Апатит

Апатит — это группа фосфатов. полезные ископаемые обычно встречается в различных геологических средах. Это важный минерал из-за его роли в формировании костей и зубов у живых организмов, а также используется как источник фосфора для удобрений. Апатит обычно образуется в различных цветах, включая зеленый, желтый, синий и бесцветный. Он может быть прозрачным или непрозрачным, а его кристаллы часто имеют шестиугольную или призматическую форму.

Историческое значение и открытие: Название «апатит» происходит от греческого слова «apatao», что означает «обманывать», из-за его сходства с другими минералами, такими как перидот и берилл, что часто приводило к путанице среди ранних минералогов. Апатит был известен с древности, но только в 19 веке ученые смогли четко идентифицировать и отличить его от других минералов.

Химическая формула (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)): Химическая формула апатита может немного меняться в зависимости от присутствия различных элементов. Наиболее распространенной формой апатита является фосфат кальция с общей формулой:

• Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)

Эта формула отражает наличие кальция (Ca), фосфатных групп (PO₄) и различных галогенидных ионов, таких как фторид (F), хлорид (Cl) или гидроксид (OH). Эти вариации приводят к образованию различных типов апатитовых минералов, включая фторапатит, хлорапатит и гидроксиапатит, каждый из которых отличается своим галогенидным составом.

Виды апатита

Апатит — это группа фосфатных минералов, которые можно классифицировать на основе галогенидного компонента, присутствующего в их структуре. Основными типами апатита являются:

1. Фторапатит (Ca₅(PO₄)₃F)
   • Химический состав: Фосфат кальция с фторидом (F) в качестве галогенида.
   • Характеристики: Фторапатит — наиболее распространенная форма апатита, встречающаяся в природе. Он очень устойчив к выветривание и является основным компонентом костей и зубов у людей и животных. Этот тип также широко используется в производстве удобрений.
   • Вхождение: Найти в Магматические породы, а также в осадочных и метаморфических средах.
   • Значение: Это важный источник фтора и фосфора.
2. Хлорапатит (Ca₅(PO₄)₃Cl)
   • Химический состав: Фосфат кальция с хлоридом (Cl) в качестве галогенида.
   • Характеристики: Хлорапатит встречается реже, чем фторапатит. Его свойства схожи с фторапатитом, но он менее устойчив к выветриванию. Ион хлорида в структуре придает ему особые характеристики по сравнению с фторидной формой.
   • Вхождение: Его можно найти в определенных метаморфических пород и в магматических депозиты.
   • Значение: Менее распространен, но важен в геологических исследованиях и определенных минералогических контекстах.
3. Гидроксиапатит (Ca₅(PO₄)₃OH)
   • Химический состав: Фосфат кальция с гидроксидом (ОН) в качестве галогенида.
   • Характеристики: Гидроксиапатит — основной минерал, содержащийся в костях и зубах человека и животных. Он встречается в природе и является наиболее стабильной формой апатита в нормальных условиях.
   • Вхождение: Распространен в биологических системах и находится в костях и зубах позвоночных. Он также встречается в некоторых осадочные породы и как продукт геологических процессов.
   • Значение: Гидроксиапатит используется в медицине и стоматологии, в частности для костной пластики и зубных имплантатов.
4. Марганец Апатит (Ca₅(PO₄)₃(Mn))
   • Химический состав: Похож на другие апатиты, но в его структуре кальций заменен марганцем (Mn).
   • Характеристики: Этот тип часто окрашен из-за присутствия марганца и может иметь оттенки фиолетового, розового или красного.
   • Вхождение: Найден в метаморфических горные породы и некоторые магматические отложения, особенно в районах с высоким содержанием марганца.
5. Карбонат-апатит (Ca₅(PO₄)₃(CO₃))
   • Химический состав: Фосфат кальция с ионами карбоната (CO₃) вместо некоторых фосфатных групп.
   • Характеристики: Этот тип апатита встречается с карбонатными замещениями, которые могут влиять на его кристаллическую структуру и свойства. Он может появляться в белых или кремовых формах.
   • Вхождение: Распространен в осадочных породах и биогенных материалах, в том числе ископаемые и немного костного материала.

Каждый из этих типов апатита может иметь различные свойства, применение и распространение в природе, что делает их значимыми как с геологической, так и с биологической точки зрения.

Физические свойства апатита

Апатит — это группа минералов с различными физическими свойствами в зависимости от его типа (фторапатит, хлорапатит, гидроксиапатит и т. д.), но существует несколько ключевых физических характеристик, которые обычно наблюдаются в большинстве образцов апатита:

1. Цвет:
   • Апатит может встречаться в широком диапазоне цветов, включая зеленый, желтый, синий, бесцветный, коричневый, фиолетовый и даже розовый. Цвет зависит от конкретного типа апатита и наличия следов элементов или примесей.
   • Часто встречающиеся цвета: Зеленый (наиболее распространенный), желтый и голубоватый оттенки.
2. Прозрачность:
   • Апатит может быть прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным. Прозрачные образцы часто используются в драгоценных камнях, в то время как непрозрачные формы чаще встречаются в природных месторождения полезных ископаемых.
3. Блеск:
   • Блеск апатита обычно стекловидный (похожий на стекло) или жирный когда он не сформирован должным образом. Поверхность иногда может казаться тусклой в зависимости от качества кристалла и воздействия окружающей среды.
4. Твердость:
   • Апатит имеет Твёрдость по шкале Мооса 5, что означает, что он относительно мягкий по сравнению с другими минералами, такими как кварц (7) но тверже, чем многие другие распространенные минералы, такие как гипс (2) или кальцит (3).
   • Благодаря своей твердости апатит легко царапается более твердыми минералами, но при этом остается прочным и пригодным для использования в определенных целях, например, в качестве драгоценных камней или удобрений.
5. Расщепление:
   • Апатитовые экспонаты несовершенное расщепление in Одно направление. Это означает, что он может раскалываться по определенным плоскостям, но спайность не такая совершенная, как у таких минералов, как маленький or полевой шпат. Раскол может привести к образованию неровных, грубых трещин, которые могут повлиять на внешний вид кристаллов апатита.
6. Перелом:
   • Когда апатит трескается, он обычно ломается с раковистый (раковинный) излом, особенно если это более твердый или хорошо сформированный кристалл. Поверхности излома могут быть гладкими или неровными в зависимости от типа излома.
7. Плотность:
   • Апатит имеет относительно низкая или средняя плотность, обычно колеблется между 3.1 и 3.2 г/см³. Эта плотность немного варьируется в зависимости от присутствия различных галогенидов или примесей в структуре.
8. Кристаллическая система:
   • Кристаллы апатита относятся к гексагональная кристаллическая система, что означает, что они часто образуют призматический Кристаллы, которые могут выглядеть как тонкие стержни или призмы, обычно с шестиугольным поперечным сечением. Кристаллы обычно удлиненные и могут образовывать агрегаты, такие как кластеры или массы.
9. Удельный вес:
   • Удельный вес апатита обычно колеблется в пределах 3.1 - 3.2. Это показывает, насколько плотнее апатит по сравнению с водой.
10. Магнетизм:
    • Апатит - это немагнитный, то есть он не проявляет магнитных свойств в нормальных условиях. Однако, определенные образцы апатита с определенными примесями могут демонстрировать слабое магнитное поведение.
11. Показатель преломления:
    • Апатит имеет показатель преломления около 1.63 - 1.64, что относительно мало, но заметно при использовании в драгоценных камнях и огранке в виде граненых камней.

Геологическое залегание апатита

Апатит — широко распространенный минерал, который можно найти в различных геологических средах. Он образуется в различных условиях: от магматических до осадочных и метаморфических. Вот обзор того, где и как встречается апатит:

1. Магматические породы:
   • Апатит обычно встречается в Магматические породы, особенно в граниты, базальты и сиениты. В этих породах апатит обычно образуется как первичный акцессорный минерал, часто кристаллизуясь из остывающей магмы.
   • Апатит образуется в виде небольших кристаллов внутри матрицы породы, обычно в виде призматических или игольчатых структур.
   • гранит и габбро являются примерами магматических пород, которые часто содержат апатит. Эти породы, особенно те, которые содержат большое количество фосфора, могут содержать значительные количества апатита.
2. Метаморфических пород:
   • Апатит также можно найти в метаморфических пород, где он образуется при перекристаллизации минералов в условиях высокого давления и температуры.
   • In мрамора, сланцы и гнейсы, апатит часто возникает в результате метаморфизма богатых фосфором пород, таких как фосфатсодержащие известняки.
   • Он также может образовываться как вторичный минерал во время изменение первичных фосфатных месторождений, особенно в регионах, подвергающихся высокому метаморфизму.
3. Осадочные породы:
   • Апатит присутствует в некоторых осадочные породы и часто встречается в фосфорит or месторождения фосфоритов. Эти отложения образуются, когда богатые фосфором материалы, такие как органические вещества или кости, со временем концентрируются в процессах эрозия и седиментация.
   • Богатые апатитом отложения обычно залегают в мелководных морских условиях, где органический материал накапливается и подвергается химическим изменениям.
   • Фосфоритовые пласты являются важными источниками фосфата, а апатит, обнаруженный в этих пластах, часто богат фторапатитовой or гидроксиапачу.
   • Месторождения фосфоритов разрабатываются из-за высокого содержания фосфора, который используется для производства удобрений.
4. Биологические отложения:
   • Апатит также образуется в биологические системы. Он является основным компонентом костей и зубов позвоночных, что делает его важным минералом для понимания геологии жизни и летописи окаменелостей.
   • В морских организмах апатит встречается как часть известковый раковины некоторых морских животных, особенно Рыбные кости и морские беспозвоночные.
5. Гидротермальная среда:
   • Апатит также может образовываться в гидротермальные вены и отложения горячих источников. Эти отложения возникают, когда горячие, богатые минералами жидкости взаимодействуют с окружающими породами, что приводит к осаждению апатита вместе с другими минералами, такими как кальцит, кварц или барит.
   • Апатит может быть частью минерализации в гидротермальный рудные месторождения, особенно там, где присутствуют фосфорсодержащие жидкости.
6. Метеориты:
   • В редких случаях апатит был обнаружен в Метеоритыконкретно в углеродистые хондриты. Эти внеземные породы содержат апатит в качестве части своего минерального состава, что дает подсказки о ранней Солнечной системе и процессах, связанных с образованием планет и других небесных тел.

Глобальное распределение апатита

• Канада, Россия и Марокко входят в число ведущих мировых производителей фосфоритная руда, который содержит значительное количество апатита.
• Флорида (США) и расширение Китай также являются значительными источниками апатита в форме фосфорит депозиты.
• Индия и Бразилия ведут крупные операции по добыче фосфатов, что еще больше способствует доступности апатита во всем мире.

Экономическое значение

Месторождение апатита в фосфатные отложения делает его жизненно важным минералом в мировой экономике, особенно для производства удобрения. Фосфор, извлеченный из апатита, является ключевым ингредиентом удобрений, необходимых для сельского хозяйства. Фосфатные месторождения часто разрабатываются непосредственно из-за содержания в них апатита, который затем перерабатывается для извлечения фосфора для сельскохозяйственного использования.

Апатит также важен в геохронология, Где уран а изотопы тория, присутствующие в некоторых минералах апатита, используются для датирования горных пород и минералов.

Использование апатита

Апатит — универсальный минерал с широким спектром применения, как в промышленности, так и в биологическом контексте. Его основные области применения связаны с содержанием фосфора, но он также имеет значение в других областях, включая геологию и технологию.

1. Удобрения:

• Основное использование: Наиболее значимое применение апатита — производство фосфорные удобрения. Апатит является основным источником фосфора, необходимого питательного вещества для роста растений.
• Добыча фосфорита: Апатит-богатый фосфоритовые месторождения добываются и перерабатываются для производства фосфорная кислота, который затем используется для создания различных форм фосфорных удобрений, таких как суперфосфат и тройной суперфосфат.
• Глобальный спрос: Поскольку фосфор является критически важным питательным веществом для производства сельскохозяйственных культур, удобрения на основе апатита имеют решающее значение для мирового сельского хозяйства. Спрос на фосфатные удобрения стимулирует большую часть добычи и переработки апатита во всем мире.

2. Корм ​​для животных:

• Фосфор также является важным компонентом питания животных. Апатит иногда перерабатывается и включается в корма для животных для обеспечения организма фосфором, необходимым для роста костей, передачи энергии и общего состояния здоровья.
• Такое использование особенно актуально в регионах, где наблюдается дефицит фосфатов в местном сырье.

3. Производство фосфорной кислоты:

• Промышленное применение: Апатит используется для производства фосфорная кислота через процесс под названием производство фосфорной кислоты мокрым способом. Фосфорная кислота является ключевым ингредиентом в различных промышленных процессах, таких как производство моющих средств, пищевых добавок и очистка воды.
• Фосфорная кислота также используется для производства высококачественных фосфорных химикатов, таких как фосфаты используется в моющих средствах, антипиренах и химикатах для очистки воды.

4. Производство фосфорных соединений:

• Апатит является ключевым сырьем для производства ряда соединения фосфора, в том числе:
  • Фосфат кальция (используется в керамике, стоматологических изделиях и пищевых добавках).
  • Фосфорная кислота (используется в удобрениях, пищевой промышленности и чистящих средствах).
  • Трикальцийфосфат (используется в пищевых добавках и в качестве пищевой добавки).
  • Фосфатные соли (используется во многих промышленных и бытовых целях).

5. Драгоценные камни и ювелирные изделия:

• Апатит как драгоценный камень: Хотя он и не так распространен, как другие драгоценные камни, апатит иногда разрезается и полируется для использования в драгоценными камнямиПрозрачные или слегка окрашенные образцы ценятся за стеклянный блеск и яркие цвета, особенно оттенки синего и зеленого.
• Использование ювелирных изделий: Ограненный в виде ограненных камней апатит можно использовать в кольцах, серьгах и подвесках. Однако из-за своей относительно низкой твердости (5 по шкале Шкала Мооса), он не такой прочный, как другие драгоценные камни, такие как сапфир or алмаз.

6. Биологическое применение:

• Костные и стоматологические материалы:
  • гидроксиапачу (форма апатита) является ключевым компонентом кость и зубы в организме человека и животных. Структура этого минерала очень похожа на неорганическую часть костей и эмали, что делает его критически важным в биологических системах.
  • Синтетический гидроксиапачу используется в медицинские применения, например, при производстве костные трансплантаты, дентальных имплантатови другие протезные устройства. Его биосовместимость позволяет ему хорошо соединяться с натуральной костью, облегчая заживление и интеграцию.
• Инженерия костной ткани: гидроксиапачу также широко используется в инженерия костной ткани как материал-каркас для выращивания новых костных тканей. Его использование в регенеративная медицина помогает в восстановлении или замене поврежденных костей.

7. Геологические и геммологические исследования:

• Геохронология: Апатит полезен в геохронология для датирования горных пород и минералов. Кристаллы апатита могут содержать следовые количества уран и торий, которые со временем распадаются, что позволяет ученым оценить возраст породы, в которой они обнаружены, путем измерения треки деления or (У-Т)/Он встречается методы.
• Геммологические исследования: Апатит изучается в геммологии за его свойства как драгоценного камня, помогающие определить его ценность и характеристики по сравнению с другими минералами.

8. Производство керамических изделий:

• Фосфат кальция полученный из апатита используется в производстве керамические материалы, в частности, при создании фарфор и высокоэффективная керамика. Эта керамика может использоваться в различных промышленных приложениях, включая покрытия, электронику и изоляционные материалы.

9. Очистка воды:

• Соединения на основе фосфата: Производные апатита иногда используются в очистка воды, Например, фосфатные соединения добавляются в муниципальные и промышленные системы водоснабжения для предотвращения коррозии и образования накипи в трубах и оборудовании.

10. Другие различные виды использования:

• Пигменты и краски: Некоторые формы апатита, в частности фосфатные соли, используются при производстве Пигменты и краски. Красители могут использоваться в различных промышленных и художественных целях.
• Источник фторида: Фторапатит, содержащий фторид, также может быть источником фторида для соединения на основе фтора используется в Зубная паста и фторирование воды.

Апатит — это важный минерал с широким спектром применения: от его основной роли в производстве удобрений до его применения в медицине, промышленности и даже ювелирном деле. Его универсальность и критическая роль в биологических и промышленных процессах делают его одним из важнейших минералов в современном мире.

фосфатной породы

Фосфатная порода и фосфорит — это названия осадочных пород, которые содержат не менее 15–20 % фосфата по весу. Содержание фосфора в этих породах в основном обусловлено наличием апатитовых минералов.

Использование апатита в качестве фосфатной породы

• Большая часть фосфоритов, добываемых во всем мире, используется для производства фосфорных удобрений. Он также используется для производства кормовых добавок для животных, фосфорной кислоты, элементарного фосфора и фосфатных соединений для химической промышленности.
• Китай является крупнейшим производителем фосфатной руды, произведя около 100 миллионов тонн в 2014 году. Соединенные Штаты, Россия, Марокко и Западная Сахара также являются крупными производителями фосфатов.
• Более 75% мировых запасов фосфоритов находится в Марокко и Западной Сахаре.

Часто задаваемые вопросы по апатиту

Для чего используется апатит?

Апатит используется в различных областях, включая сельское хозяйство, промышленность, медицину и научные исследования. Это основной источник фосфата, который используется в удобрениях, а также в производстве фосфорной кислоты, керамики, зубных имплантатов и ювелирных изделий.

Каковы физические свойства апатита?

Апатит обычно имеет зеленый, коричневый, синий или желтый цвет и имеет твердость 5 по шкале Мооса. Он имеет удельный вес от 3.2 до 3.4 и обычно имеет гексагональную кристаллическую структуру.

Где добывают апатит?

Апатит встречается во многих местах по всему миру, включая Канаду, Бразилию, Россию и Мадагаскар. Это может происходить в различных геологических средах, таких как магматические породы, осадочные породы и гидротермальные жилы.

Является ли апатит радиоактивным?

Некоторые апатиты могут быть радиоактивными, особенно если они содержат следовые количества урана или других радиоактивных элементов. Однако не все апатиты радиоактивны, и их радиоактивность может варьироваться в зависимости от конкретного местоположения и состава минерала.

Каков химический состав апатита?

Апатит имеет сложный химический состав, который может варьироваться в зависимости от конкретного типа апатита. Основная формула апатита — Ca5(PO4)3X, где X может быть любым из нескольких ионов, включая OH-, F-, Cl- или их комбинацию. Апатит также может содержать различные микроэлементы и примеси, которые могут повлиять на его свойства и поведение.

Рекомендации

• Хобарт М. Кинг (2018) Апатит, фосфорит и фосфатная порода https://geology.com/minerals/apatite.shtml
• Рыночная цена, https://roughmarket.com/apatite/
• Арем, Дж., Э., Смигель, Б. (2018) Стоимость апатита, цена и информация о ювелирных изделиях, Международное общество драгоценных камней.
• Вильяльба, Г., Айрес, Р., У., Шредер, Х. (2008). «Учет фтора: производство, использование и потери». Журнал промышленной экологии.
• Геологическая служба США, Обзоры полезных ископаемых, доступно на http://minerals. usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/index.html#mcs проверено 19 апреля 2013 г.).