Ettringite - Ettringite
| Etringite | |
|---|---|
 Ettringite, campos de manganês de Kalahari, Província do Cabo Setentrional , África do Sul
| |
| Em geral | |
| Categoria | Minerais de sulfato |
|
Fórmula (unidade de repetição) |
Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O |
| Classificação de Strunz | 7.DG.15 |
| Sistema de cristal | Trigonal |
| Classe de cristal | Símbolo HM piramidal ditrigonal (3m) : (3m) |
| Grupo espacial | P 31c |
| Célula unitária | a = 11,23, c = 21,44 [Å]; Z = 2 |
| Identificação | |
| Cor | Incolor, amarelo claro, branco leitoso |
| Hábito de cristal | Crescimento acicular, cristais prismáticos estriados; fibroso a algodoado |
| Decote | Perfeito em {10 1 0} |
| Dureza da escala de Mohs | 2-2,5 |
| Brilho | Vítreo |
| Onda | Branco |
| Diafaneidade | Transparente para opaco |
| Gravidade Específica | 1,77 |
| Propriedades ópticas | Uniaxial (-) |
| Índice de refração | n ω = 1,491, n ε = 1,470 |
| Birrefringência | δ = 0,021 |
| Fluorescência ultravioleta | Não fluorescente |
| Solubilidade | Parcialmente solúvel em água |
| Altera para | Desidratação parcial na exposição atmosférica, torna-se opaco |
| Referências | |
A etringita é um mineral de sulfato de alumínio e cálcio hidratado com fórmula: Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O. É um mineral incolor a amarelo que se cristaliza no sistema trigonal . Os cristais prismáticos são tipicamente incolores, tornando-se brancos na desidratação parcial. Faz parte do grupo-etringite que inclui outros sulfatos, tais como thaumasite e bentorite .
Descoberta e ocorrência
A etringita foi descrita pela primeira vez em 1874 por J.Lehmann, para uma ocorrência perto do vulcão Ettringer Bellerberg , Ettringen , Rheinland-Pfalz , Alemanha . Ocorre dentro de calcário metamorficamente alterado adjacente a rochas ígneas intrusivas ou dentro de xenólitos . Também ocorre como crostas de desgaste em larnita na Formação Hatrurim de Israel . Ocorre associado a portlandita , afwillita e hidrocalumita em Scawt Hill , Irlanda e com afwillita, hidrocalumita, maionita e gesso na Formação Hatrurim. Também foi relatado na pedreira de Zeilberg, Maroldsweisach , Baviera ; em Boisséjour , perto de Clermont-Ferrand, Puy-de-Dôme , Auvergne , França ; a mina N'Chwaning, distrito de Kuruman, Província do Cabo , África do Sul ; nos EUA, as ocorrências foram encontrados em spurrite -merwinite- guelenita skarn no 910 nível da pedreira comercial, Crestmore, Riverside County, Califórnia e na mina Lucky Cuss, Tombstone, Arizona .
Ocorrência em cimento
Na química do concreto, a etringita é um aluminato de hexacálcio trissulfato hidratado , de fórmula geral:
- (CaO) 6 (Al 2 O 3 ) (SO 3 ) 3 · 32H 2 O
ou
- (CaO) 3 (Al 2 O 3 ) (CaSO 4 ) 3 · 32H 2 O.
A etringita é formada no sistema de cimento Portland hidratado a partir da reação do aluminato de cálcio com o sulfato de cálcio , ambos presentes no cimento Portland. A etringita, o representante mais proeminente das fases AFt ou (Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -tri), também pode ser sintetizada em laboratório pela reação de quantidades estequiométricas de cálcio , alumínio e sulfato em água.
- C 3 A + 3 CaSO 4 → etringita
No sistema de cimento, a presença de etringita depende da relação entre sulfato de cálcio e aluminato tricálcico (C 3 A); quando esta proporção é baixa, a etringita se forma durante a hidratação inicial e então se converte em monossulfato de aluminato de cálcio ( fase AFm ou (Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -mono)). Quando a proporção é intermediária, apenas uma parte da etringita se converte em AFm e ambas podem coexistir, enquanto é improvável que a etringita se converta em AFm em proporções altas.
Os seguintes caracteres designam notações padrão:
- 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 e AFm
-
AFt : abreviatura para "alumina, óxido férrico , tri-sulfato" ou (Al 2 O 3 - Fe 2 O 3 - tri). Representa um grupo de hidratos de sulfoaluminato de cálcio. AFt tem a fórmula geral [Ca
3(Al, Fe) (OH)
6• 12H
2O]
2• X
3• nH
2O onde X representa um ânion duplamente carregado ou, às vezes, dois ânions com carga única. A etringita é o membro mais comum e importante do grupo AFt (neste caso, X denota sulfato). -
AFm : abreviatura para "alumina, óxido férrico, monossulfato " ou (Al 2 O 3 - Fe 2 O 3 - mono). Representa outro grupo de hidratos de aluminato de cálcio com fórmula geral [Ca
2(Al, Fe) (OH)
6]
2• X • nH
2O onde X representa um ânion com carga única ou 'metade' de ânion com carga única. X pode ser um de muitos ânions. Os ânions mais importantes envolvidos na hidratação do cimento Portland são hidroxila, sulfato e carbonato.
Estrutura
A etringita mineral tem uma estrutura paralela ao eixo c -o eixo da agulha-; no meio desses dois estão os íons sulfato e as moléculas de H 2 O, o grupo espacial é P31c . O sistema de cristal de etringita é trigonal , os cristais são alongados e em forma de agulha, a ocorrência de desordem ou entrelaçamento é comum, o que afeta o material entre colunas. O primeiro estudo de raios-X foi feito por Bannister, Hey & Bernal (1936), que descobriu que a célula unitária do cristal tem uma forma hexagonal com a = 11,26 ec = 21,48 com grupo espacial P63 / mmce Z = 2. A partir de observações sobre desidratação e fórmulas químicas, houve sugestões da estrutura sendo composta por Ca 2+ e Al (OH) 6 3− , estando entre eles os íons SO 4 2− e as moléculas de H 2 O. Seguiram-se outros estudos de raios-X; nomeadamente Wellin (1956) que determinou a estrutura cristalina da taumasite, e Besjak & Jelenic (1966) que deu a afirmação da natureza da estrutura da etringite.
Uma amostra de etringita extraída de Scawt Hill foi analisada por CE Tilley , o cristal era 1,1 x 0,8 0,5 mm, com gravidade específica de 1,772 ± 0,002, a densidade foi determinada por imersão da amostra em uma solução de tetracloreto de carbono misturado com bromofórmio . O cristal mostrou cinco faces de prisma na forma m {10 1 0} e uma pequena face a {11 2 0}, sem faces piramidais ou basais, após difração de raios-X um grama de Lauer ao longo do eixo c revelou um eixo hexagonal com planos verticais de simetria, este estudo mostrou que a estrutura possui uma rede hexagonal e não romboédrica. estudos adicionais conduzidos em etringita sintética pelo uso de raios-x e difração de pó confirmaram as suposições e análises anteriores.
Ao analisar a estrutura da etringita e da taumasita, deduziu-se que ambos os minerais possuem estruturas hexagonais, mas grupos espaciais diferentes. Os cristais de etringita têm um P31c com a = 11,224 Å, c = 21.108 Å, enquanto os cristais de taumasita caem no grupo espacial P6 3 com a = 11,04 Å, c = 10,39 Å. Embora esses dois minerais formem uma solução sólida, a diferença nos grupos espaciais leva a descontinuidades nos parâmetros das células unitárias. As diferenças entre as estruturas de etringita e taumasita surgem das colunas de cátions e ânions: As colunas de cátions de etringita são compostas por Ca 3 [Al (OH) 6 · 12H 2 O] 3+ , que correm paralelos ao eixo c , e as outras colunas de ânions sulfato e moléculas de água em canais paralelos a essas colunas. Em contraste, a taumasita consiste em uma coluna cilíndrica de Ca 3 [Si (OH) 6 · 12H 2 O] 3+ no eixo c , com ânions sulfato e carbonato em canais entre essas colunas que também contêm moléculas de água.
Mais pesquisa
A pesquisa em andamento sobre etringita e minerais da fase de cimento visa, em geral, encontrar maneiras de imobilizar resíduos e metais pesados do solo e do meio ambiente; isso pode ser feito pelo uso do mineral de formação da fase de cimento adequado, pelo uso de rede para extrair os elementos correspondentes. Por exemplo, é relatado que a imobilização de cobre em pH alto pode ser alcançada através da formação de CSH / CAH e etringita. É sugerido que a morfologia do cristal da etringita Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12 · 26H 2 O pode incorporar uma variedade de íons divalentes: Cu 2+ , Pb 2+ , Cd 2+ e Zn 2+ , que pode substituir o Ca 2+ incorporando esses íons na rede.