Муассанит

Муассанит
Муассанит-USGS-20-1002b.jpg
Общие и классификация
Другие названия

Карбид кремния

химическая формула SiC
Минеральный класс
(и, возможно, кафедра) 		элементы
Системный номер Струнцу
и Дане 		1.DA.05 ( 8-я редакция : I / B.02)
01.03.08.01
Кристаллографические данные
Кристаллическая система шестиугольный
Кристаллический класс ; символ 6 / ммШаблон: класс кристаллов / неизвестный класс кристаллов
Космическая группа П 6 3 мк (№ 186)Шаблон: room group / 186
Параметры решетки а  = 3,08 · 10 (2)  Å ; c  = 15,1248 (10) Å
Формула единиц Z  = 6
Частые грани кристаллов [10 1 0]
Физические свойства
Твердость по шкале Мооса 9,5
Плотность (г / см 3 ) измерено: от 3,1 до 3,29; рассчитано: 3.21
Расщепление неразборчиво после {0001}
Перерыв ; Упорство ракушечный
цвет бесцветный, зеленый, изумрудно-зеленый, зеленовато-желтый, голубоватый, светло-серый, черный
Цвет линии зеленовато-серый, белый
прозрачность прозрачный
светить От металлического блеска до алмазного блеска
Кристаллическая оптика
Показатели преломления n ω  = от 2,616 до 2,757
n ε  = от 2,654 до 2,812
Двулучепреломление δ = 0,038
Оптический характер одноосный положительный
Плеохроизм слабый

Муассанит , химически также известный как карборунд или карбид кремния , является редко встречающимся минералом из класса минералов элементов. Он кристаллизуется в гексагональной кристаллической системе с химическим составом SiC и образует плоские, округлые, гексагональные кристаллы размером до пяти миллиметров. Минерал бесцветен в чистом виде, но из-за следов других элементов, таких как азот , бор или алюминий, он показывает широкий диапазон цветов от зеленого (азот) до синего и черного (алюминий, бор).

Этимология и история

Муассанит был впервые обнаружен в 1904 году Анри Муассаном в образце минерала метеорита Каньон Диабло, найденного недалеко от кратера Барринджер . Его состав был впервые исследован в 1892 году Франсуа Эрнестом Маллардом и в 1893 году Жоржем Фриделем ; Они признали, что он содержит особенно твердый материал, инертный по отношению к соляной кислоте , и первоначально приняли его за алмаз. В 1904 году Муассану удалось исследовать большее количество метеорита и определить по типичным гексагональным кристаллам, что метеорит содержит карбид кремния. Новый минерал получил название муассанит в честь первооткрывателя.

Искусственное производство карбида кремния было впервые осуществлено в 1891 году Эдвардом Гудрихом Ачесоном (запатентовано в феврале 1893 года); муассанит ювелирного качества был впервые произведен в 1997 году.

классификация

В системе Струнца муассанит относится к неметаллам . После 8-го издания он образует группу полуметаллов и неметаллов вместе с хаоитом , алмазом, фуллеритом , графитом и лонсдейлитом . В 9-м издании это единственный представитель неметаллических карбидов, подгруппы неметаллических соединений углерода и азота.

В системе Дана он образует отдельную подгруппу полуметаллов и неметаллов.

Кристальная структура

Кристаллическая структура α-муассанита

В наиболее распространенной α-модификации муассанит кристаллизуется в гексагональной кристаллической системе в пространственной группе P 6 3 mc (пространственная группа №  186 ) с параметрами решетки a = 3,073  Å и c  = 15,08 Å, а также шестью формульными единицами на элементарная ячейка . Это соответствует структуре вюрцита. Шаблон: room group / 186

характеристики

Муассанит - одно из самых твердых веществ природного происхождения, тверже только алмаз . Как и алмаз, муассанит оптически прозрачен, но, в отличие от него, обладает двойным лучепреломлением .

Муассанит обычно кристаллизуется в виде шестиугольных пластинчатых кристаллов. Они сплющены по плоскости [10 1 0] и закруглены по углам.

Размер отдельных кристаллов в природных залегах редко превышает 1 мм. По состоянию на 2014 год образец длиной 4,1 мм, найденный в Израиле, считается крупнейшим известным кристаллом природного муассанита.

Модификации и разновидности

Муассанит встречается в различных полиморфных формах. К ним относятся различные гексагональные, ромбоэдрические и кубические модификации. Наиболее часто встречается гексагональная модификация муассанита 6H, структура которой соответствует структуре вюрцита . Кубическая β-модификация (муассанит-3С), соответствующая структуре цинковой обманки , также встречается редко . Его нашли в американском штате Вайоминг . Из 74 известных модификаций искусственного карбида кремния восемь известны из природы.

Образование и места

Карбид кремния образуется при высоких температурах, которые возникают в мантии Земли или когда метеориты ударяются о землю. Изначально α-модификация образуется при температурах от 1900 до 2000 ° C. Условия образования сравнимы с условиями образования алмаза, поэтому два минерала иногда встречаются вместе в кимберлите , например, в Фусяне в Китайской Народной Республике . Если α-SiC находится в контакте с элементарным кремнием при высоких температурах и если также присутствует диоксид углерода , кремний может реагировать с диоксидом углерода с образованием β-SiC, который присоединяется к α-SiC. Другие минералы , кроме алмаза, муассанит что связано, являются железо (в метеоритах), кварц , гранат , клинопироксен , коэсита , рутил , графит, пирротин и кобальт - пирит (в кимберлитовых).

Места расположения - различные метеориты, такие как метеорит Индарх в Азербайджане , метеорит Крымка в Украине и метеорит Каньон Диабло в американском штате Аризона ; Ударные кратеры, подобные Нордлингерскому Рису ; Вулканы, такие как Толбачик на полуострове Камчатка ( Россия ) и алмазные рудники, например, в Саха (Россия) и Кимберли в Западной Австралии .

использовать

Использование муассанита в обручальном кольце

Муассанит природного происхождения из-за своей редкости экономически не используется. Однако карбид кремния в больших количествах искусственно производится из диоксида кремния и углерода . Как карборунд, это важный абразив , но он также используется в качестве керамики , изолятора и, благодаря своим полупроводниковым свойствам, для светодиодов , транзисторов и варисторов .

Кристаллы муассанита высокой чистоты могут быть использованы в качестве заменителя алмаза из-за их сопоставимых свойств. Муассанит имеет немного меньшую твердость, чем алмаз, но термически более стабилен на воздухе (до 1127 ° C, алмаз только до 837 ° C) и значительно дешевле в производстве. Поэтому он используется в экспериментах при высоком давлении и высокой температуре.

Смотри тоже

литература

  • Муассанит , В: Джон У. Энтони, Ричард А. Бидо, Кеннет В. Блад, Монте К. Николс (ред.): Справочник по минералогии, Минералогическое общество Америки , 2001 ( PDF 61 kB )
  • Вход по муассаниту. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 7 марта 2014 г.
  • Симонпьетро Ди Пьерро, Эдвин Гнос, Бернард Х. Гробети, Томас Армбрустер, Стефано М. Бернаскони, Питер Ульмер: Муассанит, образующий породу (природный α-карбид кремния). В кн . : Американский минералог . 2003, 88, с. 1817-1821 ( аннотация, pdf ).
  • Джан Карло Капитани, Симонпьетро Ди Пьерро и Джоаккино Темпеста: Модель структуры 6H-SiC: Дальнейшее уточнение данных SCXRD для наземного муассанита. В кн . : Американский минералог . 2007, 92, 403-407 ( аннотация, pdf ).

веб ссылки

Commons : Moissanite  - коллекция изображений, видео и аудио файлов.

Индивидуальные доказательства

  1. ^ Джан Карло Капитани, Симонпьетро Ди Пьерро, Джоаккино Темпеста: Модель структуры 6H-SiC: дальнейшее уточнение данных SCXRD из земного муассанита . В кн . : Американский минералог . Лента 92 , 2007, с. 403–407 ( rruff.info [PDF; 244 кБ ; по состоянию на 8 июля 2017 г.]).
  2. ↑ a b c d Муассанит , В: Джон У. Энтони, Ричард А. Бидо, Кеннет У. Блад, Монте К. Николс (ред.): Справочник по минералогии, Минералогическое общество Америки , 2001 ( PDF 61 kB )
  3. ↑ a b c Муассанит на mindat.org (английский)
  4. ^ Муассано : Nouvelles Recherches сюры ли метеорит де Canon Diabolo . В: Comptes rendus . 1904, 139, стр. 773–786 ( текст на Gallica , французский)
  5. ↑ Запись о карбиде кремния. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 7 марта 2014 г.
  6. ↑ Патент US492767: Способ производства карборунда, промышленного абразива, также называемого карбидом кремния. (PDF 179,4 кБ)
  7. ↑ а б в г Запись по муассаниту. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 7 марта 2014 г.
  8. ^ Эммануэль Фрич, Веред Толедо, Антуанетта Матлинс: Природные кристаллы муассанита рекордного размера, обнаруженные в Израиле. Геммологический Институт Америки 2014 года, доступ к 30 ноября 2017 года .
  9. ↑ Дж. Бауэр, Дж. Фиала, Р. Хричова: Природный α-карбид кремния . В кн . : Американский минералог . Лента 48 , 1963, стр. 620–635 ( rruff.info [PDF; 795 кБ ; по состоянию на 8 июля 2017 г.]).
  10. ↑ Ирэн Люнг, Венсян Го, Ирвинг Фридман, Джим Глисон: Естественное появление карбида кремния в алмазоносном кимберлите из Фусянь . В кн . : Природа . 1990, 346, 352-354, DOI : 10.1038 / 346352a0 .
  11. ↑ RM Hough, I. Gilmour, CT Pillinger, JW Arden, KWR Gilkess, J. Yuan, HJ Milledge: Алмаз и карбид кремния в ударной расплавленной породе из ударного кратера Рис . В кн . : Природа . . 1995, 378, стр 41-44, DOI : 10.1038 / 378041a0
  12. ↑ Цзи-ань Сюй, Хо-гван Мао: Муассанит: окно для экспериментов под высоким давлением. В кн . : Наука . 2000, 290, стр 783-785,. Дои : 10.1126 / science.290.5492.783 .