光鹵石
光鹵石（Carnallite）屬於蒸發岩礦物，是一種水合鉀鎂氯化物，分子式為KMgCl3·6(H2O)，其顏色易變，從黃到白、淡紅，有時為無色或藍色，通常呈塊狀至纖維狀，具有罕見的假六方正交晶體。光鹵石是極易潮解（從周圍空氣中吸收水分）礦物，標本必須儲存在密封容器中。
| 光鹵石 | |
|---|---|
 光鹵石晶體 | |
| 基本資料 | |
| 類別 | 鹵化物礦物 |
| 化學式 | KCl.MgCl2·6(H2O) |
| 施特龍茨分類 | 3.BA.10 |
| 晶體分類 | 雙錐(mmm) 赫爾曼–莫甘記號: (2/m 2/m 2/m) |
| 晶體空間群 | Pnna |
| 性質 | |
| 分子量 | 277.85 克/摩爾 |
| 顏色 | 藍、黃、白、紅、無色 |
| 晶體慣態 | 纖維狀 |
| 晶系 | 正交晶系 |
| 雙晶 | 加壓可形成多聚合成的孿晶片層 |
| 解理 | 無 |
| 斷口 | 貝殼狀 |
| 莫氏硬度 | 2.5 |
| 光澤 | 油脂型 |
| 條痕 | 白色 |
| 透明性 | 透明到半透明 |
| 比重 | 1.6 |
| 密度 | 1.598 克/厘米3g/cm³ |
| 光學性質 | 雙軸(+) |
| 折射率 | nα = 1.467 nβ = 1.476 nγ = 1.494 |
| 雙折射 | 0.0270 |
| 2V夾角 | 70 |
| 參考文獻 | [1][2][3][4] |
光鹵石與鉀石鹽、鉀鹽鎂礬、軟鉀鎂礬、雜鹵石和硫鎂礬等一系列鉀鎂蒸發岩礦物共生，它是一種罕見的雙氯礦物，僅在蒸發性海洋或沉積盆地等特定環境條件下形成。開採於新墨西哥州卡爾斯巴德、科羅拉多州和猶他州的帕拉多克斯盆地、德國施塔斯富特、俄羅斯彼爾姆盆地以及加拿大薩斯喀徹溫省威利斯頓盆地等蒸發岩礦床中的光鹵石主要為提煉鉀和鎂，這些礦床可追溯至泥盆紀至二疊紀時期。而以色列和約旦則都從死海生產鉀鹽，方法是使用蒸發皿進一步濃縮鹽水，直到光鹵石沉澱，然後從蒸發皿中撈出光鹵石，再從氯化鉀中去除掉氯化鎂[4]。
光鹵石最早記錄於1856年德國薩克森-安哈爾特的施塔斯富特礦床典型產區，並以普魯士採礦工程師魯道夫·馮·卡納爾（1804-1874）之名命名[4]。
背景信息
編輯鹵化物是二元化合物，它們由鹵素和金屬離子組成。鹵化物的晶體化學特徵在於鹵素離子的電負性 [5]，這意味着主要的大離子是極易極化的氯(Cl−)、溴(Br−)、氟(F−)或碘(I−)離子[5][6]，這些離子與同樣大但價數低、極化弱的陽離子結合，陽離子主要為鹼金屬族。鉀鹽是一種二元化合物，分子式為KCl，鉀鹽首先從鉀+、鎂2+和氯−的混合溶液中析出，剩下富含鎂的滷水，隨後混合在鹵化物中的光鹵石從中沉澱分離出來[5]。
成分
編輯光鹵石的化學式為KMgCl3·6(H2O)，人工合成光鹵石晶體可由1.5 摩爾%KCl和98.5摩爾%的MgCl2·6H2O在攝氏25度下緩慢結晶獲得[7]，其密度1.602克/厘米3[7]。光鹵石也可以通過研磨水合氯化鎂和氯化鉀的混合物來生產[8]。
結構
編輯光鹵石具有角、面共享特性，存在一種KCl6八面體結構網，其中三分之二面處於共享[7]。Mg(H2O)6八面體佔據了氯化鉀八面體內的開放空間。鎂和水之間的原子間距在0.204到0.209納米之間[7]，平均為0.2045納米[7]。鉀和氯之間的原子間距範圍為0.317至0.331納米[7]，平均值為0.324納米[7]，所得結構的計算密度為1.587克/厘米3，與測量值1.602克/厘米3非常吻合[7]。
根據鮑林法則第三條，共有面會增加不穩定的可能性[6]。在光鹵石中，水分子包圍着鎂離子，阻止了鎂與氯化物的直接相互作用；但另一方面，水分子又充當電荷傳導介質[7]。五個氯離子分別與兩個鉀離子和四個水分子配位[7]，這意味着每個氯離子可從兩個鉀離子中的每一個接收1/6的a+1電荷。氯化物還可從四個水分子中的每一個獲得1/6的a+1電荷，因此，這些電荷加起來總共有六個1/6的正電荷，從而平衡了氯化物的負電荷，這兩個方面使得在光鹵石結構中可接受鮑林第二和第三法則所描述的罕見共面[6][7]。
物理性質
編輯光鹵石的折射率範圍為1.467到1.494[6][9]。由於含有赤鐵礦（Fe2O3）[9]，光鹵石可能呈現紅色，氧化鐵碎片在赤鐵礦鱗片層中產生出紅色[9]。光鹵石在高濕度下也會潮解，意味着它極易溶於水[9]。單個晶體呈假六方錐體和板狀，但極為罕見[10]。光鹵石的現場指標為形成環境、無解理和斷口。其他指標可以是密度、味道、與當地礦物的關係，以及是否能發光。光鹵石味苦澀[10]，不僅能發熒光，而且還能產生磷光[10]。光鹵石中的鉀很容易在火焰中熔化，散發出紫羅蘭色[10]。
地質出產
編輯基於某些物理性質的礦物組合包括但不限於石鹽、硬石膏、白雲石、石膏、鉀鹽鎂礬、硫鎂礬、雜鹵石和鉀石鹽[6][11][12]。
光鹵石礦物是被稱為蒸發岩的礦物沉積物，蒸發岩通過海水蒸發而濃縮，流入水量必須低於蒸發量或耗用量，形成一種長久蒸發期。在受控環境實驗中，當原始水樣剩餘10%-20%時，鹵化物形成[13]，在接近10%時則析出鉀鹽，然後是光鹵石[13]。
用途
編輯光鹵石主要用於製造肥料，它是鉀鹽的重要來源[12]。在鉀鹽生產中，只有鉀石鹽的重要性超過光鹵石[12]，兩者都不常見，因為它們是最後形成的蒸發岩[12]。可溶性鉀鹽是肥料的主要來源，這是因為鉀很難從不溶性鉀長石中分離出來[12]。光鹵石是全世界鎂的次要來源，但在俄羅斯它卻是主要的來源[12]。
另請查看
編輯參考文獻
編輯- ^ Mineralienatlas. [2021-11-08]. （原始內容存檔於2016-05-06）.
- ^ Webmineral data. [2021-11-08]. （原始內容存檔於2019-04-26）.
- ^ Handbook of Mineralogy (PDF). [2021-11-08]. （原始內容 (PDF)存檔於2012-03-23）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 Carnallite on Mindat. [2021-11-08]. （原始內容存檔於2019-07-13）.
- ^ 5.0 5.1 5.2 Bragg, L., and G. F. Claringbull. (1965) Crystal Structure of minerals. G. Bell and Sons, Ltd., London.
- ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 Klein, Cornelis, B. Dutrow (2007) Manual of Mineral Science, 23rd ed.John Wiley and Sons
- ^ 7.00 7.01 7.02 7.03 7.04 7.05 7.06 7.07 7.08 7.09 7.10 Schlemper, E. O., P. K. Gupta, and Tibor Zoltai. (1985) Refinement of the Structure of Carnallite, Mg(H2O)6KCL3. American Mineralogist 70,1309–1313.
- ^ Shoval, S., S. Yariv. (1998) Formation of Carnallite Type Double Salts by Grinding Mixtures of Magnesium and Alkali Halides with the Same Anions. Journal of Thermal Analysis 51, 251–263
- ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 Mottana, Annibale, R. Crespi, and G. Liborio. (1978) Rocks and Minerals. Simon and Schuster. NY.
- ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 Blatt, H. (1992) Sedimentary Petrology, 2nd ed. W.H. Freeman and Co., San Francisco.
- ^ Anthony, J. W., R. A. Bideaux, R. A., Bladh, K. W. and M. C. Nichols. (1997) Handbook of Mineralogy. Vol. 3 Halides, hydroxides, oxides. Mineral Data Publications, Tucson, Arizona.
- ^ 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 Phosphate, potash, and sulfur- A special issue. (1979) Economic Geology 74, 191–493.
- ^ 13.0 13.1 Smetannikov, A. F., (2010) Hydrogen Generation during the Radiolysis of Crystallization water in Carnallite and Possible Consequences of this Process Geochemistry International 49, 971–980
- ^ Garrett, Donald Everett, Potash: Deposits, Processing, Properties, and Uses, London: Chapman & Hall: 177, 1996 [2021-11-08], （原始內容存檔於2022-04-17）.