البيروكسين

البيروكسينات ₍ يُشار إليها عادةً بالاختصار Px ) هي مجموعة من المعادن الإينوسيليكاتية المهمة التي تشكل الصخور والتي توجد في العديد من الصخور النارية والمتحولة . للبيروكسينات الصيغة العامة XY (Si,Al) _2O6 ، حيث يمثل X الكالسيوم (Ca) أو الصوديوم (Na) أو الحديد (Fe( II )) أو المغنيسيوم (Mg) ونادرًا ما يمثل الزنك أو المنغنيز أو الليثيوم ، ويمثل Y أيونات ذات حجم أصغر، مثل الكروم (Cr) أو الألومنيوم (Al) أو المغنيسيوم (Mg) أو الكوبالت (Co) أو المنغنيز (Mn) أو السكانديوم (Sc) أو التيتانيوم (Ti) أو الفاناديوم (V) أو حتى الحديد (Fe(II) أو Fe(III)). وعلى الرغم من أن الألومنيوم يحل محل السيليكون على نطاق واسع في السيليكات مثل الفلسبار والأمفيبول ، إلا أن الاستبدال يحدث فقط على نطاق محدود في معظم البيروكسينات. تشترك هذه المركبات في بنية مشتركة تتكون من سلاسل مفردة من رباعيات السطوح المصنوعة من السيليكا. وتُعرف البيروكسينات التي تتبلور في النظام أحادي الميل باسم الكلينوبيروكسينات ، وتُعرف تلك التي تتبلور في النظام المعيني القائم باسم الأورثوبيروكسينات .

اسم البيروكسين مشتق من الكلمتين اليونانيتين القديمتين اللتين تعنيان "النار" ( πυρ ، pur ) و"الغريب" ( ξένος ، xénos ). وقد سُميت البيروكسينات بهذا الاسم بسبب وجودها في الحمم البركانية ، حيث توجد أحيانًا على شكل بلورات مدمجة في الزجاج البركاني ؛ وكان من المفترض أنها شوائب في الزجاج، ومن هنا جاء الاسم الذي يعني "غريب النار". ومع ذلك، فهي ببساطة معادن تشكلت في وقت مبكر وتبلورت قبل ثوران الحمم البركانية.

يتكون الوشاح العلوي للأرض بشكل أساسي من معادن الزبرجد والبيروكسين . البيروكسين والفلسبار هما المعدنان الرئيسيان في صخور البازلت والأنديزيت والجابرو . ^{[1] [2]}

البيروكسينات هي أكثر معادن السيليكات أحادية السلسلة شيوعًا. (المجموعة المهمة الأخرى الوحيدة من السيليكات أحادية السلسلة، البيروكسينويدات ، أقل شيوعًا بكثير.) يتكون هيكلها من سلاسل متوازية من رباعيات السطوح السليكا المشحونة سلبًا والمرتبطة معًا بواسطة كاتيونات معدنية. بعبارة أخرى، يحيط بكل أيون سيليكون في بلورة البيروكسين أربعة أيونات أكسجين تشكل رباعي السطوح حول أيون السيليكون الصغير نسبيًا. يتقاسم كل أيون سيليكون أيونين من الأكسجين مع أيونات السيليكون المجاورة في السلسلة. ^[3]

تواجه جميع رباعيات السطوح في السلسلة نفس الاتجاه، بحيث يقع أيونان من الأكسجين على أحد وجهي السلسلة لكل أيون أكسجين على الوجه الآخر للسلسلة. توصف أيونات الأكسجين الموجودة على الوجه الضيق بأنها أيونات أكسجين قمية. ترتبط أزواج السلاسل معًا على جوانبها القمية بواسطة كاتيونات Y، حيث يحيط بكل كاتيون Y ستة أيونات أكسجين. وقد تم تشبيه الأزواج الناتجة من السلاسل الفردية أحيانًا بحزم I. تتشابك حزم I، مع كاتيونات X إضافية تربط الوجوه الخارجية لحزم I بحزم I المجاورة وتوفر توازن الشحنة المتبقي. هذا الارتباط ضعيف نسبيًا ويعطي البيروكسينات انقسامها المميز . [ ^3]

• 
  سلسلة واحدة من رباعي السطوح السيليكوني كما هو موضح في الاتجاه [100]
• 
  سلسلة واحدة من رباعي السطوح السيليكا كما هو موضح في اتجاه [010]
• 
  بنية البيروكسين على طول سلاسل السيليكا. تظهر "الحزم I" باللون الأخضر. أيونات السيليكون كبيرة الحجم للتأكيد على سلاسل السيليكون.

يوفر هيكل السيليكات السلسلي للبيروكسينات مرونة كبيرة في دمج الكاتيونات المختلفة ويتم تحديد أسماء معادن البيروكسين في المقام الأول من خلال تركيبها الكيميائي. يتم تسمية معادن البيروكسين وفقًا للأنواع الكيميائية التي تشغل موقع X (أو M2) وموقع Y (أو M1) وموقع T رباعي السطوح. ترتبط الكاتيونات في موقع Y (M1) ارتباطًا وثيقًا بستة ذرات أكسجين بتنسيق ثماني السطوح. يمكن تنسيق الكاتيونات في موقع X (M2) مع 6 إلى 8 ذرات أكسجين، اعتمادًا على حجم الكاتيون. تم التعرف على عشرين اسمًا معدنيًا من قبل لجنة المعادن الجديدة وأسماء المعادن التابعة للجمعية الدولية لعلم المعادن وتم التخلص من 105 أسماء مستخدمة سابقًا. ^[4]

يحتوي البيروكسين النموذجي على السيليكون في الغالب في الموقع رباعي السطوح والأيونات بشكل أساسي بشحنة +2 في كل من موقعي X وY، مما يعطي الصيغة التقريبية XYT ₂ O _6. يتم تعريف أسماء البيروكسينات الكالسيوم والحديد والمغنيسيوم الشائعة في "رباعي البيروكسين". تتضمن سلسلة إنستاتيت-فيروسيليت ( [Mg,Fe]SiO ₃ ) معدن هايبرستين المكون للصخور الشائع ، ويحتوي على ما يصل إلى 5 مول% من الكالسيوم ويوجد في ثلاثة أشكال متعددة، أورثوينستاتيت معيني الشكل وبروتونستاتيت وكلينوينستاتيت أحادي الميل (ومكافئات الفيروسيليت). تمنع زيادة محتوى الكالسيوم تكوين المراحل المعينية الشكل ويتبلور البيجيونيت ( [Mg,Fe,Ca][Mg,Fe]Si ₂ O ₆ ) فقط في النظام أحادي الميل. لا يوجد محلول صلب كامل في محتوى الكالسيوم وبيروكسينات Mg-Fe-Ca التي تحتوي على كالسيوم يتراوح بين حوالي 15 و 25 مول.٪ ليست مستقرة فيما يتعلق بزوج من البلورات المنفصلة. يؤدي هذا إلى فجوة قابلية الامتزاج بين تركيبات البيجيونايت والأوجيت . يوجد فصل تعسفي بين الأوجيت ومحلول الديوبسيد-هيدنبيرجايت الصلب ( CaMgSi ₂ O ₆ ⁻ CaFeSi ₂ O ₆ ). يتم إجراء التقسيم عند >45 مول.٪ Ca. نظرًا لأن أيون الكالسيوم لا يمكنه احتلال موقع Y، فإن البيروكسينات التي تحتوي على أكثر من 50 مول.٪ كالسيوم غير ممكنة. يحتوي معدن الولاستونيت ذي الصلة على صيغة العضو النهائي الافتراضي للكالسيوم ( Ca ₂ Si ₂ O ₆ ) ولكن الاختلافات البنيوية المهمة تعني أنه يتم تصنيفه بدلاً من ذلك على أنه بيروكسينويد.  

لا تعد المغنيسيوم والكالسيوم والحديد بأي حال من الأحوال الكاتيونات الوحيدة التي يمكن أن تشغل مواقع X وY في بنية البيروكسين. هناك سلسلة مهمة ثانية من معادن البيروكسين وهي البيروكسينات الغنية بالصوديوم، والتي تتوافق مع تسمية "مثلث البيروكسين". إن إدراج الصوديوم، الذي يحمل شحنة +1، في البيروكسين يعني الحاجة إلى آلية لتعويض الشحنة الموجبة "المفقودة". في اليشم والأجيرين ، تتم إضافة ذلك عن طريق إدراج كاتيون +3 (الألومنيوم والحديد (III)) على التوالي) في موقع Y. تُعرف البيروكسينات الصوديوم التي تحتوي على أكثر من 20 مول.% من مكونات الكالسيوم أو المغنيسيوم أو الحديد (II) باسم أومفاسيت وأوجيت -إيجيرين . مع 80% أو أكثر من هذه المكونات ، يتم تصنيف البيروكسين باستخدام الرسم التخطيطي الرباعي.

مجموعة واسعة من الكاتيونات الأخرى التي يمكن استيعابها في مواقع مختلفة من هياكل البيروكسين.

ترتيب احتلال الكاتيون في البيروكسينات

ت

سي

ال

في 3+

ي

ال

في 3+

تي اي 4+

كر

الخامس

تي 3+

زر

س

الزنك

ملغ

في 2+

من

إكس

ملغ

في 2+

من

لي

كا

نا

عند تعيين الأيونات للمواقع، فإن القاعدة الأساسية هي العمل من اليسار إلى اليمين في هذا الجدول، أولاً تعيين كل السيليكون لموقع T ثم ملء الموقع بالألمنيوم المتبقي وأخيرًا الحديد (III)؛ يمكن استيعاب الألومنيوم أو الحديد الإضافي في موقع Y والأيونات الأكبر حجمًا في موقع X.

لا تتبع جميع الآليات الناتجة لتحقيق حيادية الشحنة مثال الصوديوم المذكور أعلاه، وهناك العديد من المخططات البديلة:

1. الاستبدالات المقترنة للأيونات 1+ و3+ على مواقع X وY على التوالي. على سبيل المثال، يعطي Na وAl تركيبة الجاديت (NaAlSi ₂ O ₆ ).
2. الاستبدال المقترن لأيون 1+ على موقع X وخليط من أعداد متساوية من أيونات 2+ و4+ على موقع Y. يؤدي هذا على سبيل المثال إلى NaFe ²⁺ _0.5 Ti ⁴⁺ _0.5 Si ₂ O ₆ .
3. استبدال تشيرماك حيث يشغل أيون 3+ موقع Y وموقع T مما يؤدي إلى، على سبيل المثال، CaAlAlSiO ₆ .

في الطبيعة، من الممكن العثور على أكثر من بديل في نفس المعدن.

• كلينوبيروكسينات ( أحادية الميل )
  • إيجيرين ، NaFe ³⁺ Si ₂ O ₆
  • أوجيت , (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al) ₂ O ₆
  • كلينونستاتيت ، MgSiO3_​
  • ديوبسيد ، CaMgSi2O6_​​_​
  • الأسينيت , كافيه ³⁺ [AlSiO ₆ ]
  • هيدينبيرجيت ، كافيه ²⁺ سي ₂ أو ₆
  • الجاديت ، Na(Al,Fe ³⁺ ) Si ₂ O ₆
  • جيرفيسايت، (Na,Ca,Fe ²⁺ )(Sc,Mg,Fe ²⁺ )Si ₂ O ₆
  • الجوهانسينيت، CaMn ²⁺ Si ₂ O ₆
  • كانويت ، Mn ²⁺ (Mg,Mn ²⁺ ) Si ₂ O ₆
  • كوزموكلور ، NaCrSi2O6_​​_​
  • نامانسيليت _، NaMn3 ⁺ Si2O6_​​
  • ناتاليت، NaV ³⁺ Si ₂ O ₆
  • أومفاسيت ، (Ca،Na)(Mg،Fe ²⁺ ،Al)Si ₂ O ₆
  • بيتدونيت، Ca(Zn,Mn2 ⁺ , Mg, _Fe2 ⁺ ) _Si2O6
  • بيجيونايت ، (Ca,Mg _, Fe)(Mg,Fe ) _Si2O6
  • سبودومين ، LiAl( _SiO3 ) ₂
• أورثوبيروكسينات ( معينية الشكل )
  • إنستاتيت ، Mg2Si2O6_​​_​​_​
  • برونزيت ، وسيط بين الإينستاتيت والهايبرسثين
  • هايبرستين ، (Mg,Fe) _SiO3
  • اليوليت، وهو وسيط بين الهايبرسثين والفيروسيليت
  • الفيروسيليت ، Fe2Si2O6_​​_​​_​
  • دونبيكوريت، (MgMn)MgSi ₂ O ₆
  • نشوانينجيت، منجنيز ²⁺ ₂ SiO ₃ (OH) ₂ ·(H ₂ O)

• قياس الضغط الحراري باستخدام الكلينوبيروكسين
• الزمرد - يتم استبداله أحيانًا في المجوهرات بالهيدنيت، وهو نوع أخضر من الإسبودومين.
• مادة شفافة
• الولاستونيت

• سي. مايكل هوجان (2010). الكالسيوم. المحررون: أ. جورجنسن، سي. كليفلاند. موسوعة الأرض. المجلس الوطني للعلوم والبيئة.

• المعارض المعدنية
• قسم الفيديو : مستكشفو القمر (رابط على اليوتيوب: القشرة القمرية)
• "البيروكسين"  . الموسوعة البريطانية . المجلد. 22 (الطبعة الحادية عشرة). 1911. ص. 696.