Kalsit

Kalsit, kimyasal formülü CaCO3 olan kristalleşmiş kalsiyum karbonat. Saydam, beyaz, sarı, rustik yeşil ve mavimsi renkte olabilir. Sertliği 3, özgül ağırlığı 2.71'dir. Soğuk ve seyreltik hidroklorik asitte (tuz ruhu) şiddetli bir köpürme ile ayrışır. Çakı ile çizilir. CO2'li sularda çözünerek Ca(HCO3)2 yapar.
Nadiren erüptif kayalardan özellikle pegmatitlerde ilksel olarak bulunur. Genellikle sekonder bir mineraldir. Doğada bolca bulunur. Genellikle karbonatlı sedimanter kayaların (ör:kireçtaşları) ve mermerlerin ana bileşenidir. Çeşitli şekillerde işlenerek boya, kağıt, plastik sektöründe dolgu malzemesi olarak kullanılır. Plastik sektöründe kullanılan kalsitler ise; kaplı ve kapsız olmak üzere 2 çeşittir.
CaCO3 + ısı - CaO (sönmemiş kireç) + CO2
CaO + H2O - Ca(OH)2 (sönmüş kireç)
Türkiye'de Niğde ilinde çıkarılan Kalsit madeni oldukça parlak olmasından dolayı ticari değeri yüksektir.
Etimoloji
Kalsit, 19. yüzyılda kireç için Latince, calx (genetik calcis) kelimesini mineralleri adlandırmak için kullanılan -ite eki ile ifade edilen Alman Kalsit'ten türetilmiştir. Dolayısıyla etimolojik olarak tebeşirle ilişkilidir. Arkeologlar ve taş ticareti uzmanları tarafından uygulandığında alabaster terimi, sadece çeşitli jips için ayrıldığı jeoloji ve mineralojide olduğu gibi kullanılmaz; aynı zamanda, benzer görünümlü, yarı saydam çeşitlerde ince taneli şeritli kalsit birikintisi için.
Birim hücre ve Miller endeksleri
Yayınlarda, kalsit kristallerindeki yönleri tanımlamak için iki farklı Miller indeksi seti kullanılır - üç indeks h, k, l ile altıgen sistem ve dört indeks h, k, l, i olan rhombohedral sistem. Komplikasyonlara ek olarak, kalsit için birim hücrenin iki tanımı da vardır. Daha eski bir "morfolojik" birim hücre olan kristallerin yüzleri arasındaki açıları ölçerek ve en küçük sayıları arayarak çıkartıldı. Daha sonra X-ışını kristalografisi kullanılarak bir "yapısal" birim hücre belirlendi. Morfolojik birim hücre yaklaşık boyutlar a = 10 Å ve c = 8,5 Å iken, yapısal birim hücre için bunlar = 5 Å ve c = 17 Å'dir. Aynı yönelim için, morfolojikden yapısal birimlere dönüştürmek için c, 4 ile çarpılmalıdır. Örnek olarak, bölünme morfolojik koordinatlarda "{1 0 1 1} üzerinde mükemmel" ve yapısal birimlerde "{1 0 1 4} üzerinde mükemmel" olarak verilmektedir. (Altıgen indekslerde bunlar {1 0 1} ve {1 0 4} 'dir.) Eşleştirme, bölünme ve kristal formları daima morfolojik birimlerde verilir.
Özellikleri
Form
800'den fazla kalsit kristal şekli tanımlanmıştır. En yaygın olanları, altıgen {2 1 1} yönlerde (morfolojik birim hücre) veya {214} yönlerde (yapısal birim hücre) yüzleri olan scalenohedradır; ve rhombohedral, yüzleri {1 0 1} veya {1 0 4} yönlerinde (en yaygın bölünme düzlemi). Alışkanlıklar arasında akut ila geniş rhombohedra, tablo formları, prizmalar veya çeşitli scalenohedra bulunur. Kalsit, gözlenen formların çeşitliliğine katkıda bulunan birkaç eşleştirme türü sergiler. Lifli, taneli, lamelli veya kompakt olarak ortaya çıkabilir. Lifli, çiçek açan bir form lublinit olarak bilinir. Yarılma genellikle eşkenar dörtgen forma paralel olarak üç yöndedir. Kırılması konkoiddir, ancak elde edilmesi zordur.
Skalenohedral yüzler kiral olup ayna görüntüsü simetrisi ile çiftler halinde gelir; bunların büyümesi, L- ve D-amino asitler gibi kiral biyomoleküllerle etkileşimden etkilenebilir. Rhombohedral yüzler achiral.
Sertlik
Tanımlayıcı bir Mohs sertliği 3, özgül ağırlığı 2.71'dir ve parlaklığı kristalize çeşitlerde vitrözdür. Renk beyazdır veya hiç yoktur, ancak mineral safsızlıklarla dolu olduğunda gri, kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, mor, kahverengi veya hatta siyah tonları oluşabilir.
Optik
Kalsit opak saydamdır ve bazen fosforesans veya floresan gösterebilir. İzlanda spar adlı şeffaf bir çeşitlilik optik amaçlar için kullanılır. Akut skalenohedral kristallere bazen "dogtooth spar", rhombohedral form bazen "nailhead spar" olarak adlandırılır. Karakteristik çift kırılımlı optik davranışı gösteren kalsit fotoğrafı.
Tek kalsit kristalleri çift kırılma (çift kırılma) adı verilen optik bir özellik gösterir. Bu güçlü çift kırılma, açık bir kalsit parçasından görülen nesnelerin iki katına çıkmasına neden olur. Birefringent etki (kalsit kullanarak) ilk olarak 1669 yılında Danimarkalı bilim adamı Rasmus Bartholin tarafından tanımlanmıştır. 90590 nm dalga boyunda, sırasıyla 1.658 ve 1.486 sıradan ve olağanüstü kırılma indekslerine sahiptir. 190 ve 1700 nm arasında sıradan kırılma indisi yaklaşık 1.9 ile 1.5 arasında değişirken, olağanüstü kırılma endeksi 1.6 ile 1.4 arasında değişmektedir.
Kimyasal
Kalsit, çoğu karbonat gibi, çoğu asit formuyla çözülür. Kalsit, su sıcaklığı, pH ve çözünmüş iyon konsantrasyonları gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak yeraltı suyu ile çözülebilir veya yeraltı suyu ile çöktürülebilir. Kalsit soğuk suda oldukça çözünmez olmasına rağmen, asitlik kalsitin çözünmesine ve karbondioksit gazının salınmasına neden olabilir. Ortam karbondioksit, asitliği nedeniyle, kalsit üzerinde hafif bir çözünürleştirici etkiye sahiptir. Kalsit, sıcaklık arttıkça suda daha az çözünür hale geldiği retrograd çözünürlük adı verilen alışılmadık bir özellik sergiler. Yağışlar için koşullar uygun olduğunda, kalsit mevcut kaya tanelerini bir araya getiren mineral kaplamalar oluşturur veya kırıkları doldurabilir. Koşullar çözünme için uygun olduğunda, kalsitin uzaklaştırılması kayanın gözenekliliğini ve geçirgenliğini önemli ölçüde artırabilir ve uzun bir süre devam ederse mağara oluşumuna neden olabilir. Peyzaj ölçeğinde, kalsiyum karbonat bakımından zengin kayaçların sürekli çözünmesi, mağara sistemlerinin genişlemesine ve nihayetinde çökmesine yol açarak çeşitli karst topoğrafyalarına yol açabilir.
Kullanım ve uygulamalar
Eski Mısırlılar, yakın ilişki nedeniyle adı kaymaktaşı terimine katkıda bulunan tanrıça Bast'la ilişkilendirerek birçok kalsit taşıdılar. Diğer birçok kültür, materyali benzer oyma nesneler ve uygulamalar için kullanmıştır.
Yüksek dereceli optik kalsit, 2. Dünya Savaşı'nda, özellikle bomba nişanları ve uçaksavar silahlarında silah nişangahları için kullanıldı. Ayrıca, görünmezlik pelerini için kalsitin kullanılması için deneyler yapılmıştır.
Mikrobiyolojik olarak çökeltilmiş kalsit, toprak ıslahı, toprak stabilizasyonu ve beton onarımı gibi çok çeşitli uygulamalara sahiptir.
80 kg'lık bir Carrara mermerinden elde edilen kalsit, and18O ve calib13C kalibrasyonunda kütle spektrometrisinde IAEA-603 izotopik standardı olarak kullanılır.
Doğal oluşum
Kalsit, çoğunlukla ölü deniz organizmalarının kabuklarından oluşan, özellikle kalker olan tortul kayaçların ortak bir bileşenidir. Tortul kayaçların yaklaşık% 10'u kireçtaşıdır. Metamorfik mermerin birincil mineralidir. Aynı zamanda bir damar minerali olarak kaplıcalardan birikenlerde de görülür; sarkıt ve dikitler olarak mağaralarda; ve karbonatitler, kimberlitler gibi volkanik veya mantodan türetilen kayalarda veya nadiren peridotitlerde bulunur.
Kalsit genellikle deniz organizmalarının kabuklarının birincil bileşenidir, örneğin, plankton (kokolitler ve planktik foraminifera gibi), kırmızı alglerin sert kısımları, bazı süngerler, brachiopodlar, ekinodermler, bazı serpulidler, çoğu bryozoa ve kabukların parçaları bazı çift kabuklu (istiridye ve rudistler gibi). Kalsit, yukarıda belirtildiği gibi New Mexico'nun karlı nehir mağarasında, mikroorganizmaların doğal oluşumlarla kredilendirildiği muhteşem formda bulunur. Çeyrek milyar yıl önce soyu tükenmiş olan trilobitlerin, lensleri oluşturmak için berrak kalsit kristalleri kullanan benzersiz bileşik gözleri vardı.
En büyük belgelenmiş tek kalsit kristali İzlanda kaynaklı, 7 7 2 m ve 6 6 3 m ölçülerinde ve yaklaşık 250 ton ağırlığındadır.
Oluşum süreçleri
Kalsit oluşumu, klasik teras çıkıntısı kıvrılma modelinden bir Ostwald olgunlaşma işlemi yoluyla veya nanokristallerin toplanması yoluyla yetersiz sıralı öncü fazların (amorf kalsiyum karbonat, ACC) kristalleşmesine kadar çeşitli yollarla ilerleyebilir. ACC'nin kristalizasyonu iki aşamada gerçekleşebilir: birincisi, ACC nanopartikülleri hızla kurutulur ve tek tek vaterit parçacıkları oluşturmak için kristalleşir. İkinci olarak, vaterit kalsitin yüzey alanı tarafından kontrol edilen reaksiyon oranı ile bir çözünme ve yeniden çökeltme mekanizması vasıtasıyla kalsite dönüşür. Reaksiyonun ikinci aşaması yaklaşık 10 kat daha yavaştır. Bununla birlikte, kalsitin kristalleşmesinin başlangıç pH'ına ve çözeltide Mg mevcudiyetine bağlı olduğu gözlemlenmiştir. Karıştırma sırasında nötr bir başlangıç pH değeri, ACC'nin kalsite doğrudan dönüşümünü destekler. Aksine, ACC, temel bir başlangıç pH'ı ile başlayan bir çözelti içinde oluştuğunda, kalsite dönüşüm, küresel bir büyüme mekanizması yoluyla oluşan metastabil vaterit yoluyla gerçekleşir. İkinci aşamada bu vaterit, yüzey kontrollü bir çözünme ve yeniden kristalleştirme mekanizması vasıtasıyla kalsite dönüşür. Mg, hem ACC'nin stabilitesi hem de kristalin CaCO3'e dönüşümü üzerinde dikkate değer bir etkiye sahiptir, bu da doğrudan iyondan kalsit oluşumuna neden olur, çünkü bu iyon vaterit yapısını dengesizleştirir. Kalsit, metanın oksitlendiği ve sülfatın kalsit ve piritin çökelmesine yol açtığı metanın sülfata bağlı anaerobik oksidasyonu sırasında olduğu gibi mikroorganizmaların aktivitesine yanıt olarak yüzeyde oluşabilir. üretilen bikarbonat ve sülfür. Bu süreçler, 13C izotopunda son derece tükenmiş olan kalsitlerin spesifik karbon izotop bileşimi ile mil PDB başına −125 kadar (δ13C) izlenebilir.
Dünya tarihinde yeri
Deniz suyunda birincil inorganik kalsiyum karbonat çökeltisinin günümüzde aragonit ve yüksek magnezyum kalsit (hmc) yerine düşük magnezyum kalsit (lmc) olduğu Dünya tarihinde kalsit denizleri vardı. Kalsit denizleri, Ordovisiyen ve Jurassic'te en belirgin olan Phanerozoik üzerinde aragonit denizleriyle değişiyordu. Soylar, mineralize olduklarında okyanusta hangi kalsiyum karbonat biçiminin uygun olduğunu kullanmak için evrimleşti ve bu mineralojiyi evrimsel tarihlerinin geri kalanı boyunca korudu. Bu kalsit deniz koşulları için petrografik kanıtlar kalsitik ooidler, lmc çimentolar, sert zeminler ve hızlı erken deniz tabanı aragonit çözünmesinden oluşur. Deniz canlılarının kalsiyum karbonat kabukları ile evrimi kalsit ve aragonit deniz döngüsünden etkilenmiş olabilir. Kalsit, önemli bir biyolojik reaksiyonu, formose reaksiyonunu katalize ettiği gösterilen ve yaşamın kökeninde rol almış olabilen minerallerden biridir. Kiral yüzeylerinin (bkz. Form) aspartik asit molekülleri ile etkileşimi kiralitede hafif bir sapmaya neden olur; bu canlı hücrelerdeki homokiralitenin kaynağı için olası bir mekanizmadır.