TOPOLOGICAL ENUMERATION OF DECORATED [Cu²⁺ϕ₂]_N SHEETS IN HYDROXY-HYDRATED COPPER-OXYSALT MINERALS

Many hydroxy-(hydrated) Cu²⁺ oxysalt minerals, particularly Cu²⁺ sulfates, are based on structural units that are variants of the [Mϕ₂]_N sheets of edge-sharing octahedra, where M is an octahedrally coordinated cation (including vacancies) and ϕ is an anion. Where ϕ = O²⁻,OH,Cl,H₂O, the sheet can be considered as a simple sheet; where ϕ = (SO₄)²⁻, the sheet may be considered as a decorated sheet. In such structures, Cu²⁺ϕ₆ octahedra show strong axial elongation; Cu²⁺–ϕ(equatorial) bonds have a bond-valence of ~0.42 vu, and Cu²⁺–ϕ(apical) bonds have a bond-valence of ~0.17 vu. Local bond-valence requirements dictate that an (SO₄)²⁻ group can only link to a [Cu²⁺ϕ₂]_N sheet if three Cu²⁺–ϕ(apical) bonds are incident to the linking anion. This constraint provides considerable restrictions on possible structural arrangements with small unit-cells (<10 Cu²⁺ atoms/plane). These may be derived by two-coloring the 6³ net. There are currently 20 minerals known that correspond to this structural theme, and it is almost certain that many others await discovery.

Plusieurs minéraux faisant partie du groupe des oxysels hydroxylés (et hydratés) de Cu²⁺, et en particulier les sulfates de Cu²⁺, possèdent des structures fondées sur le motif de feuillets [Mϕ₂]_N d’octaèdres à arêtes partagées; ici, M est un cation en coordinence octaédrique, ou une lacune, et ϕ représente un anion. Où ϕ représente O²⁻,OH,Cl,H₂O, on peut considérer le feuillet sous sa forme la plus simple; dans les cas où ϕ représente (SO₄)²⁻, on peut considérer l’unité structurale comme feuillet décoré. Dans de telles structures, les octaèdres Cu²⁺ϕ₆ font preuve d’un allongement axial remarquable. Les liaisons Cu²⁺–ϕ équatoriales ont une valence de liaison d’environ 0.42 unités de valence, tandis que pour les liaisons Cu²⁺–ϕ apicales, elle est d’environ 0.17 unités de valence. D’après les exigeances locales des valences de liaison, un groupe (SO₄)²⁻ ne peut être lié à un feuillet [Cu²⁺ϕ₂]_N que si trois liaisons Cu²⁺–ϕ apicales impliquent à un anion commun. Cette restriction réduit considérablement les possibilités d’agencements dans le cas de petites mailles (<10 atomes de Cu²⁺ dans un plan). On peut dériver ces possibilités en imposant un schéma bicoloré sur un réseau 6³. Nous connaissons actuellement vingt minéraux qui correspondent à ce thème structural, et il semble assuré que plusieurs autres restent à découvrir.

(Traduit par la Rédaction)