البارامونتوزيت

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

البارامونتوزيت (V⁴⁺O₂ ) معدن نادر نسبيًا من أكسيد الفاناديوم المعيني القائم ، وينتمي إلى مجموعة الرامسديليت. وقد يكون للبارامونتروزيت الاصطناعي تطبيقات في الطب والبطاريات والإلكترونيات.

اسم

يُشتق اسم بارامونتروزايت من الكلمة اليونانية παρα (بارا)، والتي تعني قريب، ومونتروزايت ، وهو معدن ذو صلة. [ 2 ] وقد اختير هذا الاسم نظرًا لعلاقة التحول البلوري لهذا المعدن مع معدن مونتروزيت المضيف. [ 3 ] سُمي مونتروزيت نسبةً إلى مقاطعة مونتروز، كولورادو ، الولايات المتحدة الأمريكية، حيث اكتُشف لأول مرة. [ 4 ] [ أ ] تشمل الأسماء في لغات أخرى: Paramontroseit (الألمانية)، paramontroseita (الإسبانية)، парамонтрозеит (الروسية)، و副黑钒矿 副黑铁钒矿 (الصينية). [ 7 ] من المرادفات: قاعدة بيانات التركيب البلوري غير العضوي (ICSD) 22303 وملف حيود المساحيق (PDF) 25-1003. [ 2 ]

حدوث

يرتبط البارامونتوزيت بالمونتروسيت والكورفوسيت . ويوجد في خامات اليورانيوم والفاناديوم غير المؤكسدة نسبيًا من نوع هضبة كولورادو في الأحجار الرملية . [ 8 ] الموقع النموذجي هو منجم بيتر كريك، وادي بارادوكس، مقاطعة أورافان، مقاطعة مونتروز، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية. [ 9 ] في الولايات المتحدة الأمريكية، يوجد في مقاطعة مونتروز، كولورادو، ومقاطعة سان ميغيل، كولورادو ، ومقاطعة ميسا، كولورادو ، ومقاطعة إيمري، يوتا ، ومقاطعة أباتشي، أريزونا ، ومقاطعة ماكينلي، نيو مكسيكو، ومقاطعة فول ريفر، داكوتا الجنوبية . [ 10 ] كما تم الإبلاغ عن وجوده في مواقع في جمهورية التشيك، ومقاطعة مندوزا ، الأرجنتين، ومنجم مونانا لليورانيوم بالقرب من فرانسفيل ، الغابون. [ 10 ]

عُثر على البارامونتروسيت أيضًا في نتوء صخري في مزرعة فان إيرفين بمنطقة بامبكين بوتس في وايومنغ ، الولايات المتحدة الأمريكية، مرتبطًا بالكبريتيدات في الحجر الرملي الأحمر. [ 11 ] يوجد هذا المعدن في منطقة يتغير فيها لون الحجر الرملي من الأحمر إلى الرمادي. يعمل البارامونتروسيت الأسود على تماسك حبيبات الرمل لتكوين كتل عقدية تُحيط بكتل أصغر من البيريت. [ 12 ] يصل قطر هذه الكتل العقدية غير المنتظمة إلى 30 سم (قدم واحدة) . [ 13 ] وقد غطت أملاح الفاناديوم الأسطح المكشوفة لهذه الكتل بطبقة خضراء. تتميز هذه الكتل بنشاط إشعاعي غير طبيعي، بينما يتميز الحجر الرملي المحيط بها بنشاط إشعاعي ضعيف. ويعود النشاط الإشعاعي في الغالب إلى وجود بقع صغيرة من الكوفينيت في البارامونتروسيت. [ 12 ] عند صقل مقطع من هذه الكتل، يملأ البارامونتروسيت الفراغات بين حبيبات الرمل تمامًا. وهو معدن ناعم جدًا ولونه رمادي أفتح قليلًا من لون الكوارتز الرمادي. يوجد تباين قوي في الخواص وانعكاسات داخلية متعددة الألوان ساطعة. [ 13 ] 

عُثر على رواسب من مونتروزيت (V,Fe)OOH وبارامونتروزيت VO₂ في طبقة سولت واش ساندستون التابعة لتكوين موريسون الجوراسي العلوي في هضبة كولورادو. تشير خصائص حيود البارامونتروزيت إلى وجود جيلين متميزين: بارامونتروزيت أولي ذو بنية بلورية جيدة، وناتج أكسدة مونتروزيت ذو بنية بلورية ضعيفة. [ 14 ] يُصنف البارامونتروزيت الموجود في هذه المنطقة ضمن المعادن المتعادلة في نطاق تكافؤ الفاناديوم المتوسط ​​(+4)، أعلى من خام مونتروزيت الأولي (+3) ولكنه أدنى من معادن مثل كارنوتيت (+5) وباسكويت (+5). [ 15 ]

دورة الحياة

البارامونتروزايت هو شكل غير مستقر من ثاني أكسيد الفاناديوم (VO₂ ) ينتج عن أكسدة المونتوروزايت. [ 16 ] ويتكون من خلال نزع الهيدروجين من المونتوروزايت. [ 8 ] ويبدو أن البارامونتروزايت هو الناتج الأولي الأكثر شيوعًا لأكسدة المونتوروزايت. [ 17 ] ويكمن الاختلاف الرئيسي بين البنية البلورية للمعدنين في أن المسافة بين ذرتي الأكسجين تزداد من 2.63 أنغستروم في المونتوروزايت إلى 3.87 أنغستروم في البارامونتروزايت نتيجة فقدان الهيدروجين في الأخير. [ 16 ] كما أن المسافات بين الفاناديوم والأكسجين أقصر نوعًا ما في البارامونتروزايت منها في المونتوروزايت، كما هو متوقع عند أكسدة الفاناديوم من +3 إلى +4 عند إزالة الهيدروجين. [ 18 ]

يترسب المونتوزيت، VO(OH)، على شكل كتل بلورية في مصفوفة من الحجر الرملي عبر عملية غير معروفة. عادةً ما يوجد الحديد مكان بعض الفاناديوم. ثم يقوم الأكسجين الموجود في الهواء أو المياه الجوفية بأكسدة المونتوزيت المتبلور عند درجات حرارة أقل من 50  درجة مئوية من خلال التفاعل التالي:

2VO(OH) + 1 ⁄ O 2 → 2VO 2 + H 2 O

أثناء عملية التحول في الحالة الصلبة، تهاجر ذرات الهيدروجين عبر البنية البلورية إلى السطح، حيث تتحد مع الأكسجين. ويحدث في هذه العملية انزياح طفيف في البنية البلورية، لكنها تبقى سليمة. [ 19 ] لم تنكسر روابط الفاناديوم-الأكسجين، ولم يتأثر الإطار السداسي المتراص للأكسجين. [ 20 ] في بعض الحالات، قد توجد مرحلة وسيطة تُسمى "المرحلة A المنتشرة". [ 19 ] تبدو عملية تحول المونتوزيت إلى بارامونتروزايت مشابهة لعمليات تحول الماغنيتيت إلى ماغيميت ، والليبيدوكروكيت إلى ماغيميت ، والجوثيت إلى هيماتيت . [ 21 ]

البارامونتروزايت معدن غير مستقر ويتلف بفعل عوامل التجوية، ليحل محله معادن من نوع الكورفوسيت . [ 19 ] يتفاعل البارامونتروزايت في الظروف المتعادلة أو الحمضية لتكوين العديد من المركبات مثل فانادات الفاناديل وفانادات المعادن مثل الهيويتيت والهوميريت والباسكويت والروسيت . [ 22 ] قد يذوب البارامونتروزايت في الظروف القلوية قليلاً، ثم يتحد مع أيونات الكالسيوم ( Ca ++ ) لتكوين السيمبلوتيت . [ 23 ]

4VO₂ + 2OH⁻ + Ca ++ → CaV₄O₉ + H₂O​​​

التطبيقات المحتملة

الالتهام الذاتي عملية تحلل خلوي ضرورية للحفاظ على استتباب الخلايا. يُعتقد عادةً أنه عندما تُغلّف الجسيمات الالتهامية الذاتية الجسيمات النانوية غير العضوية وتحبسها، فقد تعجز عن تحليلها، مما يُهدد سلامة الخلية. مع ذلك، أظهرت التجارب أن البلورات النانوية من البارامونتروزايت تُحفز الالتهام الذاتي الوقائي في خلايا هيلا المُستزرعة . من المحتمل أن يكون لهذا الأمر قيمة في العلاجات. [ 24 ]

تم تصنيع كريات مجهرية من المونتوزيت والبارامونتروزيت عن طريق الكربنة الحرارية المائية للسكروز ، ثم تكليسها لتكوين كريات مجهرية ذات بنية أساسية-غلافية من V₂O₃-VO₂-C . وقد استُخدمت هذه الكريات تجريبيًا كمواد كاثودية لبطاريات أيونات الليثيوم . [ 25 ] وقد أظهر ي. شو وزملاؤه من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين أن هياكل المونتوزيت المجوفة المصنعة (VOOH) يمكن تحويلها كيميائيًا إلى بارامونتروزيت دون تغيير حجمها أو شكلها. ويبدو أن كلا الشكلين يمتلكان إمكانات واعدة في بطاريات أيونات الليثيوم كمواد أنودية . [ 26 ]

يُعدّ ثاني أكسيد الفاناديوم أحادي الميل VO₂ (M) ذا قيمة كبيرة محتملة لتطبيقات مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة الذكية والنوافذ الذكية. وتُعتبر عملية التحويل التقليدية في الحالة الصلبة من طليعة الفاناديوم إلى الروتيل VO₂ (R) بطيئة ومكلفة. أما تحويل الجيوثايت VOOH إلى "بارامونتروزايت" VO₂ الاصطناعي ثم إلى VO₂ (M) أحادي الميل المطلوب، فيُبشّر بتقليل التكلفة والوقت بشكل كبير. [ 27 ]

تصنيف

وُصِفَ البارامونتروزايت لأول مرة قبل عام 1959. وهو عضو في مجموعة الرامسديليت. [ 28 ] ويُصنَّف على النحو التالي: [ 29 ]

ملكيات

بدني

تشمل الخصائص الفيزيائية لمادة البارامونتوزيت ما يلي:

الصيغة التجريبيةV 4+ O 2 [ 2 ]
الصيغة الكيميائيةVO 2 [ 2 ]
الكتلة الجزيئية82.94  غرام (61.42% فاناديوم و38.58% أكسجين بالوزن). [ 2 ]
صلابةناعم [ 30 ]
كسرهش [ 31 ]
انشقاق الصدرجيد [ 31 ]
الكثافة (جم/ سم³ )4 (مقاسة)، 4.095 (محسوبة) [ 32 ]
كثافة الإلكترون المحسوبة3.85 جم/سم مكعب [ 33 ]
مؤشر الفرميون المحسوب0.0017206735 [ 33 ]
مؤشر البوزون المحسوب0.9982793265 [ 33 ]
مشعلا [ 33 ] [ ب ]

كيمياء

نمط حيود مسحوق الأشعة السينية لعينة من منجم بيتر كريك هو 3.39 (100)، 2.645 (50)، 4.35 (35)، 2.213 (35)، 1.426 (35)، 2.479 (25)، 2.179 (25). وكانت التركيبة الكيميائية لهذه العينة كما يلي: [ 35 ]

V 2 O 472.5
V 2 O 310.5
FeO8.8
H 2 O5.0

أظهرت عينة من منجم ماتشليس، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية التركيب الكيميائي التالي: [ 36 ]

V 2 O 466.9
SiO 26.12
Al 2 O 33.00
V 2 O 311.10
FeO8.26
H 2 O4.82

أظهر التحليل الكيميائي لجزء من مجهر دقيق في الطور الرمادي، والذي أجراه مشروع RRUFF، وجود معادن بالنسب التالية: V⁴⁺ ( 82%)، Fe³⁺ ( 9%)، U⁶⁺ ( 4%)، وAl (2%)، مع وجود ذرة معدن واحدة لكل ذرتي أكسجين. وكان الطور الأخف هو اليورانوفان . [ 34 ]

بصري

البارامونتوزيت معدن معتم ، يتراوح لونه بين الأسود والأسود الرمادي. [ 37 ] [ ج ] صنفه البصري ثنائي المحور . [ 37 ] يتميز ببريق شبه فلزي ومسحوق أسود . من علاقة غلادستون-ديل (KC = 0.393)، فإن قيمة Ncalc تساوي 2.61 حيث Ncalc = Dcalc * KC + 1، أو 2.57 حيث Ncalc = Dmeas * KC + 1. [ 39 ]

علم البلورات

تشمل خصائص بلورات البارامونتروزايت ما يلي:

البنية البلوريةالمعيني القائم - ثنائي الهرم [ 40 ]
أبعاد الخليةa = 4.905Å، b = 9.422Å، c = 2.916Å، Z = 4؛ V = 134.76 Den (Calc) = 4.09. [ 40 ]
النسبة: أ: ب: ج0.5205:1:0.3094. [ 40 ]
مجموعة النقاط2/م 2/م 2/م. [ 41 ]
المجموعة الفضائيةPbnm [ 42 ]
رقم المجموعة الفضائية62. [ 42 ]
حيود الأشعة السينية حسب الشدة (I/Io)3.39(1)، 2.649(0.5)، 4.35(0.35). [ 40 ]

المادة الختامية

ملحوظات

  1. ↑ تستمد مقاطعة مونتروز اسمها من عاصمتها، مونتروز، التي سُميت بدورها على اسم الرواية التاريخية للسير والتر سكوت ، أسطورة مونتروز . [ 5 ] مونتروز، الواقعة في فورفارشير، اسكتلندا، هي تحريف للكلمة الغيلية monadh-rois ، والتي تعني تل الوادي. [ 6 ]
  2. ↑ تُظهر قاعدة بيانات RRUFF أن البارامونتروزيت مادة مشعة. [ 34 ]
  3. ↑ بعض المصادر تصف اللون ببساطة بأنه "أسود". [ 31 ] [ 38 ]

الاقتباسات

  1. ↑ وار، إل إن (2021). "رموز المعادن المعتمدة من قبل IMA-CNMNC" . مجلة علم المعادن . 85 (3): 291-320 . Bibcode : 2021MinM...85..291W . doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 . 
  2. 1 2 3 4 5 بارثيلمي ، معلومات عامة عن بارامونتروزيت.
  3. ↑ إيفانز ومروز 1955 ، ص 862.
  4. ↑ بارثيلمي (ب) .
  5. ↑ هايم 2007 ، ص 165.
  6. ↑ سميث بالمر 1882 ، ص 545.
  7. ↑ Paramontroseite – Mindat ، أسماء بلغات أخرى.
  8. 1 2 بارامونتروزيت – دليل علم المعادن ، التواجد.
  9. ↑ Paramontroseite – Mindat ، نوع التكرار.
  10. 1 2 بارامونتروزايت - دليل علم المعادن ، التوزيع.
  11. ↑ شارب وآخرون 1949 ، ص 605.
  12. 1 2 شارب وآخرون 1949 ، ص. 606.
  13. 1 2 شارب وآخرون 1949 ، ص 575.
  14. ^ وانتي، فيتزباتريك و جولدهابر 1986 ، ص. 72.
  15. ^ وانتي، فيتزباتريك و جولدهابر 1986 ، ص. 20.
  16. 1 2 إيفانز ومروز 1955 ، ص 861.
  17. ^ جاريلز وبومر 1987 ، ص 158−159.
  18. ↑ إيفانز ومروز 1955 ، ص 870-872.
  19. 1 2 3 إيفانز ومروز 1955 ، ص 872.
  20. ↑ إيفانز 1987 ، ص 94.
  21. ↑ إيفانز ومروز 1955 ، ص 874.
  22. ^ جاريلز وبومر 1987 ، ص. 159.
  23. ^ جاريلز وبومر 1987 ، ص. 158.
  24. ↑ Zhou et al. 2013 .
  25. ^ هايلونج وآخرون. 2011 ، ص. 2049.
  26. ^ شو 2012 ، ص. 1815.
  27. ^ تشانغتشنغ وآخرون. 2011 ، ص. 791.
  28. ↑ Paramontroseite – Mindat ، العلاقة ... مع الأنواع الأخرى.
  29. ↑ Paramontroseite – Mindat ، التصنيف.
  30. ↑ بارامونتروزايت – دليل علم المعادن ، الخصائص الفيزيائية.
  31. 1 2 3 بارثيلمي ، الخصائص الفيزيائية.
  32. ^ شورن ، Physikalische Eigenschaften.
  33. 1 2 3 4 بارثيلمي ، الخصائص المحسوبة.
  34. 1 2 Armbruster & Danisi .
  35. ↑ بارامونتروزايت – كتيب علم المعادن ، نمط مسحوق الأشعة السينية.
  36. ↑ بارامونتروزايت – دليل علم المعادن والكيمياء.
  37. 1 2 بارامونتروزايت – دليل علم المعادن ، الخصائص البصرية.
  38. ^ بارامونتروزيت – ميندات .
  39. ↑ بارثيلمي ، الخصائص البصرية.
  40. 1 2 3 4 بارثيلمي ، علم البلورات البارامونتوزيت.
  41. ↑ بارامونتروزيت – دليل علم المعادن ، بيانات البلورات.
  42. 1 2 شورن , كريستالوغرافيا.

مصادر