Abstract

The crystal structure of uranosphaerite, Bi(UO2)O2OH, has been solved and refined using single-crystal X-ray-diffraction data collected from synthetic and natural crystals. The structure of natural uranosphaerite from the Clara barite and fluorite mine, Black Forest, Germany, was refined to an agreement index (R1) of 2.86%, calculated for 1194 unique observed reflections (|Fo| > 4σ F). Uranosphaerite is monoclinic, space group P21/n, a 7.559(2), b 7.811(2), c 7.693(2) Å, β 92.88(3)° , V 453.6(2) Å3. Crystals of synthetic uranosphaerite were obtained by mild hydrothermal techniques; the structure was refined to an R1 of 5.84%, calculated for 1590 unique observed reflections (|Fo| > 4σ F). The synthetic crystal has slightly smaller unit-cell dimensions, a 7.540(3), b 7.801(3), c 7.674(3) Å, β 92.948(7)°, V 450.75(1) Å3. The structure consists of one symmetrically distinct U6+ cation that is bonded to two atoms of oxygen, forming a nearly linear uranyl ion [(UO2)2+, designated Ur]. The uranyl ion is further coordinated by five O and OH anions, resulting in a pentagonal bipyramid capped by the oxygen atoms of the uranyl ion. The single symmetrically distinct Bi3+ cation in the structure is coordinated by four anions arranged at the base of a pyramid that is capped by Bi3+, consistent with the presence of a lone pair of electrons on Bi3+. The Bi3+ cation is weakly bonded to two additional OUr atoms. Urϕ 5 (ϕ: O, OH) pentagonal bipyramids share an equatorial edge, giving a dimer. Pairs of Biϕ4 polyhedra also share an edge, and the resulting dimers are linked to the dimers of uranyl polyhedra, forming a heteropolyhedral sheet that is parallel to (101). Adjacent sheets are linked by weak Bi–O bonds and by weak hydrogen bonds. The sheet is based upon the anion-topology of the francevillite sheet.

Abstract

Nous avons résolu et affiné la structure cristalline de l’uranosphaerite, Bi(UO2)O2OH, en utilisant des données en diffraction X prélevées sur monocristaux naturels et synthétiques. La structure de l’uranosphaerite naturelle, déterminée sur un échantillon de la mine Clara, dans la Forêt Noire, en Allemagne, où l’on exploite la barite et la fluorite, a été affinée jusqu’à un résidu R1 de 2.86%, calculé selon 1194 réflexions uniques observées (|Fo| > 4σF). L’uranosphaerite est monoclinique, groupe spatial P21/n, a 7.559(2), b 7.811(2), c 7.693(2) Å, β 92.88(3)°, V 453.6(2) Å3. Nous avons synthétisé les cristaux d’uranosphaerite par techniques hydrothermales légères; sa structure a été affinée jusqu’à un résidu R1 de 5.84%, calculé selon 1590 réflexions uniques observées (|Fo| > 4 σ F). Le cristal synthétique possède une maille élémentaire légèrement plus petite: a 7.540(3), b 7.801(3), c 7.674(3) Å, β 92.948(7)° , V 450.75(1) Å3. La structure contient un cation U6+ symétriquement distinct lié à deux atomes d’oxygène, pour former un ion uranyle presque linéaire [(UO2)2+, symbole Ur]. L’ion uranyle est de plus coordonné à cinq anions O et OH, ce qui mène à une bipyramide pentagonale chapeautée par les atomes d’oxygène de l’ion uranyle. Le cation unique Bi3+, symétriquement distinct dans cette structure, montre une coordinence à quatre anions disposés à la base d’une pyramide avec le Bi3+ au sommet, en concordance avec la présence d’une paire d’électrons isolée sur le cation Bi3+. De plus, celuici est faiblement lié à deux atomes OUr. Les bipyramides pentagonales Urϕ5 (ϕ: O, OH) partagent une arête équatoriale, pour donner un dimère. Des paires de polyèdres Biϕ4 partagent aussi une arête, et les dimères qui en résultent sont liés aux dimères de polyèdres à uranyle pour former un feuillet hétéropolyédrique parallèle à (101). Les feuillets adjacents sont rattachés par de faibles liaisons Bi–O et hydrogène. Le feuillet est fondé sur la topologie anionique du feuillet de la francevillite.

(Traduit par la Rédaction)

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