Етрингит

Етрингит — воден минерал од калциум алуминиум сулфат со формула: . Тоа е безбоен до жолт минерал кој кристализира во тригоналниот систем. Призматичните кристали се типично безбојни, побелувајќи при делумна дехидрација. Тој е дел од групата етрингит која вклучува други сулфати како што се таумасит и бенторит.
1 Откривање и појава
Етрингит првпат е опишан во 1874 година од Ј. Леман, за појава во близина на вулканот Етрингер Белерберг, Етринген, Рајнска област-Пфалц, Германија. Се јавува во метаморфно изменет варовник во непосредна близина на магматски интрузивни карпи или во ксенолити. Исто така, се јавува како атмосферски кори на ларнит во формацијата Хатрурим во Израел. Се јавува поврзан со портландит, афвилит и хидрокалумит во Скот Хил, Ирска и со афвилит, хидрокалумит, мајенит и гипс во формацијата Хатрурим.Исто така, е забележан од каменоломот Цајлберг, Маролдсвајсах, Баварија; во Боасежур, во близина на Клермон-Феран, Пуи-де-Дом, Оверњ, Франција; рудникот Н'Чванинг, округ Куруман, покраина Кејп, Јужна Африка; во САД, пронајдени се појави во спурит -мервинит- гехленит на ниво 910 во каменоломот Комерцијал, Крестмор, округ Риверсајд, Калифорнија и во рудникот Лаки Кас, Томбстоун, Аризона.
Етрингит понекогаш се споменува во древната француска книжевност како Канделот или Кандлот.
2 Појавување во цемент
Во хемијата на бетонот, етрингитот е хексакалциум алуминат трисулфат хидрат, со општа формула кога е означен како оксиди:
:
или
: .
Етрингит се формира во хидрираниот портланд цементен систем како резултат на реакцијата на трикалциум алуминат со калциум сулфат, и двата присутни во Портланд цементот. :
Додавањето на гипс во клинкер за време на мелењето за да се добие кршен прав од Портланд цемент е од суштинско значење за да се избегне брзо стврднување на бетонот за време на неговата рана хидратација. Всушност, трикалциум алуминатот е најреактивната фаза од четирите главни минерални фази присутни во Портланд цементот (C<sub>3</sub>S, C<sub>2</sub>S, C<sub>3</sub>A,) и . Хидратацијата на C<sub>3</sub>A е многу егзотермна и се јавува многу брзо во свежата бетонска смеса бидејќи температурата брзо се зголемува со напредокот на реакцијата на хидратација. Ефектот на додавањето на гипс е да се поттикне формирањето на тенок непропустлив филм од етрингит на површината на C<sub>3</sub>A зрна, пасивизирајќи ја нивната површина, а со тоа забавувајќи ја нивната хидратација. Додавањето на гипс во портланд цементот е потребно за контрола на стврднувањето на бетонот.
Етрингит, најистакнатиот претставник на AFt фазите или, може да се синтетизира и во воден раствор со реакција на стехиометриски количини на калциум оксид, алуминиум оксид и сулфат.
Во цементниот систем, присуството на етрингит зависи од односот на калциум сулфат и трикалциум алуминат; кога овој сооднос е низок, етрингитот се формира за време на раната хидратација, а потоа се претвора во калциум алуминат моносулфат ( AFm фази или. Кога односот е среден, само дел од етрингитот се претвора во AFm и двата можат да коегзистираат, додека етрингитот веројатно нема да се претвори во AFm при високи соодноси.
Следните стандардни кратенки се употребуваат за означување на различните оксидни фази во цемент (CCN): width=30%
width=50%
:C = CaO
:S =
:A =
:F =
: =
width=50%
:H =
:K =
:N =
:m = mono
:t = tri
 
2.1 AFt и AFm фази
* AFt: кратенка за „алумина, железен оксид, трисупституиран“ или. Претставува група хидрати на калциум алуминат. AFt има општа формула каде што X претставува двојно наелектризиран анјон или, понекогаш, два единечно наелектризирани анјони. Етрингит е најчестиот и најистакнат член на групата AFt (X во овој случај означува сулфат), и честопати едноставно се нарекува трисулфат на алуминиум ферит (AFt).
* AFm: кратенка за „алумина, железен оксид, моносупституиран“ или. Претставува друга група хидрати на калциум алуминат со општа формула каде што X претставува еднократно наелектризиран анјон или „половина“ двојно наелектризиран анјон. X може да биде еден од многуте анјони. Најважните анјони вклучени во хидратацијата на портланд цементот се хидроксил, сулфат, и карбонат.
3 Структура
Минералот етрингит има структура која се протега паралелно со ''c-'' оската - иглената оска - во средината на овие две лежат сулфатните јони и молекули на вода, просторната група е P31c. Кристалниот систем на етрингит е тригонален, кристалите се издолжени и во иглеста форма, појавата на сраснување е честа, што влијае на меѓуколонскиот материјал. Првото кристалографско испитување со дифракција на Х-зраци ја направиле Банистер, Хеј и Бернал (1936), кои откриле дека кристалната единична ќелија е од шестоаголна форма со ''a'' = 11,26 и ''c'' = 21,48 со просторна група /mmc и ''Z'' = 2, каде што Z е број на формулни единици по единечна клетка. Од набљудувањата на дехидрацијата и хемиските формули, имало сугестии дека структурата е составена од и , меѓу нив лежат јони и молекули на вода. Следеле понатамошни рендгенски студии; имено Велин (1956) кој ја одредило кристалната структура на таумазитот, и Бесјак и Јелениќ (1966) кои дадоле потврда за структурната природа на етрингитот.
Примерок од етрингит извлечен од Скот Хил бил анализиран од Ц.Е. Тили, кристалот бил , со специфична тежина од , поседувал пет призмични површини во форма ''m'' {10 0} и мала површина ''a'' {11 0}, без пирамидални или базални површини. При дифракција на Х-зраци, Лауеовиот дијаграм по должината на ''c'' -оската открил шестоаголна оска со вертикални рамнини на симетрија, оваа истражување покажала дека структурата има шестоаголна, а не ромбоедарска решетка. Понатамошни студии спроведени на синтетички етрингит со употреба на дифракција на Х-зраци и прашкаста дифракција ги потврдиле претходните претпоставки и анализи.
По анализата на структурата и на етрингитот и на таумазитот, било заклучено дека двата минерали имаат шестоаголни структури, но различни просторни групи.
Кристалите на етрингит имаат P31c со a = 11,224 Å, c = 21.108 Å, додека кристалите на таумазит спаѓаат во просторната група P6<sub>3</sub> со a = 11,04 Å, c = 10,39 Å. Иако овие два минерали формираат цврст раствор, разликата во просторните групи води до дисконтинуитети во параметрите на единичните ќелии. Разликите помеѓу структурите на етрингит и таумазит произлегуваат од колоните на катјони и анјони. Колоните на катјони на етрингит се составени од , кои се движат паралелно со ''c'' -оската, а другите колони од сулфатни анјони и молекули на вода во канали паралелни со овие колони. Спротивно на тоа, таумазитот што содржи хексакоординиран силициумски комплекс од (ретка октаедарска конфигурација за Si) се состои од цилиндрична колона од во ''c'' -оската, со сулфатни и карбонатни анјони во каналите помеѓу овие колони кои исто така содржат молекули на вода.
4 Понатамошни истражувања
Тековните истражувања за етрингитот и минералите од цементната фаза се спроведуваат за да се пронајдат нови начини за имобилизација на отровни анјони (на пр. борат, селенат и арсенат) и тешки метали за да се избегне нивно дисперзирање во почвите и животната средина; ова може да се постигне со употреба на соодветни цементни фази чија кристална решетка може да ги смести овие елементи. На пример, имобилизацијата на бакарот при висока pH вредност може да се постигне преку формирање на CSH /CAH и етрингит. Кристалната структура на етрингитот Ca<sub>6</sub>Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>(OH)<sub>12</sub>·26H<sub>2</sub>O може да вклучува различни двовалентни јони: Cu<sup>2+</sup>, Pb<sup>2+</sup>, Cd<sup>2+</sup> и Zn<sup>2+</sup>, кои можат да го заменат Ca<sup>2+</sup>.