle Mineralogen in seiner Bestimmung irre geführt hatte, - den Namen Apatit , den ich von dem griechischen Worte απατάω (decipio) bildete, und welcher so viel as Trügling sagt ". (Entonces asigné inmediatamente a este fósil [es decir, material obtenido del subsuelo], como un tipo separado, un lugar en el linaje de la cal; y le confirí, porque había descarriado previamente a todos los mineralogistas en su clasificación, el nombre "apatita ", que formé de la palabra griega απατάω [apatao] (engaño) y que dice tanto como [la palabra]" engañador ".)
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