Abstract

The crystal structure of an oxysalt mineral may be divided into two parts: (1) the structural unit, an array of high-bond-valence polyhedra that is usually anionic in character, and (2) the interstitial complex, an array of large low-valence cations, simple anions, (OH) and (H2O) groups that is usually cationic in character. The chemical compositions of interstitial complexes in sulfate minerals are explained and predicted using intrinsic properties such as polarity, Lewis acidity, coordination numbers and the average charge of oxygen atoms in the structural unit (average basicity). The interstitial complex can be characterized by its Lewis acidity, a measure of the electrophilic character of the complex, and the structural unit can be characterized by its range in Lewis basicity. Any complex structural unit [Mz+(H2O)n(OH)m(SO4)k] can be divided into an acidic component of (Mz+ϕn) polyhedra and a basic component of (SO4) groups. The ligands of the acidic component are primarily bond-valence donors, and the O atoms of the basic component are bond-valence acceptors. Neutral structural units must arrange themselves such that their acidic and basic parts match each other in order to allow linkage via hydrogen bonds. Additional (H2O) groups between structural units are required where hydrogen bonds cannot be accepted directly by a donor atom of the basic part of the structural unit. The Lewis acidities of interstitial complexes in sulfate minerals range from 0.10 to 0.25 vu (valence units), with frequency maxima at 0.13, 0.17, 0.20–0.21 and 0.25 vu. These maxima correspond to average coordination-numbers of oxygen atoms in the basic component of the structural unit. Using the characteristic range in Lewis basicity of a structural unit and the maximum frequencies of Lewis acidities, the most probable number of bonds from the interstitial complex to the structural unit may be predicted using the valence-matching principle. This number allows prediction of the types of interstitial complexes for a given structural unit.

Abstract

On peur diviser la structure cristalline d’un minéral de type oxysel en deux parties, (1) une unité structurale, agencement de polyèdres à valence de liaison élevée, généralement à caractère anionique, et (2) un complexe interstitiel, agencement de cations relativement gros, à faible valence, ou bien des groupes (OH) and (H2O), généralement à caractère cationique. Il est possible d’expliquer et de prédire les compositions chimiques des complexes interstitiels des minéraux sulfatés en utilisant des propriétés intrinsèques telles que polarité, acidité de Lewis, coordinence, et charge moyenne sur les atomes d’oxygène de l’unité structurale (basicité moyenne). On peut aussi caractériser le complexe interstitiel par son acidité de Lewis, mesure du caractère électro-phile du complexe, et l’unité structurale par son intervalle de valeurs de sa basicité de Lewis. Toute unité structurale complexe [Mz+(H2O)n(OH)m(SO4)k] peut être divisée en une composante acidique de polyèdres (Mz+ϕn) et une composante basique de groupes (SO4). Les ligands de la composante acide seraient surtout des donateurs de valences de liaison, tandis que les atomes d’oxygène de la composante basique seraient surtout des accepteurs de valences de liaison. Les unités structurales neutres doivent se disposer de façon à ce que les parties acide et basique concordent l’une avec l’autre pour permettre un couplage grâce à des liaisons hydrogène. Des groupes (H2O) additionnels entre unités structurales seront nécessaires où les liaisons hydrogène ne peuvent pas être acceptées directement par un atome donateur situé dans la partie basique de l’unité structurale. Les acidités de Lewis des complexes interstitiels des minéraux sulfatés ont une valeur entre 0.10 et 0.25 vu (unités de valence), avec des maxima en fréquence à 0.13, 0.17, 0.20–0.21 et 0.25 vu. Ces maxima correspondent à la coordinence moyenne des atomes d’oxygène de la composante basique de l’unité structurale. En employant l’intervalle caractéristique de la basicité de Lewis d’une unité structurale et les maxima en fréquence des acidités de Lewis, on peut prédire le nombre probable des liaisons partant du complexe interstitiel vers l’unité structurale en se servant du principe de la concordance des valences. Ce nombre permet la prédiction des types de complexes interstitiels d’une unité structurale quelconque.

(Traduit par la Rédaction)

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