La etringita es un mineral de sulfato de aluminio y calcio hidratado con fórmula: Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O. Es un mineral de incoloro a amarillo que cristaliza en el sistema trigonal . Los cristales prismáticos suelen ser incoloros y se vuelven blancos con la deshidratación parcial. [2] [3] Es parte del grupo etringita que incluye otros sulfatos como taumasita y bentorita . [4]
Etringita | |
---|---|
![]() Etringita, campos de manganeso de Kalahari, Provincia Septentrional del Cabo , Sudáfrica | |
General | |
Categoría | Minerales de sulfato |
Fórmula (unidad de repetición) | Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O |
Clasificación de Strunz | 7.DG.15 |
Sistema de cristal | Trigonal |
Clase de cristal | Ditrigonal piramidal (3 m) Símbolo HM : (3 m) |
Grupo espacial | P 31c |
Celda unitaria | a = 11,23, c = 21,44 [Å]; Z = 2 |
Identificación | |
Color | Incoloro, amarillo pálido, blanco lechoso |
Hábito de cristal | Crecimiento acicular, cristales prismáticos estriados; fibroso a algodonoso |
Escote | Perfecto en {10 1 0} |
Escala de Mohs de dureza | 2-2,5 |
Lustre | Vítreo |
Racha | blanco |
Diafanidad | Transparente a opaco |
Gravedad específica | 1,77 |
Propiedades ópticas | Uniaxial (-) |
Índice de refracción | n ω = 1,491, n ε = 1,470 |
Birrefringencia | δ = 0.021 |
Fluorescencia ultravioleta | No fluorescente |
Solubilidad | Parcialmente soluble en agua |
Altera a | Parcialmente deshidratado por exposición atmosférica, se vuelve opaco |
Referencias | [1] [2] [3] |
Descubrimiento y ocurrencia
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/7/73/Ettringite.jpg/440px-Ettringite.jpg)
La etringita fue descrita por primera vez en 1874 por J. Lehmann, [5] para una ocurrencia cerca del volcán Ettringer Bellerberg , Ettringen , Rheinland-Pfalz , Alemania . [2] [3] Ocurre dentro de piedra caliza alterada metamórficamente adyacente a rocas intrusivas ígneas o dentro de xenolitos . También ocurre que la intemperie costras en larnita en la formación Hatrurim de Israel . [2] Ocurre asociado con portlandita , afwillita e hidrocalumita en Scawt Hill , Irlanda y con afwillita, hidrocalumita, mayenita y yeso en la Formación Hatrurim. [2] También se ha informado de la cantera de Zeilberg, Maroldsweisach , Baviera ; en Boisséjour , cerca de Clermont-Ferrand, Puy-de-Dôme , Auvergne , Francia ; la mina N'Chwaning, distrito de Kuruman, provincia del Cabo , Sudáfrica ; en los EE.UU., los sucesos fueron encontrados en spurrita -merwinite- gehlenita skarn en el nivel de la cantera Comercial 910, Crestmore, el condado de Riverside, California [6] y en la mina Lucky Cuss, Tombstone, Arizona . [2] [3]
Aparición en cemento
En química del hormigón, la etringita es un trisulfato de aluminato de hexacalcio hidratado , de fórmula general:
- (CaO) 6 (Al 2 O 3 ) (SO 3 ) 3 · 32H 2 O
o
- (CaO) 3 (Al 2 O 3 ) (CaSO 4 ) 3 · 32H 2 O.
La etringita se forma en un sistema de cemento Portland hidratado como resultado de la reacción del aluminato de calcio con el sulfato de calcio , ambos presentes en el cemento Portland. [7] La etringita, el representante más destacado de las fases AFt o (Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -tri), también se puede sintetizar en el laboratorio haciendo reaccionar cantidades estequiométricas de calcio , aluminio y sulfato en agua.
- C 3 A + 3 CaSO 4 → etringita
En el sistema de cemento, la presencia de etringita depende de la proporción de sulfato cálcico a aluminato tricálcico (C 3 A); cuando esta proporción es baja, la etringita se forma durante la hidratación temprana y luego se convierte en el aluminato de calcio monosulfato ( fase AFm o (Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -mono)). Cuando la proporción es intermedia, solo una parte de la etringita se convierte en AFm y ambas pueden coexistir, mientras que es poco probable que la etringita se convierta en AFm en proporciones altas.
Los siguientes caracteres designan notaciones estándar: [8]
- C = CaO
- S = SiO 2
- A = Al 2 O 3
- F = Fe 2 O 3
- S̅ = SO 3
- H = H 2 O
- K = K 2 O
- N = Na 2 O
- m = mono
- t = tri
Fases AFt y AFm
- AFt : abreviatura de "alúmina, óxido férrico , tri-sulfato" o (Al 2 O 3 - Fe 2 O 3 - tri). Representa un grupo de hidratos de sulfoaluminato de calcio. AFt tiene la fórmula general [Ca
3(Al, Fe) (OH)
6• 12H
2O]
2•X
3•Nueva Hampshire
2O donde X representa un anión con doble carga o, a veces, dos aniones con una sola carga. La etringita es el miembro más común e importante del grupo AFt (X en este caso denota sulfato). - AFm : abreviatura de "alúmina, óxido férrico, mono-sulfato" o (Al 2 O 3 - Fe 2 O 3 - mono). Representa otro grupo de hidratos de aluminato de calcio con fórmula general [Ca 2 (Al, Fe) (OH) 6 )] · X · nH 2 O [Ca
2(Al, Fe) (OH)
6)] • X • nH
2O donde X representa un anión con carga simple o "la mitad" de un anión con carga doble. X puede ser uno de los muchos aniones. Los aniones más importantes que intervienen en la hidratación del cemento Portland son el hidroxilo, el sulfato y el carbonato.
Estructura
El mineral etringita tiene una estructura que corre paralela al eje c -el eje de la aguja-; en medio de estos dos se encuentran los iones sulfato y las moléculas de H 2 O, el grupo espacial es P31c . El sistema de cristales de etringita es trigonal , los cristales son alargados y en forma de aguja, es común la aparición de desorden o entrelazamiento, lo que afecta el material entre columnas. [9] El primer estudio de rayos X fue realizado por Bannister, Hey & Bernal (1936), que encontró que la celda de la unidad de cristal es de forma hexagonal con a = 11.26 yc = 21.48 con el grupo espacial P63 / mmcand Z = 2 . A partir de las observaciones sobre la deshidratación y las fórmulas químicas, se sugirió que la estructura estaba compuesta de Ca 2+ y Al (OH) 6 3− , y entre ellos se encontraban iones SO 4 2− y moléculas de H 2 O. Siguieron más estudios de rayos X; a saber, Wellin (1956), que determinó la estructura cristalina de la taumasita, y Besjak y Jelenic (1966), que afirmaron la naturaleza estructural de la etringita. [9]
Una muestra de etringita extraída de Scawt Hill fue analizada por CE Tilley , el cristal fue de 1.1 x 0.8 0.5 mm, con un peso específico de 1.772 ± 0.002, la densidad se determinó sumergiendo la muestra en una solución de tetracloruro de carbono mezclado con bromoformo . El cristal mostró cinco caras de prisma de la forma m {10 1 0} y una pequeña cara a {11 2 0}, sin caras piramidales o basales, en la difracción de rayos X un gramo de Lauer a lo largo del eje c reveló un eje hexagonal con planos verticales de simetría, este estudio mostró que la estructura tiene una celosía hexagonal y no romboédrica. [10] estudios adicionales realizados sobre etringita sintética mediante el uso de rayos X y difracción de polvo confirmaron supuestos y análisis anteriores. [11]
Al analizar la estructura tanto de la etringita como de la taumasita, se dedujo que ambos minerales tienen estructuras hexagonales, pero grupos espaciales diferentes. Los cristales de etringita tienen un P31c con a = 11,224 Å, c = 21,108 Å, mientras que los cristales de taumasita caen en el grupo espacial P6 3 con a = 11,04 Å, c = 10,39 Å. Si bien estos dos minerales forman una solución sólida, la diferencia en los grupos espaciales conduce a discontinuidades en los parámetros de la celda unitaria. Las diferencias entre las estructuras de etringita y taumasita surgen de las columnas de cationes y aniones: las columnas de cationes de etringita están compuestas de Ca 3 [Al (OH) 6 · 12H 2 O] 3+ , que corre paralela al eje c , y las otras columnas de aniones sulfato y moléculas de agua en canales paralelos a estas columnas. En contraste, la taumasita consiste en una columna cilíndrica de Ca 3 [Si (OH) 6 · 12H 2 O] 3+ en el eje c , con aniones sulfato y carbonato en canales entre estas columnas que también contienen moléculas de agua. [12]
Más investigación
La investigación en curso sobre la etringita y los minerales de la fase de cemento en general busca formas de inmovilizar los desechos y los metales pesados de los suelos y el medio ambiente; esto se puede hacer mediante el uso de la fase de cemento adecuada que forma el mineral mediante el uso de celosía para extraer los elementos correspondientes. Por ejemplo, se informa que la inmovilización del cobre a un pH alto se puede lograr mediante la formación de CSH / CAH y etringita. [13] Se sugiere que la morfología cristalina de la etringita Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O puede incorporar una variedad de iones divalentes: Cu 2+ , Pb 2+ , Cd 2+ y Zn 2+ , que puede sustituir al Ca 2+ incorporando estos iones en la red. [13]
Ver también
- Cemento
- Notación de químicos de cemento
- Hormigón
Referencias
- ^ Datos de etringita, Webmineral
- ^ a b c d e f Etringita en Manual de mineralogía
- ^ a b c d Etringita . Mindat.org
- ^ Grupo de etringita . Mindat.org
- ↑ Lehmann, J. (1874): Über den Ettringit, ein neues Mineral in Kalkeinschlüssen der Lava von Ettringen (Laacher Gebiet). N. Jb. Mineral. Geol. Paläont., 273-275
- ^ Carpenter, AB (1963): Crecimientos excesivos orientados de taumasita sobre etringita. Soy. Mineral. 48
- ^ Merlini, Marco; Artioli, Gilberto; Cerulli, Tiziano; Cella, Fiorenza; Bravo, Anna (2008). "Hidratación de aluminato tricálcico en sistemas aditivados. Estudio cristalográfico por SR-XRPD". Investigación en cemento y hormigón . Elsevier. 38 (4): 477–486. doi : 10.1016 / j.cemconres.2007.11.011 .
- ^ Bazant, ZP; Wittmann FH (1982). Fluencia y retracción en estructuras de hormigón . John Wiley e hijos. ISBN 0-471-10409-4.
- ^ a b Moore AE, Taylor HFW (1970), Estructura cristalina de ettringit, Acta Crystallographica Sección B, 26 p.386-393
- ^ Bannister, MA (1935): Etringita de Scawt Hill, Co. Antrim. Revista Mineralógica, 24, 324-329
- ^ Goetz-Neunhoeffer, F. y Neubauer, J. (2006): Estructura de etringita refinada (Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O) para análisis cuantitativo de difracción de rayos X. Polvo Diffr. 21, 4-11.
- ^ Rachel L. Norman a, b, Sandra E. Dann a, Simon C. Hogg c, Caroline A. Kirk. (2013): Síntesis y caracterización estructural de nuevas fases tipo etringita y taumasita: Ca 6 [Ga (OH) 6 .12H 2 O] 2 (SO 4 ) 3 .2H 2 O y Ca 6 [M (OH) 6 .12H 2 O] 2 (SO 4 ) 2 (CO 3 ) 2 , M = Mn, Sn, Ciencias del estado sólido 25.
- ^ a b Moon DH, Park JW, Cheong KH, Hyun S, Koutsospyros A, Park JH, Ok YS. (2013): Estabilización de suelos del campo de tiro contaminados con plomo y cobre utilizando conchas de ostras calcinadas y cenizas volantes, Environ Geochem Health 35