Apatyt

Apatyt jest grupą fosforanów minerały powszechnie występujący w różnych środowiskach geologicznych. Jest ważnym minerałem ze względu na swoją rolę w tworzeniu kości i zębów u organizmów żywych, a także jest używany jako źródło fosforu do nawozów. Apatyt zazwyczaj występuje w różnych kolorach, w tym zielonym, żółtym, niebieskim i bezbarwnym. Może być przezroczysty do nieprzezroczystego, a jego kryształy często mają kształt sześciokątny lub pryzmatyczny.

Znaczenie i odkrycie historyczne: Nazwa „apatyt” pochodzi od greckiego słowa „apatao”, oznaczającego „oszukiwać”, ze względu na podobieństwo do innych minerałów, takich jak oliwin i beryl, co często prowadziło do zamieszania wśród wczesnych mineralogów. Apatyt był znany od starożytności, ale dopiero w XIX wieku naukowcy byli w stanie wyraźnie go zidentyfikować i odróżnić od innych minerałów.

Wzór chemiczny (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)): Wzór chemiczny apatytu może się nieznacznie różnić w zależności od obecności różnych pierwiastków. Najbardziej powszechną formą apatytu jest fosforan wapnia, którego ogólny wzór to:

• Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)

Wzór ten odzwierciedla obecność wapnia (Ca), grup fosforanowych (PO₄) i różnych jonów halogenkowych, takich jak fluorek (F), chlorek (Cl) lub wodorotlenek (OH). Te zmiany powodują powstawanie różnych rodzajów minerałów apatytu, w tym fluorapatytu, chloroapatytu i hydroksyapatytu, z których każdy różni się składem halogenkowym.

Rodzaje apatytu

Apatyt to grupa minerałów fosforanowych, które można klasyfikować na podstawie składnika halogenkowego obecnego w ich strukturze. Główne rodzaje apatytu to:

1. Fluorapatyt (Ca₅(PO₄)₃F)
   • Skład chemiczny: Fosforan wapnia z fluorkiem (F) w postaci halogenku.
   • Charakterystyka: Fluorapatyt jest najpowszechniejszą formą apatytu występującą w naturze. Jest wysoce odporny na zwietrzenie i jest głównym składnikiem kości i zębów u ludzi i zwierząt. Ten typ jest również szeroko stosowany w produkcji nawozów.
   • Występowanie: Znaleziono w skały magmoweoraz w środowiskach sedymentacyjnych i metamorficznych.
   • Znaczenie: Jest ważnym źródłem fluoru i fosforu.
2. Chlorapatyt (Ca₅(PO₄)₃Cl)
   • Skład chemiczny: Fosforan wapnia z chlorkiem (Cl) w postaci halogenku.
   • Charakterystyka: Chlorapatyt jest rzadszy niż fluorapatyt. Jego właściwości są podobne do fluorapatytu, ale jest mniej odporny na warunki atmosferyczne. Jon chlorkowy w strukturze nadaje mu odrębne cechy w porównaniu do formy fluorkowej.
   • Występowanie: Można go znaleźć w pewnych Skały metamorficzne i w magmowych depozyty.
   • Znaczenie: Mniej powszechne, ale ważne w badaniach geologicznych i niektórych kontekstach mineralogicznych.
3. Hydroksyapatyt (Ca₅(PO₄)₃OH)
   • Skład chemiczny: Fosforan wapnia z wodorotlenkiem (OH) jako halogenkiem.
   • Charakterystyka: Hydroksyapatyt jest głównym minerałem występującym w ludzkich i zwierzęcych kościach i zębach. Występuje naturalnie i jest najbardziej stabilną formą apatytu w normalnych warunkach.
   • Występowanie: Powszechny w systemach biologicznych i występuje w kościach i zębach kręgowców. Występuje również w niektórych skały osadowe i jako produkt procesów geologicznych.
   • Znaczenie: Hydroksyapatyt jest stosowany w medycynie i stomatologii, szczególnie do przeszczepów kości i implantów stomatologicznych.
4. Mangan Apatyt (Ca₅(PO₄)₃(Mn))
   • Skład chemiczny: Podobny do innych apatytów, ale w strukturze wapń zastąpiono manganem (Mn).
   • Charakterystyka: Ten typ jest często kolorowy ze względu na obecność manganu i może przybierać odcienie fioletu, różu lub czerwieni.
   • Występowanie: Znaleziono w metamorfizmie skały oraz niektóre złoża magmowe, zwłaszcza na obszarach o wysokiej zawartości manganu.
5. Węglan Apatyt (Ca₅(PO₄)₃(CO₃))
   • Skład chemiczny: Fosforan wapnia z jonami węglanowymi (CO₃) w miejscu niektórych grup fosforanowych.
   • Charakterystyka: Ten typ apatytu występuje z podstawieniami węglanowymi, które mogą wpływać na jego strukturę krystaliczną i właściwości. Może występować w postaci białej lub kremowej.
   • Występowanie: Występuje powszechnie w skałach osadowych i materiałach biogenicznych, w tym Skamieniałości i trochę kości.

Każdy z tych rodzajów apatytu może mieć odrębne właściwości, zastosowanie i występować w naturze, co sprawia, że ​​mają one istotne znaczenie zarówno geologiczne, jak i biologiczne.

Właściwości fizyczne apatytu

Apatyt to grupa minerałów o różnych właściwościach fizycznych w zależności od rodzaju (fluoroapatyt, chloroapatyt, hydroksyapatyt itp.), ale w większości okazów apatytu powszechnie obserwuje się kilka kluczowych cech fizycznych:

1. Kolor:
   • Apatyt może występować w szerokiej gamie kolorów, w tym zielonym, żółtym, niebieskim, bezbarwnym, brązowym, fioletowym, a nawet różowym. Kolor zależy od konkretnego rodzaju apatytu i obecności pierwiastków śladowych lub zanieczyszczeń.
   • Często spotykane kolory:Odcienie zielone (najczęściej spotykane), żółte i niebieskawe.
2. Przejrzystość:
   • Apatyt może być przezroczysty, półprzezroczysty lub nieprzezroczysty. Przezroczyste okazy są często używane w kamieniach szlachetnych, podczas gdy formy nieprzezroczyste częściej występują w naturalnych złoża minerałów.
3. Połysk:
   • Połysk apatytu jest typowy szklisty (szklisty) lub tłusty gdy nie jest dobrze uformowana. Powierzchnia może czasami wydawać się matowa w zależności od jakości kryształu i narażenia na działanie środowiska.
4. Twardość
   • Apatyt ma Twardość w skali Mohsa 5, co oznacza, że ​​jest stosunkowo miękki w porównaniu do innych minerałów, takich jak kwarc (7) ale twardszy niż wiele innych powszechnie występujących minerałów, takich jak gips (2) lub kalcyt (3).
   • Taka twardość sprawia, że ​​apatyt jest podatny na zarysowania przez twardsze minerały, a jednocześnie jest trwały i nadaje się do pewnych zastosowań, np. do wyrobu kamieni szlachetnych lub nawozów.
5. Łupliwość:
   • Eksponaty apatytu niedoskonały dekolt in jeden kierunekOznacza to, że może pękać wzdłuż pewnych płaszczyzn, ale łupliwość nie jest tak idealna jak w przypadku minerałów takich jak mały or skaleń. Rozszczepienie może skutkować nierównymi, szorstkimi pęknięciami, które mogą mieć wpływ na wygląd kryształów apatytu.
6. Pęknięcie:
   • Kiedy apatyt pęka, zwykle pęka z muszlowy (skorupiaste) pęknięcie, zwłaszcza jeśli jest to twardszy lub lepiej uformowany kryształ. Powierzchnie pęknięć mogą być gładkie lub nierówne w zależności od rodzaju pęknięcia.
7. Gęstość:
   • Apatyt ma stosunkowo gęstość niska do średniej, zazwyczaj waha się pomiędzy 3.1 i 3.2 g/cm³Gęstość ta zmienia się nieznacznie w zależności od obecności różnych halogenków lub zanieczyszczeń w strukturze.
8. System kryształów:
   • Kryształy apatytu należą do układ krystalograficzny heksagonalny, co oznacza, że ​​często tworzą pryzmatyczny kryształy, które mogą wyglądać jak smukłe pręty lub pryzmaty, zazwyczaj o sześciokątnych przekrojach poprzecznych. Kryształy są zazwyczaj wydłużone i mogą tworzyć agregaty, takie jak klastry lub masy.
9. Środek ciężkości:
   • Gęstość właściwa apatytu waha się zazwyczaj od 3.1 do 3.2. Wskazuje to, o ile gęstszy jest apatyt w porównaniu do wody.
10. Magnetyzm:
    • Apatyt jest niemagnetyczny, co oznacza, że ​​nie wykazuje właściwości magnetycznych w normalnych warunkach. Jednakże, konkretne próbki apatytu z pewnymi zanieczyszczeniami mogą wykazywać niewielkie zachowanie magnetyczne.
11. Współczynnik załamania światła:
    • Apatyt ma współczynnik załamania światła z około 1.63 do 1.64, która jest stosunkowo niska, ale zauważalna w przypadku kamieni szlachetnych i szlifowanych fasetowo.

Występowanie geologiczne apatytu

Apatyt jest szeroko rozpowszechnionym minerałem i można go znaleźć w różnych środowiskach geologicznych. Powstaje w różnych warunkach, od magmowych po osadowe i metamorficzne. Oto przegląd tego, gdzie i jak występuje apatyt:

1. Skały magmowe:
   • Apatyt powszechnie występuje w skały magmowe, szczególnie w granity, bazalty, sjenityW tych skałach apatyt zwykle tworzy się jako podstawowy minerał pomocniczy, często krystalizujące z stygnącej magmy.
   • Apatyt tworzy małe kryształy wewnątrz macierzy skalnej, zazwyczaj w postaci struktur pryzmatycznych lub igłowych.
   • Granit i gabro są przykładami skał magmowych, które często zawierają apatyt. Te skały, szczególnie te o wysokiej zawartości fosforu, mogą zawierać znaczne ilości apatytu.
2. Skały metamorficzne:
   • Apatyt można znaleźć również w Skały metamorficznegdzie powstaje podczas rekrystalizacji minerałów w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury.
   • In rzeźby, łupki, gnejsy, apatyt często powstaje w wyniku metamorfizmu skał bogatych w fosfor, takich jak wapienie fosforanowe.
   • Może również tworzyć się jako minerał wtórny podczas zmiana pierwotnych złóż fosforanów, zwłaszcza w regionach przechodzących metamorfizm wysokiego stopnia.
3. Skały osadowe:
   • Apatyt występuje w niektórych skały osadowe i często występuje w fosforyt or złoża fosforanów skalnychOsady te powstają, gdy bogate w fosfor materiały, takie jak materia organiczna lub kości, ulegają koncentracji w czasie poprzez procesy erozja i sedymentacji.
   • Osady bogate w apatyt powstają zazwyczaj w płytkich środowiskach morskich, gdzie gromadzi się materiał organiczny i ulega przemianom chemicznym.
   • Złoża fosforytowe są ważnym źródłem fosforanów, a apatyt znajdujący się w tych złożach jest często bogaty w fluorapatyt or hydroksyapatyt.
   • Złoża fosforytów są eksploatowane ze względu na wysoką zawartość fosforu, wykorzystywanego do produkcji nawozów.
4. Osady biologiczne:
   • Apatyt tworzy się również w systemy biologiczneJest głównym składnikiem kości i zębów kręgowców, co czyni go ważnym minerałem dla zrozumienia geologii życia i zapisu kopalnego.
   • W organizmach morskich apatyt występuje jako część wapienny muszle niektórych organizmów morskich, szczególnie w ości i bezkręgowce morskie.
5. Środowiska hydrotermalne:
   • Apatyt może również tworzyć się w żyły hydrotermalne i gorące źródłaOsady te powstają, gdy gorące, bogate w minerały płyny wchodzą w interakcję z otaczającymi skałami, co prowadzi do wytrącania się apatytu wraz z innymi minerałami, takimi jak kalcyt, kwarc lub baryt.
   • Apatyt może być częścią mineralizacji w hydrotermalny złoża rudy, szczególnie tam, gdzie obecne są płyny zawierające fosfor.
6. Meteoryty:
   • W rzadkich przypadkach stwierdzono występowanie apatytu meteoryty, w szczególności w chondryty węgloweTe pozaziemskie skały zawierają apatyt jako część swojego składu mineralnego, co daje wskazówki na temat wczesnego Układu Słonecznego i procesów zaangażowanych w formowanie się planet i innych ciał niebieskich.

Globalna dystrybucja apatytu

• Kanada, Rosja, Maroko należą do wiodących na świecie producentów fosforyt, który zawiera znaczne ilości apatytu.
• Floryda (USA) i Chiny są również znaczącym źródłem apatytu w postaci fosforyt depozyty.
• Indie i Brazylia prowadzą duże kopalnie fosforanów, co dodatkowo przyczynia się do globalnej dostępności apatytu.

Znaczenie gospodarcze

Występowanie apatytu w osady fosforanowe czyni go ważnym minerałem w gospodarce światowej, szczególnie w produkcji Nawozy. Fosfor ekstrahowany z apatytu jest kluczowym składnikiem nawozów, które są niezbędne dla rolnictwa. Złoża fosforanów są często wydobywane bezpośrednio ze względu na zawartość apatytu, który jest przetwarzany w celu ekstrakcji fosforu do użytku rolniczego.

Apatyt jest również ważny w geochronologia, Gdzie uran a izotopy toru obecne w niektórych minerałach apatytu są wykorzystywane do datowania skał i minerałów.

Zastosowania apatytu

Apatyt to wszechstronny minerał o szerokim zakresie zastosowań, zarówno w przemyśle, jak i w kontekstach biologicznych. Jego główne zastosowania są związane z zawartością fosforu, ale ma on również znaczenie w innych dziedzinach, w tym w geologii i technologii.

1. Nawozy:

• Pierwsze użycie: Najważniejszym zastosowaniem apatytu jest produkcja nawozy fosforoweApatyt jest głównym źródłem fosforu, niezbędnego składnika odżywczego dla wzrostu roślin.
• Wydobycie fosforytów: Bogaty w apatyt złoża fosforytów są wydobywane i przetwarzane w celu produkcji Kwas fosforowy, który jest następnie wykorzystywany do tworzenia różnych form nawozów fosforowych, takich jak: superfosfat i superfosfat potrójny.
• Globalny popyt: Ponieważ fosfor jest krytycznym składnikiem odżywczym dla produkcji roślinnej, nawozy na bazie apatytu są kluczowe dla globalnego rolnictwa. Popyt na nawozy fosforanowe napędza większość wydobycia i przetwarzania apatytu na całym świecie.

2. Pasza dla zwierząt:

• Fosfor jest również niezbędnym składnikiem pożywienia zwierząt. Apatyt jest czasami przetwarzany i włączany do karma dla zwierząt dostarczanie fosforu, który jest niezbędny do wzrostu kości, przekazywania energii i ogólnego stanu zdrowia.
• Zastosowanie takie jest szczególnie istotne w regionach, gdzie występują niedobory fosforanów w lokalnych surowcach.

3. Produkcja kwasu fosforowego:

• Aplikacja na skalę przemysłową: Apatyt jest używany do produkcji Kwas fosforowy poprzez proces zwany produkcja kwasu fosforowego metodą mokrąKwas fosforowy jest kluczowym składnikiem w różnych procesach przemysłowych, takich jak produkcja detergentów, dodatków do żywności i uzdatnianie wody.
• Kwas fosforowy jest również stosowany do produkcji wysokiej jakości chemikaliów fosforowych, takich jak fosforany stosowany w detergentach, środkach zmniejszających palność i środkach chemicznych do uzdatniania wody.

4. Produkcja związków fosforu:

• Apatyt jest kluczowym surowcem do produkcji szeregu związki fosforu, w tym:
  • fosforan wapniowy (stosowany w ceramice, produktach dentystycznych i suplementach diety).
  • Kwas fosforowy (stosowany w nawozach, przetwórstwie żywności i środkach czyszczących).
  • Fosforan triwapniowy (stosowany w suplementach diety i jako dodatek do żywności).
  • Sole fosforanowe (stosowany w wielu zastosowaniach przemysłowych i domowych).

5. Kamienie szlachetne i biżuteria:

• Apatyt jako Kamień szlachetny: Choć nie są tak powszechne jak inne kamienie szlachetne, apatyt jest czasami cięty i polerowany w celu wykorzystania w kamieniePrzezroczyste lub lekko zabarwione okazy są cenione za szklisty połysk i żywe kolory, szczególnie w odcieniach niebieskiego i zieleni.
• Zastosowanie biżuterii: Po pocięciu na kamienie fasetowane apatyt może być stosowany w pierścionkach, kolczykach i wisiorkach. Jednak ze względu na stosunkowo niską twardość (5 na Skala Mohsa), nie jest tak trwały jak inne kamienie szlachetne, takie jak szafir or diament.

6. Zastosowania biologiczne:

• Materiały kostne i stomatologiczne:
  • Hydroksyapatyt (forma apatytu) jest kluczowym składnikiem kość i zęby u ludzi i zwierząt. Struktura tego minerału jest bardzo podobna do nieorganicznej części kości i szkliwa, co czyni go kluczowym w systemach biologicznych.
  • Syntetyczny hydroksyapatyt stosuje się zastosowania medyczne, jak w produkcji przeszczepy kości, implanty stomatologicznei inne urządzenia protetyczne. Jego biokompatybilność pozwala mu dobrze łączyć się z naturalną kością, ułatwiając gojenie i integrację.
• Inżynieria tkanki kostnej: Hydroksyapatyt jest również szeroko stosowany w inżynieria tkanki kostnej jako materiał rusztowaniowy do wzrostu nowej tkanki kostnej. Jego zastosowanie w Medycyna regeneracyjna pomaga w naprawie lub wymianie uszkodzonych kości.

7. Badania geologiczne i gemmologiczne:

• Geochronologia: Apatyt jest przydatny w geochronologia do datowania skał i minerałów. Kryształy apatytu mogą zawierać śladowe ilości uran i torktóre z czasem ulegają rozpadowi, co pozwala naukowcom oszacować wiek skały, w której się znajdują, poprzez pomiar ślady rozszczepienia or (U-Th)/On randkuje Metody.
• Badania gemmologiczne: Apatyt jest badany w gemologia ze względu na jego właściwości jako kamienia szlachetnego, co pomaga określić jego wartość i cechy w porównaniu do innych minerałów.

8. Produkcja wyrobów ceramicznych:

• fosforan wapniowy otrzymywany z apatytu jest stosowany w produkcji materiały ceramiczne, szczególnie w tworzeniu porcelana i ceramika o wysokiej wydajności. Ceramika ta może być stosowana w różnych zastosowaniach przemysłowych, w tym w powłokach, elektronice i materiałach izolacyjnych.

9. Uzdatnianie wody:

• Związki na bazie fosforanów: Pochodne apatytu są czasami stosowane w uzdatnianie wody, Na przykład, związki fosforanowe dodaje się do miejskich i przemysłowych systemów wodnych w celu zapobiegania korozji i gromadzeniu się kamienia w rurach i maszynach.

10. Inne różne zastosowania:

• Pigmenty i farby: Niektóre formy apatytu, szczególnie sole fosforanowe, są wykorzystywane w produkcji pigmenty i farb. Barwniki mogą być stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych i artystycznych.
• Źródło fluoru: Fluorapatyt, który zawiera fluor, może być również źródłem fluoru dla związki na bazie fluoru stosowane w pasta do zębów i fluoryzacja wody.

Apatyt jest niezbędnym minerałem o szerokim zakresie zastosowań, od jego głównej roli w produkcji nawozów po zastosowania w medycynie, przemyśle, a nawet jubilerstwie. Jego wszechstronność i krytyczna rola w procesach biologicznych i przemysłowych sprawiają, że jest jednym z najważniejszych minerałów na świecie.

fosforytu

Skała fosforanowa i fosforyt to nazwy używane dla skał osadowych, które zawierają co najmniej 15% do 20% fosforanu w stosunku do masy. Zawartość fosforu w tych skałach pochodzi głównie z obecności minerałów apatytu

Zastosowania apatytu jako skały fosforanowej

• Większość fosforytów wydobywanych na świecie wykorzystywana jest do produkcji nawozów fosforowych. Wykorzystuje się go także do produkcji dodatków paszowych dla zwierząt, kwasu fosforowego, fosforu elementarnego i związków fosforanowych dla przemysłu chemicznego.
• Chiny są największym producentem fosforytów, wyprodukowały około 100 milionów ton w 2014 roku. Głównymi producentami fosforanów są także Stany Zjednoczone, Rosja, Maroko i Sahara Zachodnia.
• Ponad 75% światowych zasobów fosforytów znajduje się w Maroku i Saharze Zachodniej.

Często zadawane pytania dotyczące apatytu

Do czego służy apatyt?

Apatyt jest stosowany w różnych dziedzinach, w tym w rolnictwie, przemyśle, medycynie i badaniach. Jest głównym źródłem fosforanów stosowanych w nawozach, a także do produkcji kwasu fosforowego, ceramiki, implantów dentystycznych i biżuterii.

Jakie są właściwości fizyczne apatytu?

Apatyt jest zazwyczaj zielony, brązowy, niebieski lub żółty i ma twardość 5 w skali Mohsa. Ma ciężar właściwy od około 3.2 do 3.4 i zazwyczaj ma sześciokątną strukturę kryształu.

Gdzie występuje apatyt?

Apatyt występuje w wielu miejscach na całym świecie, w tym w Kanadzie, Brazylii, Rosji i na Madagaskarze. Może występować w różnych środowiskach geologicznych, takich jak skały magmowe, skały osadowe i żyły hydrotermalne.

Czy apatyt jest radioaktywny?

Niektóre apatytu mogą być radioaktywne, szczególnie jeśli zawierają śladowe ilości uranu lub innych pierwiastków radioaktywnych. Jednak nie wszystkie apatytu są radioaktywne, a ich radioaktywność może się różnić w zależności od konkretnej lokalizacji i składu minerału.

Jaki jest skład chemiczny apatytu?

Apatyt ma złożony skład chemiczny, który może się różnić w zależności od konkretnego rodzaju apatytu. Podstawowy wzór apatytu to Ca5(PO4)3X, gdzie X może oznaczać dowolny z kilku jonów, w tym OH-, F-, Cl- lub ich kombinację. Apatyt może również zawierać różne pierwiastki śladowe i zanieczyszczenia, które mogą wpływać na jego właściwości i zachowanie.

Referencje

• Hobart M. King (2018) Apatyt, fosforyt i skała fosforanowa https://geology.com/minerals/apatite.shtml
• Cena rynkowa, https://roughmarket.com/apatite/
• Arem,J,E.,Smigel,B (2018) Informacje o wartości apatytu, cenie i biżuterii, International Gem Society
• Villalba, G., Ayres, R, U., Schroder, H (2008). „Rachunkowość fluoru: produkcja, wykorzystanie i straty”. Journal of Industrial Ecology.
• USGS, podsumowania surowców mineralnych, dostępne pod adresem http://minerals. usgs.gov/minerals/pubs/commodity/fosforan_rock/index.html#mcs zweryfikowano 19 kwietnia 2013 r.).