Un nouveau minéral aux propriétés uniques découvert dans la lave d'un volcan

Lors de recherches effectuées dans les coulées de lave du volcan Tolbachik, dans la péninsule du Kamtchatka, en Russie, des chercheurs ont découvert un minéral inédit. Baptisé pétrovite, ce minéral possède des caractéristiques intéressantes, notamment dans la perspective de fabrication de batteries sodium-ion.

C’est sa conductivité ionique qui peut s’avérer intéressante pour la conception de ces batteries.

Cependant, les quantités de minéral retrouvées sur ce site ne laissent que peu d’espoir sur ce sujet. L’une des solutions pourrait être de synthétiser un composé de la même structure que ce minéral en laboratoire.

SOURCE

la pétrovite

Et voilà, comme d'habitude, on juge de la valeur de quelque chose à son utilité.

"L'utile est changeant, seul l'honnête est permanent." Montaigne

La pétrovite, tel est le nom accordé par des scientifiques de l’Université d’État de Saint-Pétersbourg à un minéral récemment découvert sur la péninsule du Kamtchatka, en Extrême-Orient russe, révèle sur son site l’établissement.

Étudiant depuis de nombreuses décennies les cônes de scories ainsi que les coulées de lave de cette région connue pour ses centaines de volcans, ils ont en effet réalisé la découverte de ce minéral se caractérisant par des globes de cristaux bleus comprenant des inclusions gazeuses.

Cette trouvaille a été effectuée près du volcan Tolbatchik qui, suite à deux importantes éruptions en 1975-1976 et 2012-2013, a permis la formation d’une large variété minéralogique. La pétrovite (de formule (Na10CaCu2(SO4)8)) n’est d’ailleurs pas le seul minéral à avoir été mis au jour au cours des dernières années, les chercheurs en ayant identifié plusieurs dizaines. Celui-ci, cependant, se distingue par une composition inédite.

« L’atome de cuivre dans la structure cristalline de la pétrovite possède une inhabituelle et très rare disposition de sept atomes d’oxygène », a précisé Stanislav Filatov de l’Université, ajoutant que les composés arborant ce trait se comptent sur les doigts d’une main.

Ce nouveau minéral est en réalité constitué d'atomes d'oxygène, de soufre, de sodium et de cuivre, qui forment une structure poreuse. Ces pores sont reliés les uns aux autres par des canaux qui permettent aux ions sodium de se déplacer. Selon les spécialistes, la pétrovite pourrait ainsi, à terme, trouver une utilité industrielle en tant que matériau cathodique pour batteries.

Un autre minerai apparenté, la saranchinaïte Na2Cu(SO4)2, avait déjà été découvert et identifié dans la même région, en 2017-2018; de maille monoclinique, elle présente une structure tout à fait inhabituelle dans laquelle les ions cuivriques (Cu2+) se situent à l'intérieur d'un polyèdre irrégulier dont les 7 sommets sont occupés par un atome d'oxygène.

Les polyèdres centrés (CuO7) s'incorporent à une structure plus complexe chargée [Cu4(SO4)8]8– ; les ions sodium (Na+) occupent des lacunes du réseau cristallin.

https://www.cambridge.org/core/journals/mineralogical-magazine/article/abs/saranchinaite-na2cuso42-a-new-exhalative-mineral-from-tolbachik-volcano-kamchatka-russia-and-a-product-of-the-reversible-dehydration-of-krohnkite-na2cuso42h2o2/9660E7A7E2E2DACEFE83CFC6591FEFA6#

On retrouve la même particularité structurale dans la pétrovite.

Un article bien documenté et de belles photos dans Sciences et Avenir:

https://www.sciencesetavenir.fr/fondamental/materiaux/un-nouveau-mineral-aux-proprietes-etonnantes-decouvert-en-russie_149253

Qui sait, on en retrouvera peut-être sur une autre planète, un jour?

Il y a 5 heures, sovenka a dit :

Lors de recherches effectuées dans les coulées de lave du volcan Tolbachik, dans la péninsule du Kamtchatka, en Russie, des chercheurs ont découvert un minéral inédit. Baptisé pétrovite, ce minéral possède des caractéristiques intéressantes, notamment dans la perspective de fabrication de batteries sodium-ion.

C’est sa conductivité ionique qui peut s’avérer intéressante pour la conception de ces batteries.

Cependant, les quantités de minéral retrouvées sur ce site ne laissent que peu d’espoir sur ce sujet. L’une des solutions pourrait être de synthétiser un composé de la même structure que ce minéral en laboratoire.

SOURCE

la pétrovite

 

On pourrait croire à une erreur quelque part ! 

Une confusion entre "pétrovite" et "pérovskite" ?

les géologues et minéralogistes connaissent bien la pérovskite de formule CaTiO3 qui est du titanate de calcium.

Cette substance intégrée dans les cellules photovoltaïques en augmentent leur rendement. Ce minéral est aussi très étudié pour la fabrication de batteries électriques à haut rendement.

L'article cité en référence fait allusion à un composé complexe et inconnu du cuivre sans doute un oxysulfure de sodium et cuivre.

il y a 38 minutes, Répy a dit :

L'article cité en référence fait allusion à un composé complexe et inconnu du cuivre sans doute un oxysulfure de sodium et cuivre.

Sur le nom, aucune erreur: il s'agit d'un nouveau minerai (de formule Na10CaCu2(SO4)8) que l'on peut considérer comme un sulfate ternaire de sodium, de calcium et de cuivre:

Le texte recopié contenait une erreur de traduction (sulfur = soufre ≠ sulfide = sulfure) que j'ai corrigée.

Un oxysulfure contiendrait les anions monoatomiques (O2-) et (S2-).

Le motif cristallin représenté ci-dessous est celui de la saranchinaïte Na₂Cu(SO₄)_{2 :}

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.cgd.8b01658

On y voit que le type de coordination (CuO7) réalisé autour de l'ion central (Cu2+) dérive de celui de la pyramide à base carrée (CuO4O) par adjonction de 2 sommets, qui la transforme en bipyramide déformée à base pentagonale.

Moi je n'en retiendrai que sa belle couleur bleue 

Il y a 5 heures, sovenka a dit :

Moi je n'en retiendrai que sa belle couleur bleue

La coloration bleu-vert, très profonde, apparaît déjà dans les solutions aqueuses contenant l'ion (Cu2+), et se retrouve dans un certains nombre de minerais ou pierres précieuses contenant l'élément dans le même état d'oxydation (+II): malachite, azurite, atacamite, brochantite, chrysocolle ...

il y a 16 minutes, Hérisson_ a dit :

La coloration bleu-vert, très profonde, apparaît déjà dans les solutions aqueuses contenant l'ion (Cu2+), et se retrouve dans un certains nombre de minerais ou pierres précieuses contenant l'élément dans le même état d'oxydation (+II): malachite, azurite, atacamite, brochantite, chrysocolle ...

Le sulfate de cuivre CuSO4 est blanc quand il est pur.

Mais dès qu'il absorbe 5 molécules d'eau il prend une belle couleur bleu turquoise comme sur la photo.

Le sulfate de cuivre (II) (CuSO4), le fluorure de cuivre (II) (CuF2) anhydres sont incolores; l'oxyde cuivrique (CuO, ténorite) noir, le chlorure (CuCl2) vert; la plupart des autre minéraux (hydroxydes, carbonates, ...) présentent la coloration bleue connue des gemmologues.

La coloration de ces substances provient de l'absorption d'une partie de la lumière visible par le cation (Cu2+), dont l'un des électrons (3d) peut passer de l'une des orbitales atomiques de plus basse énergie (3dxy, 3dyz, 3dzx) à celle de plus haute énergie (3dx²-y²) occupée par un seul électron.

Ainsi une solution aqueuse de sulfate cuivrique présente une coloration bleue due à la présence d'une bande d'absorption juste au delà du rouge, l'absorbance maximale se situant à λmax = 810 nm:

Le spectre d'absorption peut être modifié par déplacement ou intensification de la bande; la couleur vire au bleu profond par introduction dans le milieu d'ammoniac concentré (NH3), au vert par introduction d'acide chlorhydrique (HCl) ou de chlorure de sodium (NaCl); il apparaît alors de nouvelles espèces qui remplacent le cation hydraté initialement présent:

Cu(NH₃)₄²⁺ , CuCl₂ , CuCl₃^-

D'une manière plus générale, on observe au niveau du cation (Cu2+) une démultiplication des niveaux (3d), dont la nouvelle répartition dépend de la nature des entités (anions, molécules) entourant immédiatement le cation, ainsi que de leur disposition géométrique:

Ceci explique la diversité des teintes observées pour les substances dérivées du cuivre (II).

Le bleu reste la couleur dominante des minerais cuivriques, contenant le cation (Cu2+).