Abstract

Optical analysis combines the measurements of index of refraction (n) and density (D) to closely constrain the structural formula and hence to provide an independent check on composition. Physically, light of specific energy is refracted to a unique degree by each element, so that each photon follows the bonds through the structure of the mineral. The ionic refractivity generally increases with atomic number and is modified by the electrical environment of the bond at each crystallographic site. In general, n changes in proportion to D, such that nD and K = n/D for each mineral composition. From the change Δn/ΔD of specific mechanisms of substitution, the per-ion contribution (i) to n and D are found with K = ∑(kidi), where ki is the ionic refractivity and di is the fractional density. The absolute contribution to density by an ion in the unit-cell volume is |di| = mi/Vcell = wiD, with D = ∑mi/Vcell. The fractional density di equals the weight fraction of the ion, di = wi = aiAW/FW, in which each ion (ai) of atomic weight (AW) contributes to the formula weight (FW). The absolute contribution of the refractivity of Fe to nalmandine is |nFe| = kFe|dFe|. The number of atoms per formula unit in (Fe2Mg)Al2Si3O12 is indicated by K = [k(Fe2+)(2AWFe) + k(Mg2+)(AWMg) + k(Al3+)(2AWAl) + k(Si4+)(3AWSi) + k(O2−)(12AWO)]/FW. A solved set of ki values yields the weight fractions of ions and the structural formula from the measured index of refraction and unit-cell edge or density.

Abstract

Une analyse optique repose sur des mesures de l’indice de réfraction (n) et de la densité (D) afin de mieux délimiter la formule structurale, et ainsi fournir une vérification indépendante de la composition. En termes physiques, une lumière ayant une énergie spécifique est réfractée de manière unique par chaque élément, de sorte que chaque photon longe les liaisons en traversant la structure du minéral. La réfractivité ionique augmente généralement avec le nombre atomique et se trouve modifiée par le milieu électrique de la liaison à chaque site cristallographique. En général, n change en proportion à D, de sorte que nD, et K = n/D pour chaque composition d’un minéral. En partant du changement Δn/ΔD dû aux mécanismes spécifiques de substitution, la contribution spécifique d’un ion (i) à n et à D découlent de K = ∑(kidi), expression dans laquelle ki est la réfractivité ionique, et di est la contribution fractionelle à la densité. La contribution absolue à la densité par un ion dans le volume d’une maille élémentaire est |di| = mi/Vmaille = wiD, avec D = ∑mi/Vmaille. La densité fractionnelle di est égale à la fraction pondérale d’un ion, di = wi = aiAW/FW, dans laquelle chaque ion (ai) ayant un poids atomique (AW) contribue au poids formulaire (FW). La contribution absolue de la réfractivité de Fe à nalmandine serait |nFe| = kFe|dFe|. Le nombre d’atomes dans une unité formulaire de (Fe2Mg)Al2Si3O12 est révélé par K = [k(Fe2+)(2AWFe) + k(Mg2+)(AWMg) + k(Al3+)(2AWAl) + k(Si4+)(3AWSi) + k(O2−)(12AWO)]/FW. Une liste de valeurs affinées de ki mène aux fractions pondérales des ions et à la formule structurale à partir de l’indice de réfraction mesuré et le paramètre réticulaire ou la densité.

(Traduit par la Rédaction)

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