Парамонтрозеит

Парамонтрозеит (V<sup>4+</sup>O<sub>2</sub>) — релативно редок орторомпски минерал од групата на ванадиум оксид во рамсделитната група. Синтетичкиот парамонтрозеит може да има примена во медицината, батериите и електрониката.
1 Име
Името ''парамонтрозеит'' потекнува од грчкиот збор ''παρα'' (para), што значи „близу“, и , сроден минерал.
Името е избрано поради параморфната врска на минералот со матичниот минерал монтрозеит. Монтрозеит е именуван по округот Монтроз, Колорадо, САД, каде што првпат бил пронајден.
Имиња на други јазици вклучуваат ''Paramontroseit'' (германски), ''paramontroseita'' (шпански), ''парамонтрозеит'' (руски) и 副黑钒矿 副黑铁钒矿 (кинески). Синоними се База на неоргански кристални структури (ICSD) 22303 и Датотека за прашкаста дифракција (PDF) 25-1003.
2 Појава
Парамонтрозеит е поврзан со монтрозеит и . Се наоѓа во релативно неоксидаирани ураниум–ванадиумски руди од типот на висорамнината Колорадо во песочник. Типската локација е рудникот Битер Крек, долината Парадокс, округот Ураван, округ Монтроз, Колорадо, САД.
Во САД е пронајден во округот Монтроз, Колорадо, округот Сан Мигел, Колорадо, Меса, Колорадо, округот Емери, Јута, округот Апачи, Аризона, округот Мекинли, Ново Мексико и округот Фол Ривер, Јужна Дакота. Исто така е пријавен од места во Чешка, покраината Мендоса, Аргентина и рудникот за ураниум Мунана во близина на Франсвил, Габон.
Парамонтрозеит бил пронајден и во изданок на ранчот Ван Ирвин во Вајоминг, САД, поврзан со сулфиди во црвен песочник. Се наоѓа во зона каде песочникот ја менува бојата од црвена во сива. Црниот парамонтрозеит ги цементира зрната песок во нодуларни маси што опфаќаат помали маси на пирит. Неправилните конкрециони маси достигнуваат до во пречник. Ванадиумовите соли им даваат зеленкаста обвивка на изложените површини од овие маси. Масите се аномално радиоактивни, а околниот песочник е слабо радиоактивен. Радиоактивноста главно е предизвикана од ситни зрнца на кофинит во парамонтрозеитот. Кога се полира пресек, парамонтрозеитот целосно ги исполнува празнините меѓу зрната песок.
Многу е мек и има сива боја малку посветла од кварцносива. Покажува силен анизотропизам и многу светли повеќебојни внатрешни рефлексии.
Наслаги од монтрозеит (V,Fe)OOH и парамонтрозеит VO<sub>2</sub> биле пронајдени во горнојурската Морисонова Формација на висорамнината Колорадо. Од [дифракциските карактеристики на парамонтрозеитот се чини дека постојат две различни генерации: примарен парамонтрозеит со добра кристална структура и производ од оксидација на монтрозеит со слаба кристална структура. Парамонтрозеитот во овој регион припаѓа меѓу неутралните минерали во средниот опсег на валентност на ванадиумот (+4), над примарната руда на монтрозеит (+3), но под минерали како карнотит (+5) и паскоит (+5).
3 Животен циклус
Парамонтрозеит е метастабилна форма на ванадиум диоксид (VO<sub>2</sub>) што настанува со оксидација на монтрозеит. Се формира со дехидрогенација на монтрозеит. Се смета дека парамонтрозеит е најчестиот почетен производ при оксидација на монтрозеит. Главната разлика меѓу кристалните структури на двата минерала е што растојанието кислород–кислород се зголемува од 2.63Å кај монтрозеит на 3.87Å кај парамонтрозеит поради губењето на водородот кај вториот. Растојанијата ванадиум–кислород се исто така нешто пократки кај парамонтрозеит отколку кај монтрозеит, како што се очекува кога ванадиумот се оксидира од +3 на +4 при отстранување на водородот.
Монтрозеитот, VO(OH), се таложи во кристални маси во матрица од песочник преку непознат процес. Обично железото го заменува дел од ванадиумот. Кислородот од воздухот или подземните води потоа го оксидира кристализираниот монтрозеит на температури под 50 °C преку реакцијата: :2VO(OH) + O<sub>2</sub> →2VO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
За време на процесот на измена во цврста состојба, атомите на водород мигрираат низ кристалната структура кон површината, каде што се комбинираат со кислород. Во процесот има мало поместување во кристалната структура, но структурата останува зачувана. Врските ванадиум–кислород не се раскинати и хексагоналната густо спакувана рамка на кислород не е нарушена. Во некои случаи може да постои меѓуфаза „дифузна A“. Процесот со кој монтрозеитот се преобразува во парамонтрозеит изгледа аналоген на процесите магнетит → магхемит, лепидокроцит → магхемит и гетит → хематит.
Парамонтрозеит не е стабилен и се уништува со изветвување, заменувајќи се со минерали од типот на корвузит. Парамонтрозеит реагира во неутрални или кисели услови и формира повеќе соединенија како ванадил ванадат и метални ванадати како хеветит, хамерит, паскоит и росит. Парамонтрозеит може да се раствори во слабо алкални услови, а потоа да се комбинира со Ca<sup>++</sup> за да формира :
:4VO<sub>2</sub> + 2OH<sup>−</sup> + Ca<sup>++</sup> → CaV<sub>4</sub>O<sub>9</sub> + H<sub>2</sub>O
4 Можни примени
Автофагија е процес на клеточна деградација кој е суштински за одржување на хомеостазата на клетките. Често се смета дека кога автофагозомите инкапсулираат и заробуваат неоргански наночестички, тие можеби не се способни да ги разградат и благосостојбата на клетката може да биде загрозена. Сепак, експериментите покажале дека нанокристалите на парамонтрозеит предизвикуваат цитопротективна автофагија во култивирани HeLa клетки.
Можно е ова да има вредност во терапии.
Микросфери од монтрозеит и парамонтрозеит се синтетизирани со хидротермална карбонизација на сахароза и калцинирани за да формираат V<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-VO<sub>2</sub>-C јадро-обвивка микросфери. Овие експериментално се користени како катодни материјали за литиум-јонска батерија. Ј. Ху и соработниците од Универзитетот за наука и технологија на Кина покажале дека синтетичкиот монтрозеит VOOH со шупливи структури може топохемиски да се претвори во парамонтрозеит без промена на големината и изгледот на структурите. И двете форми имаат потенцијал во литиум-јонските батерии како анодни материјали.
Моноклинскиот кристален систем на ванадиум диоксид VO<sub>2</sub>(M) има потенцијално голема вредност за примени како интелигентни температурни сензори и паметни прозорци. Класичната преобразба во цврста состојба од прекурсори на ванадиум до рутил VO<sub>2</sub>(R) е бавна и скапа. Преобразбата од гетит VOOH до синтетички „парамонтрозеит“ VO<sub>2</sub> до посакуваниот моноклиничен VO<sub>2</sub>(M) ветува значително намалување на трошоците и времето.
5 Класификација
Парамонтрозеит првпат бил опишан пред 1959 година. Тој е член на Рамсделитската група. Класифициран е како што следува:
*Strunz 8-мо издание: 4/F.08-30.
*Никел-Штрунцова класификација 10-то издание: 4.DB.15a
*Dana 8-мо издание: 4.4.11.1
*Hey's CIM Reference: 7.12.3
6 Својства
6.1 Физички
Физичките својства на парамонтрозеит вклучуваат:
Емпириска формула, V<sup>4+</sup>O<sub>2</sub>
Хемиска формула, VO<sub>2</sub>
Молекуларна маса, 82.94 gm (61.42% ванадиум и 38.58% кислород по маса).
Тврдост, мека
Фрактура, кршлива
Расцеп, добар
Густина (g/cm<sup>3</sup>), 4 (мерена), 4.095 (пресметана)
Пресметана електронска густина, 3.85 gm/cc
Пресметан фермионски индекс, 0.0017206735
Пресметан бозонски индекс, 0.9982793265
Радиоактивен, не
6.2 Хемија
Моделот на прашкаста дифракција со Х-зраци за примерок од рудникот Битер Крек е 3.39 (100), 2.645 (50), 4.35 (35), 2.213 (35), 1.426 (35), 2.479 (25), 2.179 (25). Во овој примерок хемијата била:
V<sub>2</sub>O<sub>4</sub>, 72.5
V<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 10.5
FeO, 8.8
H<sub>2</sub>O, 5.0
Примерок од рудникот Мачлес, Колорадо, САД, имал хемиски состав:
V<sub>2</sub>O<sub>4</sub>, 66.9
SiO<sub>2</sub>, 6.12
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 3.00
V<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 11.10
FeO, 8.26
H<sub>2</sub>O, 4.82
Измерената хемија на микропробен фрагмент во сивата фаза од проектот RRUFF дала метали во сооднос: V<sup>4+</sup> (82%), Fe<sup>3+</sup> (9%), U<sup>6+</sup> (4%) и Al (2%), со еден метален атом на два атоми кислород. Најсветлата фаза била уранофан.
6.3 Оптички
Парамонтрозеит е [непроѕирен и има црна до сиво-црна боја. Неговата оптичка класа е биаксијална. Има субметален сјај и црна трагова линија. Од Гладстон–Дејловиот однос (KC = 0.393), NCalc е 2.61 каде Ncalc=DcalcKC+1, или 2.57 каде Ncalc=DmeasKC+1.
6.4 Кристалографија
Кристалографските својства на парамонтрозеит вклучуваат:
Кристална структура, Орторомпски кристален систем – дипирамидален
Димензии на ќелија, Den (Calc) = 4.09.
Сооднос a:b:c, 0.5205:1:0.3094.
Точкеста група, 2/m 2/m 2/m.
Просторна група, Pbnm
Број на просторна група, 62.
Дифракција со Х-зраци по интензитет (I/Io), 3.39(1), 2.649(0.5), 4.35(0.35).