Granat
| Categoria granat IX : silicați | |
 Cristal granat brut. | |
| General | |
|---|---|
| numar CAS | |
| Clasa Strunz |
9.AD.25
9 Strunz neclasificate SILICATE (germanate) |
| Formula chimica | X 2+ 3 Y 3+ 2 [SiO 4 4− ] 3 |
| Identificare | |
| Culoare | variabilă: roșu-maroniu, verde închis, negru |
| Clasa de cristal și grupul spațial | hexakisoctaedric, Ia 3 d |
| Sistem de cristal | cub |
| Rețeaua Bravais | acest |
| Pauză | concoidale până la neregulate |
| Scara Mohs | 6-7,5 |
| Linia | alb |
| Scânteie | sticloasă până la conifere |
| Proprietati optice | |
| Proprietăți chimice | |
| Densitate | 3.5-4.3 |
| Proprietăți fizice | |
| Magnetism | feromagnetic |
| Radioactivitate | orice |
| Unități de SI & STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |
Granatul desemnează o familie de minerale din grupul de neosilicați care cristalizează în sistemul de cristal cubic (sau izometric). Granatele de calitate prețioasă sunt pietre fine .
Folosit singur, termenul de granat este aproape sinonim cu pirop-almandină . Majoritatea granatelor sunt de fapt de compoziție intermediară ( soluție solidă ) între aceste două specii (poli puri).
O rocă formată aproape exclusiv din granat se numește granat . Garnet este , de asemenea , o componentă importantă a unor roci metamorfice ( eclogites , paragnaise ), în care o face posibilă reconstruirea istoriei presiunii și temperaturii acestora.
Istoric
Etimologie
Granatele sunt cunoscute de foarte mult timp de când Teofrast (c. 372 - c. 287 î.Hr. ) le numise deja antrax (adică cărbune ). Apoi, au fost descrise de Pliniu cel Bătrân , naturalist de la începutul erei noastre (23-79 d.Hr. ), care a numit granatul almandin carbunculus (în franceză: cărbune aprins ), în corelație cu cea mai mare culoare a acestuia.
Numele „granat” este mai recent, datând din 1270 . A fost folosit pentru prima dată de teologul și filosoful german Albert cel Mare (1193-1280) care l-ar fi numit fie din numele latin malum granatum ( măr de cereale , rodie ), pentru culoarea sa, fie de de granum ( cereale ) pentru forma sa.
Istorie
Granatele sunt folosite în bijuterii de mii de ani. În acele timpuri străvechi, erau cunoscuți ca carbuncul sau bijuteria roșie.
Din punct de vedere istoric, importanța soiurilor de granat care nu sunt pietre prețioase se datorează faptului că această piatră, mult mai puțin rară decât safirul sau rubinul, a fost folosită pentru gravarea agatelor, jaspilor, fildeșului etc. Sub forma unei pulberi abrazive, granatul a fost folosit pentru a aspră și lustrui aceste aceleași pietre la un cost mai mic, în special cuarțul, care este mai puțin dur. În absența corindonului de calitate neprețioasă, s-a folosit granatul, care este foarte frecvent. Prin urmare, a fost abrazivul istoric de referință în ceea ce privește disponibilitatea și duritatea.
În cele mai vechi timpuri, unele granate datorate lipsei unei anumite metodologii de identificare a pietrelor prețioase (teste empirice nu foarte riguroase) erau uneori, asemenea spinelelor , confundate cu rubine, în special în varietatea granatelor. Dar diferența mare de duritate dintre aceste pietre, precum și decolteul au făcut cu ușurință evitarea oricărei înșelăciuni.
Granatul a cunoscut un anumit boom în timpul căderii Imperiului Roman, cu bijutieri „barbari” care au preluat stilul bizantin adăugând know-how-ul lor cloisonné și alte tehnici tipice acestor regiuni. De exemplu, la Muzeul Antichităților Naționale din Saint-Germain-en-Laye sau la Muzeul Cluny , se pot vedea bijuterii merovingiene care conțin granate, în special fibule . Granatele sunt lustruite sistematic acolo grosolan și niciodată nu sunt fațetate pentru a păstra cel mai bine volumul inițial al pietrei aspre.
În 1892, Hunza a folosit proiectile făcute din granate împotriva trupelor britanice din Kashmir , crezând că acțiunea lor mortală este superioară gloanțelor de plumb.
Proprietăți
Definiție - Compoziție
Granatele sunt formate din trei grupe de silicat asociate cu cationi metalici bivalenți și trivalenți, cu formula generală X 3 Y 2 (SiO 4 ) 3, sau:
- X este un element de gradul de oxidare II (2 sarcini pozitive: cation X 2+ ), în sit sub forma unui dodecaedru triunghiular de coordonare 8: Mg, Ca, Fe II sau Mn II ;
- Y este un element de gradul de oxidare III (3 sarcini pozitive: cation Y 3+ ), în situl octaedric de coordonare 6: Fe III , Al, Cr, Y, pământuri rare, sau chiar Zr (granat kimzeyite ) sau V (granat goldmanite );
- Si este siliciu (grad de oxidare IV: cation Si 4+ ), într-un loc tetraedric de coordonare 4;
- toate vârfurile tetraedrelor (care sunt și vârfurile octaedrelor și ale dodecaedrelor) sunt ocupate de anioni O 2- .
Definim astfel o întreagă familie de minerale pe care o descompunem în funcție de aceste elemente. Anglo-saxonii, de la Winchell în 1933, preferă să descompună familia granatelor din elemente bivalente, al căror element principal este calciul . Există astfel două grupuri de granate:
- granate de calciu sau ugrandite (Uvarovite GRossular ANDradite);
- granate aluminioase sau piralspite (PYRope ALmandine SPessartite).
| serie | ugrandit | piralspite | |||
| Y = | X = | Ca 2+ | Fe 2+ | Mg 2+ | Mn 2+ |
| Al 3+ | granate aluminioase | grossular | almandină | pirop | spesartit |
| Fe 3+ | granate de fier | andradit | sciagită | khoarite | calderita |
| Cr 3+ | granate cromate | uvarovite | - | hanleită | - |
Ti apare până la 1% în almandină și 5% în melanite, soiuri negre de andradit (putem ajunge chiar la 20% Ti). Yttrium pot fi implicați în alte granate , cum ar fi spessartines care pot conține până la 5% Y 2 O 3 sau Zn.
Structura
Granatele sunt silicați și mai precis, neosilicați , din grecescul nesos (insulă), deoarece sunt formate din tetraedre izolate [SiO 4 ], care nu sunt conectate între ele. Structura constă dintr-o rețea tridimensională de octaedre și tetraedre care împărtășesc vârfurile, formate din atomi de oxigen. Toate oxigenele sunt aceleași, fiecare fiind atât un vârf al unui octaedru, cât și un tetraedru. În spațiul dintre aceste poliedre există cavități sub formă de dodecaedre triunghiulare, în care sunt așezați cationii bivalenți de coordonare 8. Aceste cavități pot fi descrise ca antiprisme tetragonale deformate în așa fel încât vârfurile să nu mai fie coplanare. Plasa are dimensiuni foarte mari, deoarece conține nu mai puțin de 96 de atomi de oxigen. Nu s-a observat decolteu.
Granatele sunt minerale izomorfe , grupul 4 / m32 / m al sistemului cubic, cu forme derivate:
- în dodecaedru rombic (sau rombododecaedru) în special în roci metamorfice;
- în tetragonotrioctaedru (sau trapezohedron ) mai degrabă în pegmatite.
Culori
Datorită numărului mare de elemente chimice diferite care le constituie, granatele au o gamă largă de culori, variind de la galben la roșu, până la verde și negru, doar culoarea albastră nu este reprezentată.
Deși culoarea idiocromatică predominantă a granatelor (adică corespunzătoare elementelor principale ale mineralului) este maro roșiatic datorită prezenței fierului pentru granatele piralspite, granatele ugrandite sau granatele de calciu, sunt în general doar slab colorate curat și, prin urmare, sunt deosebit de sensibile la impurități elemente (coloranți alocromatici).
Uvarovite , deși aparținând grupului ugrandites , este un exemplu proeminent de colorare idiochromatic. Culoarea sa verde intens are aceeași origine cu cea a smaraldului: se datorează prezenței cromului III într-un sit octaedric în legătură covalentă cu oxigenul.
Anumite elemente chimice secundare pot fi substituite în rețeaua de granate cu cationi pentru a le colora alocromatic (în raport cu impuritățile). Ionii Cr 3+ , V 3+ și Ti 3+ , 4+ pot oferi acestor granate un apel complet nou și notorietate. Astfel, putem cita soiurile de tsavorite granat, grossular granat verde colorat de prezența vanadiu și Demantoid granat , a cărui culoare verde specifică se datorează prezenței cromului în andradite, andradite se numește melanite când culoarea neagră prin prezența titan sub efectul tranziției electronice Fe 3+ - Ti 4+ , care colorează și safirele albastru. În cele din urmă, să nu uităm de granatele din Malaezia, care, dacă sunt bogate în vanadiu, reacționează la UV și apoi emit în culori diferite de culorile lor de emisie sub lumină albă.
Unele granate sunt uneori cu stea. Un granat este numit „stea” atunci când incluziunile fine aciculare și paralele creează un fenomen optic de asterism, fenomen de refracție a luminii în diferite direcții, care face să apară o stea. Această stea are frecvent patru ramuri, mai rar șase ramuri.
Alte proprietăți
Duritate de granate (7-7,5) uneori le face folosite în industrie ca materiale abrazive (în special dens pyropes , deoarece acestea sunt formate sub presiune ridicată), dar mai greu este corindon preferat (9).
Granatele sunt, de asemenea, studiate de geologi ca geotermobarometru. Acestea permit determinarea temperaturii și / sau a presiunii de formare a unei roci. Geologii folosesc această proprietate pentru a determina dacă o piatră a suferit condițiile favorabile de presiune și temperatură pentru a conține diamante sau ulei.
Granatele sintetice se obțin la 500 ° C și 500 de baruri de presiune a apei, apa sub presiune făcând posibilă reducerea temperaturii de formare.
Cele mai remarcabile granate
Mineralele familiei granate vin într-o mare varietate de culori:
- pirop : roșu aprins cu o ușoară nuanță maroniu (origine: Boemia , Africa de Sud , Australia , Madagascar );
- rodolit (varietate liminoasă de pirop): roșu roz cu tendință purpurie (SUA, Madagascar, Ceylon , Brazilia , Zambia , Tanzania );
- almandină : roșu de cărămidă care poate pătrunde în violet, adesea „chevé” (este scobit de jos pentru a înmuia culoarea) pentru a-l ușura, posibilitate de asterism (Ceylon, India , Afganistan , Brazilia, Boemia);
- spessartine : portocaliu până la maro roșiatic (denumită „culoare Fanta” la locurile de producție) (Ceylon, Brazilia, SUA, Madagascar);
- hessonit (grosular): portocaliu închis (Ceylon);
- tsavorit ( grosular ): verde intens (Tanzania);
- demantoid ( andradit ): verde de luncă până la smarald; cel mai prețios dintre granate ( Ural și Piemont ).
Granate sintetice
Structura cristalografică a granatului a fost extinsă de la prototip pentru a include compuși chimici cu formula generală A 3 B 2 ( C O 4 ) 3 . În loc de siliciu, multe elemente au fost plasate la locul C , inclusiv germaniu , galiu , aluminiu , vanadiu și fier .
Yttrium Aluminium Garnet (YAG), Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 , a fost folosit ca o piatră prețioasă sintetice . Datorită indicelui său de refracție destul de ridicat, YAG a fost utilizat ca imitație de diamant în anii 1970 până când au fost dezvoltate metode de producere a imitației de zirconiu cubic mai realiste în cantități comerciale. Dopate cu neodim (Nd 3+ ), aceste granate YAl pot fi utilizate ca mediu de amplificare în lasere .
Proprietăți magnetice interesante sunt obținute atunci când sunt utilizate elementele corespunzătoare. În granatul de itriu de fier (YIG), Y 3 Fe 2 (Fe O 4 ) 3 , cei cinci ioni de fier (III) ocupă două situri octaedrice și trei situri tetraedrice , ionii de itriu (III) fiind coordonați cu opt ioni de oxigen într-un cub neregulat. Ionii de fier din cele două locuri de coordonare au rotiri diferite, rezultând un comportament magnetic . Materialul YIG este un ferimagnetic cu o temperatură Curie de 550 K .
Un alt exemplu este granatul gadolinium-galiu , Gd 3 Ga 2 (GaO 4 ) 3, care este sintetizat pentru a fi utilizat ca substrat pentru epitaxia în fază lichidă a filmelor de granat magnetic pentru amintiri cu bulă și filme. Aplicații magneto-optice .
Aplicații
Bijuterii
Granatele sunt folosite în bijuterii pentru a realiza diverse bijuterii.
O industrie de bijuterii granate a existat de la mijlocul secolului al XIX-lea în Roussillon , din minerale a căror proveniență este puțin probabil să fie locală. Acesta este în plină expansiune la sfârșitul XIX - lea secol , timpul sau bijuterii granat ia pe o regionalist valoare simbolică, care indică cultura și originea catalană a persoanei care îl poartă. După o nebunie din prima jumătate a secolului al XX-lea, producția a scăzut după război și a fost relansată în anii 1990 de către profesioniști. . Din noiembrie 2018, bijuteriile „ Perpignan granat ” au eticheta cu indicație geografică .
Industrie
Granatele artificiale au alte aplicații decât utilizarea în bijuterii. De exemplu, granatele de fier-ytriu (YIG) au proprietăți magnetice și sunt utilizate ca senzori, comenzi servo și ca substrat cu microunde.
Majoritatea granatelor artificiale nu sunt silicați, ci YAG (granat de itriu aluminiu) Y 3 3+ Al 5 3+ O 12 2- și sunt dopați pentru a fi puternic fluorescenți. Oxidul de itriu este utilizat în ceramica specială pentru a forma itriul (YAG) in situ prin reacție cu alumina. Prezența de itriu creează locuri libere la suprafața boabelor de alumină care pot migra către miezul aluminei și pot facilita sinterizarea acesteia .
Granatele naturale sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca substanțe abrazive ( pirop ).
Mai ales granatul almandin, utilizat pe scară largă în tăierea cu jet de apă abraziv.
Astăzi, barometria geotermală , aplicată granatelor naturale, face posibilă definirea condițiilor de presiune și temperatură în care s-a format o rocă și, astfel, definirea posibilității de a găsi acolo ulei sau diamant.
Tradiții și credințe
Diverse credințe îi acordă o mare importanță:
- Potrivit astrologiei vedice, granatul esonit este talismanul care protejează de influențele demonice ale corpului ceresc numit Rahu.
Granatul este, de asemenea, considerat o piatră sacră de multe triburi de indieni americani.
Se crede că granatul protejează împotriva rănilor și otrăvurilor, încetează sângerarea, simbolizează adevărul și loialitatea și aduce prosperitate.
Este mai ales piatra semiprețioasă asociată în mod tradițional de bijutieri în luna ianuarie în ceea ce privește nașterile.
Note și referințe
- Clasificarea mineralelor alese este aceea de Strunz , cu excepția polimorfi de siliciu, care sunt clasificate în rândul silicați.
- (în) „ Granat: piatră prețioasă granat Informațiile și imaginile ” de pe www.minerals.net (accesat la 26 iulie 2015 ) .
- „ METAMORPHISME - TERMOBAROMETRIE ” , pe christian.nicollet.free.fr (accesat la 26 iulie 2015 )
- S. Geller Crystal chimia granatelor Zeitschrift für Kristallographie, 125 (125), pp. 1–47 (1967) DOI : 10.1524 / zkri.1967.125.125.1
- Maurice Courtet, Institut du Grenat, Granate din Perpignan, granate din Pirineii Orientali , 11 decembrie 2010