Wikipedia

Apatit

Apatit ialah sekumpulan mineral fosfat, biasanya hidroksiapatit, fluorapatit dan kloapatit, dengan kepekatan tinggi ion OH−, F− dan Cl−, dalam hablur. Formula campuran bagi tiga anggota akhir yang paling biasa ditulis sebagai Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2, dan formula sel unit kristal bagi mineral individu ditulis sebagai Ca 0(PO4)6(OH)2, Ca10(PO4)6F2 dan Ca10(PO4)6Cl2.

Mineral itu dinamakan apatit oleh ahli geologi Jerman Abraham Gottlob Werner pada 1786,[1] walaupun mineral khusus yang diterangkannya telah diklasifikasikan semula sebagai fluorapatit pada tahun 1860 oleh ahli mineralogi Jerman Karl Friedrich August Rammelsberg. Apatit sering disalah anggap sebagai mineral lain. Kecenderungan ini tercermin dalam nama mineral, yang berasal dari perkataan Yunani ἀπατάω (apatáō), yang bermaksud "menipu".[2][3]

Geologi

sunting

Apatit adalah sangat biasa sebagai mineral aksesori dalam batuan igneus dan metamorf, di mana ia adalah mineral fosfat yang paling biasa. Walau bagaimanapun, kejadian biasanya sebagai butiran kecil yang selalunya kelihatan hanya dalam bahagian nipis. Apatit berhablur kasar biasanya terhad kepada pegmatit, gneis yang diperoleh daripada sedimen yang kaya dengan mineral karbonat, skarn atau marmar. Apatit juga terdapat dalam batuan sedimen klastik apabila butiran terhakis daripada batuan punca.[4][5] Fosforit ialah batuan sedimen yang kaya dengan fosfat yang mengandungi sebanyak 80% apatit,[6] yang hadir sebagai jisim kriptokristalin yang dirujuk sebagai kolofan. [7] Kuantiti ekonomi apatit juga kadangkala ditemui dalam sienit nefeline atau dalam karbonatit.[4]

Apatit ialah mineral penentu untuk 5 pada skala Mohs.[8] Ia boleh dibezakan dalam bidang daripada beril dan turmalin dengan kelembutan relatifnya. Ia selalunya pendarfluor di bawah cahaya ultraviolet.[9]

Apatit ialah salah satu daripada beberapa mineral yang dihasilkan serta digunakan oleh sistem persekitaran biologi skala mikro.[4] Hidroksiapatit ialah komponen utama enamel gigi dan mineral tulang. Suatu bentuk langka apatit, di mana kebanyakan kumpulan OH tidak ada, dan memiliki banyak gantian karbonat dan asid fosfat, ialah komponen utama bahan tulang.[10]

Fluorapatit (atau fluoroapatit) lebih tahan terhadap serangan asid daripada hidroksiapatit; pada pertengahan abad ke-20, didapati bahawa komuniti yang bekalan airnya secara semula jadi mengandungi fluorin mempunyai kadar karies gigi yang lebih rendah. [11] Air berfluorida membolehkan pertukaran dalam gigi ion fluorida bagi kumpulan hidroksil dalam apatit. Begitu juga, ubat gigi biasanya mengandungi sumber anion fluorida (cth. natrium fluorida, natrium monofluorofosfat). Fluorida yang terlalu banyak pula mengakibatkan fluorosis gigi dan/atau fluorosis rangka.[12]

Jejak pembelahan dalam apatit biasanya digunakan untuk menentukan sejarah haba jalur orogenik dan sedimen dalam lembangan sedimen.[13] pentarikhan (U-Th)/He apatit juga mantap daripada kajian resapan gas adi[14][15][16][17][18][19][20] untuk digunakan dalam menentukan sejarah haba[21][22] dan aplikasi lain yang kurang lazim seperti pentarikhan kebakaran liar purba.[23]

Kegunaan

sunting

Kegunaan utama apatit adalah sebagai sumber fosfat dalam pembuatan baja dan dalam kegunaan industri lain. Ia kadang-kadang digunakan sebagai batu permata.[8] Apatit tanah digunakan sebagai pigmen untuk Tentera Terakota pada abad ke-3 SM China,[24] dan dalam enamel Dinasti Qing bagi perkakas logam.[25]

Semasa penghadaman apatit dengan asid sulfurik untuk membuat asid fosforik, hidrogen fluorida dihasilkan sebagai hasil sampingan daripada sebarang kandungan fluorapatit. Hasil sampingan ini ialah sumber industri kecil asid hidrofluorik.[26] Apatit juga kadangkala merupakan sumber uranium dan vanadium, hadir sebagai unsur surih dalam mineral.[8]

Apatit fluoro-kloro membentuk asas sistem fosforus tiub pendarfluor Halophosphor yang kini usang. Unsur dopan mangan dan antimoni, kurang daripada 1% mol – menggantikan kalsium dan fosforus memberikan pendarfluor – dan pelarasan nisbah fluorin kepada klorin mengubah naungan putih yang dihasilkan. Sistem ini telah hampir keseluruhannya digantikan oleh sistem Tri-Phosphor.[27]

Apatit juga merupakan bahan perumah yang dicadangkan bagi penyimpanan sisa nuklear, bersama-sama dengan fosfat lain.[28][29][30]

Gemologi

sunting
 
Apatit biru bermuka, Brazil.

Apatit jarang digunakan sebagai batu permata. Batu-batu lutsinar dengan warna bersih telah dicirikan, dan spesimen merlip telah dipotong secara kabokon.[31] Batu merlip dikenali sebagai apatit mata kucing,[31] batu hijau lutsinar dikenali sebagai batu asparagus,[31] dan batu biru dipanggil sebagai moroksi.[32] Jika kristal rutil telah tumbuh dalam kristal apatit, dalam cahaya yang betul, batu yang dipotong memaparkan kesan mata kucing. Sumber utama apatit permata ialah Brazil, Myanmar, dan Mexico.[31] Sumber lain termasuk Kanada, Republik Czech, Jerman, India, Madagascar, Mozambique, Norway, Afrika Selatan, Sepanyol, Sri Lanka, dan Amerika Syarikat.[31]

Sebagai mineral bijih

sunting
 
Lombong apatit di Siilinjärvi, Finland.

Apatit kadangkala didapati mengandungi sejumlah besar unsur nadir bumi dan boleh digunakan sebagai bijih untuk logam tersebut.[33] Ini adalah lebih baik daripada bijih nadir bumi tradisional seperti monazit[34] kerana apatit tidak terlalu radioaktif dan tidak menimbulkan bahaya alam sekitar dalam tailing lombong. Walau bagaimanapun, apatit selalunya mengandungi uranium dan nuklida rantaian pereputan radioaktif yang sama.[35][36]

Bandar Apatity di Rusia Artik Utara dinamakan sempena operasi perlombongannya bagi bijih ini.

Apatite ialah mineral bijih di projek nadir bumi Tasik Hoidas.[37]

Termodinamik

sunting

Entalpi piawai pembentukan dalam keadaan kristal hidroksiapatit, kloapatit dan nilai awal untuk bromapatit telah ditentukan oleh kalorimetri larutan tindak balas. Spekulasi mengenai kewujudan ahli kelima dari keluarga kalsium apatit, iodoapatit, telah diambil dari pertimbangan yang bertenaga.[38]

Sifat struktur dan termodinamik bagi apatit kalsium heksagon kristal, Ca10(PO4)6(X)2 (X= OH, F, Cl, Br), telah disiasat menggunakan potensi Born-Huggins-Mayer semua atom[39] dengan teknik dinamik molekul. Ketepatan model pada suhu bilik dan tekanan atmosfera telah diperiksa terhadap data struktur kristal, dengan sisihan maksimum sekitar 4% bagi haloapatit dan 8% buat hidroksiapatit. Larian simulasi tekanan tinggi dalam julat 0.5-75 kbar telah dilakukan untuk menganggarkan pekali kebolehmampatan isoterma bagi sebatian tersebut. Ubah bentuk pepejal termampat sentiasa anisotropik, dengan BrAp mempamerkan tingkah laku yang sangat berbeza daripada yang ditunjukkan oleh HOAp dan ClAp. Data pV tekanan tinggi telah dipasang pada persamaan keadaan Parsafar-Mason[40] dengan ketepatan yang lebih baik daripada 1%.[41]

Fasa pepejal monoklin Ca10(PO4)6(X)2 (X= OH, Cl) dan sebatian hidroksiapatit cair juga telah dikaji oleh dinamik molekul.[42][43]

Geologi Bulan

sunting

Batuan Bulan yang dikumpul oleh angkasawan semasa program Apollo mengandungi kesan apatit.[44] Berikutan pandangan baharu tentang kehadiran air di bulan,[45] analisis semula sampel ini pada tahun 2010 mendedahkan air terperangkap dalam mineral sebagai hidroksil, yang membawa kepada anggaran air di permukaan bulan pada kadar sekurang-kurangnya 64 bahagian setiap bilion – 100 kali lebih besar daripada anggaran sebelumnya – dan setinggi 5 bahagian per juta.[46] Jika jumlah minimum air terkunci mineral secara hipotesis ditukar kepada cecair, ia akan menutup permukaan Bulan dalam kira-kira satu meter air.[47]

Larut lesap biologi

sunting

Kulat ektomikoriza Suillus granulatus dan Paxillus involutus boleh membebaskan unsur daripada apatit. Pelepasan fosfat daripada apatita ialah antara aktiviti-aktiviti terutama kulat mikoriza,[48] yang meningkatkan pengambilan fosforus.[49]

Rujukan

sunting
  1. ^ According to Werner himself – (Werner, 1788), p. 85 – the name "apatite" first appeared in print in:
  2. ^ "ἀπατάω". Logeion. Diarkibkan daripada yang asal pada Feb 22, 2023. Dicapai pada Feb 22, 2023.
  3. ^ "Fluorapatite mineral information and data". mindat.org. Dicapai pada 30 January 2018.
  4. ^ a b c Nesse, William D. (2000). Introduction to mineralogy. New York: Oxford University Press. m/s. 349. ISBN 9780195106916.
  5. ^ The Apatite Mineral Group. minerals.net.
  6. ^ Gulbrandsen, R.A (August 1966). "Chemical composition of phosphorites of the Phosphoria Formation". Geochimica et Cosmochimica Acta. 30 (8): 769–778. Bibcode:1966GeCoA..30..769G. doi:10.1016/0016-7037(66)90131-1.
  7. ^ Burnett, William C. (1 June 1977). "Geochemistry and origin of phosphorite deposits from off Peru and Chile". GSA Bulletin. 88 (6): 813–823. Bibcode:1977GSAB...88..813B. doi:10.1130/0016-7606(1977)88<813:GAOOPD>2.0.CO;2.
  8. ^ a b c Nesse 2000.
  9. ^ Sinkankas, John (1964). Mineralogy for amateurs. Princeton, N.J.: Van Nostrand. m/s. 417–418. ISBN 0442276249.
  10. ^ Combes, Christèle; Cazalbou, Sophie; Rey, Christian (5 April 2016). "Apatite Biominerals". Minerals. 6 (2): 34. Bibcode:2016Mine....6...34C. doi:10.3390/min6020034.
  11. ^ "The story of fluoridation". National Institute of Dental and Craniofacial Research. 2008-12-20.
  12. ^ "Recommendations for using fluoride to prevent and control dental caries in the United States. Centers for Disease Control and Prevention". MMWR. Recommendations and Reports. 50 (RR-14): 1–42. August 2001. PMID 11521913.
  13. ^ Malusà, Marco G.; Fitzgerald, Paul G., penyunting (2019). Fission-Track Thermochronology and its Application to Geology. Springer Textbooks in Earth Sciences, Geography and Environment. doi:10.1007/978-3-319-89421-8. ISBN 978-3-319-89419-5. ISSN 2510-1307.
  14. ^ Zeitler, P.K.; Herczeg, A.L.; McDougall, I.; Honda, M. (October 1987). "U-Th-He dating of apatite: A potential thermochronometer". Geochimica et Cosmochimica Acta. 51 (10): 2865–2868. Bibcode:1987GeCoA..51.2865Z. doi:10.1016/0016-7037(87)90164-5. ISSN 0016-7037.
  15. ^ Wolf, R.A.; Farley, K.A.; Silver, L.T. (November 1996). "Helium diffusion and low-temperature thermochronometry of apatite". Geochimica et Cosmochimica Acta. 60 (21): 4231–4240. Bibcode:1996GeCoA..60.4231W. doi:10.1016/s0016-7037(96)00192-5. ISSN 0016-7037.
  16. ^ Warnock, A.C.; Zeitler, P.K.; Wolf, R.A.; Bergman, S.C. (December 1997). "An evaluation of low-temperature apatite U Th/He thermochronometry". Geochimica et Cosmochimica Acta. 61 (24): 5371–5377. Bibcode:1997GeCoA..61.5371W. doi:10.1016/s0016-7037(97)00302-5. ISSN 0016-7037.
  17. ^ Farley, K. A. (2000-02-10). "Helium diffusion from apatite: General behavior as illustrated by Durango fluorapatite" (PDF). Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 105 (B2): 2903–2914. Bibcode:2000JGR...105.2903F. doi:10.1029/1999jb900348. ISSN 0148-0227.
  18. ^ Shuster, David L.; Flowers, Rebecca M.; Farley, Kenneth A. (September 2006). "The influence of natural radiation damage on helium diffusion kinetics in apatite". Earth and Planetary Science Letters. 249 (3–4): 148–161. Bibcode:2006E&PSL.249..148S. doi:10.1016/j.epsl.2006.07.028. ISSN 0012-821X.
  19. ^ Idleman, Bruce D.; Zeitler, Peter K.; McDannell, Kalin T. (January 2018). "Characterization of helium release from apatite by continuous ramped heating". Chemical Geology. 476: 223–232. Bibcode:2018ChGeo.476..223I. doi:10.1016/j.chemgeo.2017.11.019. ISSN 0009-2541.
  20. ^ McDannell, Kalin T.; Zeitler, Peter K.; Janes, Darwin G.; Idleman, Bruce D.; Fayon, Annia K. (February 2018). "Screening apatites for (U-Th)/He thermochronometry via continuous ramped heating: He age components and implications for age dispersion". Geochimica et Cosmochimica Acta. 223: 90–106. Bibcode:2018GeCoA.223...90M. doi:10.1016/j.gca.2017.11.031. ISSN 0016-7037.
  21. ^ House, M.A.; Wernicke, B.P.; Farley, K.A.; Dumitru, T.A. (October 1997). "Cenozoic thermal evolution of the central Sierra Nevada, California, from (UTh)/He thermochronometry". Earth and Planetary Science Letters. 151 (3–4): 167–179. doi:10.1016/s0012-821x(97)81846-8. ISSN 0012-821X.
  22. ^ Ehlers, Todd A.; Farley, Kenneth A. (January 2003). "Apatite (U–Th)/He thermochronometry: methods and applications to problems in tectonic and surface processes". Earth and Planetary Science Letters. 206 (1–2): 1–14. Bibcode:2003E&PSL.206....1E. doi:10.1016/s0012-821x(02)01069-5. ISSN 0012-821X.
  23. ^ Reiners, P. W.; Thomson, S. N.; McPhillips, D.; Donelick, R. A.; Roering, J. J. (2007-10-12). "Wildfire thermochronology and the fate and transport of apatite in hillslope and fluvial environments". Journal of Geophysical Research. 112 (F4): F04001. Bibcode:2007JGRF..112.4001R. doi:10.1029/2007jf000759. ISSN 0148-0227.
  24. ^ Herm, C.; Thieme, C.; Emmerling, E.; Wu, Y.Q.; Zhou, T.; Zhang, Z. (1995). "Analysis of painting materials of the polychrome terracotta army of the first Emperor Qin Shi Huang". Arbeitsheft des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege: 675–84. Dicapai pada 30 July 2021.
  25. ^ Colomban, Philippe; Kırmızı, Burcu; Zhao, Bing; Clais, Jean-Baptiste; Yang, Yong; Droguet, Vincent (12 May 2020). "Non-Invasive On-Site Raman Study of Pigments and Glassy Matrix of 17th–18th Century Painted Enamelled Chinese Metal Wares: Comparison with French Enamelling Technology". Coatings. 10 (5): 471. doi:10.3390/coatings10050471.
  26. ^ Villalba, Gara; Ayres, Robert U.; Schroder, Hans (2008). "Accounting for Fluorine: Production, Use, and Loss". Journal of Industrial Ecology. 11: 85–101. doi:10.1162/jiec.2007.1075.
  27. ^ Henderson and Marsden, "Lamps and Lighting", Edward Arnold Ltd., 1972, ISBN 0-7131-3267-1
  28. ^ Oelkers, E. H.; Montel, J.-M. (1 April 2008). "Phosphates and Nuclear Waste Storage". Elements. 4 (2): 113–16. doi:10.2113/GSELEMENTS.4.2.113.
  29. ^ Ewing, R. C.; Wang, L. (1 January 2002). "Phosphates as Nuclear Waste Forms". Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 48 (1): 67399. Bibcode:2002RvMG...48..673E. doi:10.2138/rmg.2002.48.18.
  30. ^ Rigali, Mark J.; Brady, Patrick V.; Moore, Robert C. (December 2016). "Radionuclide removal by apatite". American Mineralogist. 101 (12): 2611–19. Bibcode:2016AmMin.101.2611R. doi:10.2138/am-2016-5769. OSTI 1347532.
  31. ^ a b c d e Gemological Institute of America, GIA Gem Reference Guide 1995, ISBN 0-87311-019-6
  32. ^ Streeter, Edwin W., Precious Stones and Gems 6th edition, George Bell and Sons, London, 1898, p. 306
  33. ^ Salvi S, Williams‐Jones A. 2004.
  34. ^ Haxel G, Hedrick J, Orris J. 2006.
  35. ^ Proctor, Robert N. (2006-12-01) Puffing on Polonium – New York Times.
  36. ^ Tobacco Smoke | Radiation Protection | US EPA.
  37. ^ Great Western Minerals Group Ltd.
  38. ^ Cruz, F.J.A.L.; Minas da Piedade, M.E.; Calado, J.C.G. (2005). "Standard molar enthalpies of formation of hydroxy-, chlor-, and bromapatite". J. Chem. Thermodyn. 37 (10): 1061–70. doi:10.1016/j.jct.2005.01.010.
  39. ^ See: Born-Huggins-Mayer potential (SklogWiki)
  40. ^ Parsafar, Gholamabbas and Mason, E.A. (1994) "Universal equation of state for compressed solids," Physical Review B Condensed Matter, 49 (5)  : 3049–60.
  41. ^ Cruz, F.J.A.L.; Canongia Lopes, J.N.; Calado, J.C.G.; Minas da Piedade, M.E. (2005). "A Molecular Dynamics Study of the Thermodynamic Properties of Calcium Apatites. 1. Hexagonal Phases". J. Phys. Chem. B. 109 (51): 24473–79. doi:10.1021/jp054304p. PMID 16375450.
  42. ^ Cruz, F.J.A.L.; Canongia Lopes, J.N.; Calado, J.C.G. (2006). "Molecular Dynamics Study of the Thermodynamic Properties of Calcium Apatites. 2. Monoclinic Phases". J. Phys. Chem. B. 110 (9): 4387–92. doi:10.1021/jp055808q. PMID 16509739.
  43. ^ Cruz, F.J.A.L.; Canongia Lopes, J.N.; Calado, J.C.G. (2006). "Molecular dynamics simulations of molten calcium hydroxyapatite". Fluid Phase Eq. 241 (1–2): 51–58. doi:10.1016/j.fluid.2005.12.021.
  44. ^ Smith, J. V.; Anderson, A. T.; Newton, R. C.; Olsen, E. J.; Crewe, A. V.; Isaacson, M. S. (1970). "Petrologic history of the moon inferred from petrography, mineralogy and petrogenesis of Apollo 11 rocks". Geochimica et Cosmochimica Acta. 34, Supplement 1: 897–925. Bibcode:1970GeCAS...1..897S. doi:10.1016/0016-7037(70)90170-5.
  45. ^ Saal, Alberto E.; Hauri, Erik H.; Cascio, Mauro L.; Van Orman, James A.; Rutherford, Malcolm C.; Cooper, Reid F. (2008). "Volatile content of lunar volcanic glasses and the presence of water in the Moon's interior". Nature. 454 (7201): 192–195. Bibcode:2008Natur.454..192S. doi:10.1038/nature07047. PMID 18615079.
  46. ^ McCubbin, Francis M.; Steele, Andrew; Haurib, Erik H.; Nekvasilc, Hanna; Yamashitad, Shigeru; Russell J. Hemleya (2010). "Nominally hydrous magmatism on the Moon". Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (25): 11223–28. Bibcode:2010PNAS..10711223M. doi:10.1073/pnas.1006677107. PMC 2895071. PMID 20547878.
  47. ^ Fazekas, Andrew "Moon Has a Hundred Times More Water Than Thought" National Geographic News (June 14, 2010).
  48. ^ Geoffrey Michael Gadd (March 2010). "Metals, minerals and microbes: geomicrobiology and bioremediation". Microbiology. 156 (Pt 3): 609–43. doi:10.1099/mic.0.037143-0. PMID 20019082.
  49. ^ George, Eckhard; Marschner, Horst; Jakobsen, Iver (January 1995). "Role of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Uptake of Phosphorus and Nitrogen From Soil". Critical Reviews in Biotechnology. 15 (3–4): 257–70. doi:10.3109/07388559509147412.
Diambil daripada "https://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Apatit&oldid=5925934"