Pentlandite
La pentlandite (simbolo IMA: Pn[7]), nota anche come ghiaia ferro-nichel, folgerite o lillehammerite, è un minerale e un solfuro di ferro e nichel comune della classe dei minerali di "solfuri e solfosali" appartenente al gruppo della pentlandite con la composizione chimica idealizzata (Ni,Fe)9S8[2] e quindi chimicamente un nichel-ferro-solfuro.
| Pentlandite | |
|---|---|
 | |
| Classificazione Strunz (ed. 10) | 2.BB.15a[1] |
| Formula chimica | |
| Proprietà cristallografiche | |
| Sistema cristallino | cubico[4] |
| Parametri di cella | a = 10,04 Å[3] |
| Gruppo puntuale | 4/m 3 2/m[5] |
| Gruppo spaziale | Fm3m (nº 225)[3] |
| Proprietà fisiche | |
| Densità misurata | 4,6 a 5 g/cm³ |
| Densità calcolata | 4,956[6] g/cm³ |
| Durezza (Mohs) | 3,5 - 4[6] |
| Colore | color bronzo, bruno-rossastro[4] |
| Lucentezza | metallica[1] |
| Opacità | opaca[1] |
| Striscio | nero verdastro[4] |
| Si invita a seguire lo schema di Modello di voce – Minerale | |
Normalmente possiede un rapporto nichel-ferro vicino a 1:1e contiene in misura minore cobalto. Gli elementi indicati tra parentesi possono rappresentarsi l'un l'altro nella formula, ma sono sempre nella stessa proporzione rispetto alla quantità di zolfo del minerale.
La pentlandite forma una serie completa di cristalli misti con la cobaltpentlandite.[6]
Etimologia e storia
modificaLa pentlandite prende il nome dal suo scopritore, Joseph Barclay Pentland (1797-1873), uno scienziato e geografo irlandese. Il nome alternativo, ghiaia ferro-nichel deriva dall'alto contenuto di ferro e nichel del minerale.
La pentlandite fu scoperta per la prima volta nel 1856 nella "miniera di Craignure" vicino a Inveraray nella regione scozzese di Strathclyde e vicino a Espedalen a Sør-Fron in Norvegia e descritta da Ours-Pierre-Armand Petit-Dufrénoy.
Classificazione
modificaGià nell'obsoleta 8ª edizione della sistematica dei minerali secondo Strunz, la pentlandite apparteneva alla classe dei minerali "solfuri e solfosali" e lì alla sottoclasse dei "solfuri ecc. con [il rapporto di quantità materiale] M:S > 1:1", dove ha dato il nome alla "serie pentlandite" con il sistema nº II/A.07 e gli altri elementi, pentlandite di cobalto e djerfisherite, nonché hauchecornite.
Nella Sistematica dei lapis (Lapis-Systematik) di Stefan Weiß, che è stata rivista e aggiornata l'ultima volta nel 2018 e che si basa ancora su questa vecchia forma della sistematica di Strunz per rispetto verso i collezionisti privati e le collezioni istituzionali, il minerale è stato assegnato al sistema e al minerale nº II/B.16-10. In tale sistematica ciò corrisponde anche al dipartimento "Solfuri, Seleniuri e Tellururi con il rapporto di metallo : S,Se,Te > 1:1", dove la pentlandite dà anche il nome al "gruppo della pentlandite" (II/B.16) dove si trova con la argentopentlandite, cobaltpentlandite, geffroyite, miassite e shadlunite così come la shadlunite di manganese precedentemente non riconosciuta.[8]
Anche la 9ª edizione della sistematica minerale di Strunz, aggiornata l'ultima volta dall'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA) nel 2024,[9] classifica la pentlandite nella classe dei "solfuri metallici, M:S > 1:1 (principalmente 2:1)". Tuttavia, questo è ulteriormente suddiviso in base ai metalli predominanti nel composto, in modo che il minerale possa essere trovato in base alla sua composizione nella suddivisione "con nichel (Ni)", dove insieme all'argentopentlandite, alla pentlandite cobalto, alla geffroyite e alla shadlunite forma il "gruppo della pentlandite" con il sistema nº 2.BB.15a.[1]
La classificazione dei minerali di Dana, che viene utilizzata principalmente nel mondo anglosassone, classifica la pentlandite nella classe dei "solfuri e solfosali" e lì nella sottoclasse dei "minerali solfuri". Ancora una volta, è nel "gruppo della pentlandite" con il sistema nº 02.07.01 all'interno della suddivisione "Solfuri – compresi seleniuri e tellururi – con composizione AmBnXp, con (m+n):p=9:8".
Abito cristallino
modificaLa pentlandite cristallizza cubicamente nel gruppo spaziale Fm3m (gruppo nº 225) con la costante di reticolo a = 10.04 Å e 4 unità di formula per cella unitaria.[3]
Nella struttura dello spinello, gli ioni zolfo sono presenti nell'impacchettamento cubico più denso. Degli ioni metallici, 4 ottaedrici e 32 tetraedrici sono coordinati con lo zolfo.
Proprietà
modificaLa pentlandite, a differenza della pirrotite, è paramagnetica e non reagisce con l'acido cloridrico. Essa forma cristalli isometrici, ma si trova normalmente in aggregati granulari massicci. È fragile, con una durezza di 3,5-4 e un peso specifico di 4,6-5,0.[6]
Oltre alla garnerite, la pentlandite è uno dei minerali di nichel più importanti con un contenuto di nichel del 34%.[10] È al vaglio l'utilizzo della pentlandite come sostituto del platino come catalizzatore nell'elettrolisi dell'acqua.[11][12]
Caratteristiche
modificaLa pentlandite è uno zolfo semplice anidro di ferro e nichel e la proporzione di questi elementi è del 32% e del 31%, rispettivamente, rispetto ad altri minerali del gruppo pentlandita. Forma una serie di soluzioni solide con il cobalto pentlandita, in cui la sostituzione graduale del nichel e del ferro con il cobalto dona i diversi minerali della serie. È un minerale molto simile alla godlevskite e all'oromanite.
A quasi tutti gli elementi della sua formula si aggiungono alcune impurità: il cobalto, il platino e il rame.
Origine e giacitura
modificaLa pentlandite si trova in abbondanza all'interno di rocce ultrafemiche, che ne fanno una delle più importanti fonti di nichel minerario. Occasionalmente si trova anche all'interno di xenoliti del mantello e di bocche idrotermali "black smoker".[6]
Il minerale associato più importante è la pirrotite, con la quale appare spesso intimamente fusa. La ragione di ciò è il decadimento della fase cristallina mista di pentlandite e pirrotite quando raffreddata al di sotto di 610 °C, per cui i caratteristici corpi di segregazione a forma di fiamma della pentlandite si formano nella pirrotite o si trovano sui bordi dei grani della pirrotite. Questo aggregato di adesione è anche noto come ghiaia magnetica al nichel.[13] Altri minerali compatti includono calcopirite, cubanite, mackinawite, magnetite e troilite.
Come formazione minerale comune, la pentlandite può essere trovata in molti siti, con oltre 1600 siti documentati fino ad oggi (a partire dal 2021).[14]
In Germania, la pentlandite è stata trovata nell'ex miniera e nell'odierna riserva naturale Friedrich-August-Grube nel Baden-Württemberg, sul Großer Teichelberg vicino a Pechbrunn e nella cava di Hess nella riserva naturale di Wojaleite in Baviera, nel meteorite Trebbin, caduto nel 1988 vicino all'omonima città nel Brandeburgo, nelle miniere di Ludwigshoffnung vicino a Bellnhausen e Versöhn vicino a Rachelshausen in Assia e in alcune località della Bassa Sassonia, della Renania Settentrionale-Vestfalia, della Renania-Palatinato e della Sassonia.[14][15]
In Austria, il minerale è stato finora estratto in molte località degli Alti Tauri, come nell'area di scoperta di Torleiten nel gruppo del Goldberg della Carinzia, nella miniera di Gaiswand sull'Haidbachgraben e in un giacimento di scheelite nella valle di Felber, nonché nel giacimento di smeraldi presso il Leckbachgraben nella valle di Habach nella regione di Salisburgo. Inoltre, è stato trovato in diverse località della Carinzia nel distretto di Friesach-Hüttenberg, vicino a Wolfsbach nel comune della Bassa Austria di Drosendorf-Zissersdorf, vicino a Sankt Johann im Pongau a Salisburgo e in altri luoghi della Stiria e del Tirolo.
Altri siti sono sparsi in tutto il mondo.[14][15]
La pentlandite è stata rilevata anche in campioni di roccia provenienti dalla dorsale medio-atlantica, dal Mare Crisium sulla Luna e nella polvere cometaria di 81P/Wild.[14][15]
Il giacimento più significativo si trova a Greater Sudbury, in Canada.[13]
La pentlandite è il più comune solfuro di nichel terrestre. Si forma tipicamente durante il raffreddamento di una fusione di solfuri. Queste fusioni di solfuri, a loro volta, si formano tipicamente durante l'evoluzione di una fusione di silicati. Poiché il nichel è un elemento calcofilo, ha una preferenza per le fasi di solfuro (cioè si "divide" in esse). Nei fusi solfidrici, il nichel si sostituisce ad altri metalli di transizione all'interno dei minerali ferromagnesiaci, il più comune dei quali è l'olivina, nonché le varietà nichelifere di anfibolo, biotite, pirosseno e spinello. Il nichel si sostituisce più facilmente a Fe2+ e Co2+ a causa della loro somiglianza in dimensioni e carica.
Nelle fusioni sature di solfuri, il nichel si comporta come un elemento calcofilo e si divide fortemente nella fase solfidica. Poiché la maggior parte del nichel si comporta come elemento compatibile nei processi di differenziazione ignea, la formazione di solfuri di nichel è essenzialmente limitata alle fusioni mafiche e ultramafiche sature di solfuri. Quantità minori di solfuri di nichel si trovano nelle peridotiti del mantello.[16]
Il comportamento dei solfuri fusi è complesso ed è influenzato dai rapporti di rame, nichel, ferro e zolfo. In genere, al di sopra dei 1100 °C, esiste solo una fusione di solfuro. Dopo il raffreddamento a 1000 °C, si forma un solido contenente principalmente Fe e quantità minori di Ni e Cu. Questa fase è chiamata soluzione solida monosolfurica (MSS) ed è instabile a basse temperature, decomponendosi in miscele di pentlandite e pirrotite e (raramente) pirite. È solo quando il raffreddamento supera i 550 °C (a seconda della composizione) che l'MSS subisce un'insoluzione. Può anche formarsi una fase separata, solitamente un solfuro liquido ricco di rame, che dà origine alla calcopirite al raffreddamento.[17]
Queste fasi formano tipicamente solfuri massicci equigranulari afanitici o sono presenti come solfuri disseminati all'interno di rocce composte prevalentemente da silicati. I solfuri massicci magmatici incontaminati sono raramente conservati, poiché la maggior parte dei depositi di solfuro nichelifero è stata metamorfosata.
Forma in cui si presenta in natura
modificaLa pentlandite sviluppa prevalentemente aggregati minerali opachi, granulari o massicci, ma raramente anche cristalli fino a circa 10 cm di dimensione di colore giallo bronzo chiaro. A causa dell'aggiunta di argento, la pentlandite assume un colore bruno-rossastro.[6]
Note
modifica- ^ a b c d (EN) Pentlandite, su mindat.org. URL consultato il 16 settembre 2024.
- ^ a b (EN) Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja e et al., The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: November 2022 (PDF), su cnmnc.main.jp, novembre 2022. URL consultato il 29 dicembre 2022 (archiviato dall'url originale il 5 novembre 2022).
- ^ a b c d Strunz&Nickel p. 70
- ^ a b c (DE) Pentlandite, su mineralienatlas.de. URL consultato il 16 settembre 2024.
- ^ (EN) David Barthelmy, Pentlandite Mineral Data, su webmineral.com. URL consultato il 30ottobre 2021.
- ^ a b c d e f (EN) Pentlandite (PDF), in Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America, 2001. URL consultato il 16 settembre 2024.
- ^ (EN) Laurence N. Warr, IMA–CNMNC approved mineral symbols (PDF), in Mineralogical Magazine, vol. 85, 2021, pp. 291–320, DOI:10.1180/mgm.2021.43. URL consultato il 16 settembre 2024.
- ^ (DE) Stefan Weiß, Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018, 7ª ed., Monaco, Weise, 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
- ^ (EN) Malcolm Back et al., The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: May 2024 (PDF), su cnmnc.units.it, IMA/CNMNC, Marco Pasero, maggio 2024. URL consultato il 16 settembre 2024 (archiviato dall'url originale il 6 luglio 2024).
- ^ (DE) Helmut Schröcke e Karl-Ludwig Weiner, Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage, Berlino, de Gruyter, 1981, pp. 134–141, ISBN 3-11-006823-0.
- ^ (DE) Julia Weiler, Neuer Katalysator für die Wasserstoffproduktion, su news.rub.de, Ruhr-Universität Bochum, 27 luglio 2016. URL consultato il 29 dicembre 2022.
- ^ (DE) Pentlandit als effizienter Elektrokatalysator, su git-labor.de, 9 agosto 2016.
- ^ a b (DE) Martin Okrusch e Siegfried Matthes, Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde, 7ª ed., Berlino, Springer, 2005, p. 242, ISBN 3-540-23812-3.
- ^ a b c d (EN) Localities for Pentlandite, su mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy. URL consultato il 30 ottobre 2021.
- ^ a b c (DE) Pentlandite (Occurrences), su mineralienatlas.de. URL consultato il 16 settembre 2024.
- ^ (EN) Eduardo T. Mansur, Sarah-Jane Barnes e Charley J. Duran, An overview of chalcophile element contents of pyrrhotite, pentlandite, chalcopyrite, and pyrite from magmatic Ni-Cu-PGE sulfide deposits, in Mineralium Deposita, vol. 56, n. 1, 1º gennaio 2021, pp. 179–204, DOI:10.1007/s00126-020-01014-3. URL consultato il 17 luglio 2023.
- ^ (EN) R. W. Shewman e L. A. Clark, Pentlandite phase relations in the Fe–Ni–S system and notes on the monosulfide solid solution, in Canadian Journal of Earth Sciences, vol. 7, n. 1, 1º febbraio 1970, pp. 67–85, DOI:10.1139/e70-005. URL consultato il 17 luglio 2023.
Bibliografia
modifica- (DE) Petr Korbel e Milan Novák, Mineralien Enzyklopädie, Eggolsheim, Nebel-Verlag GmbH, 2002, p. 26, ISBN 3-89555-076-0.
- (DE) Paul Ramdohr e Karl Hugo Strunz, Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie, 16ª ed., Ferdinand-Enke-Verlag, 1978, pp. 424-426, ISBN 3-432-82986-8.
- (DE) Martin Okrusch e Siegfried Matthes, Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde, 7ª ed., Berlino, Springer-Verlag, 2005, pp. 32, 33, 36-37, 242, ISBN 3-540-23812-3.
- (EN) Hugo Strunz e Ernest Henry Nickel, Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System, 9ª ed., Stoccarda, E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), 2001, ISBN 3-510-65188-X.
Altri progetti
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Collegamenti esterni
modifica- pentlandite, su sapere.it, De Agostini.
- (EN) pentlandite, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
- (EN) Pentlandite Mineral Data, su webmineral.com.
