Khenitt

Cohenitis
Kategori  I  : Innfødte elementer
Generell
IUPAC-navn Triferkarbid
CAS-nummer 12011-67-5 (EINECS : 234-566-7)
Strunz-klasse 1.BA.05

1 ELEMENTER (Metaller og intermetalliske legeringer; metalloider og ikke-metaller; karbider, silisider, nitrider,
 fosfider ) 1.B Metallkarbider, silisider, nitrider og fosfider
  1.BA Karbider
   1.BA.05 Cohenite (Fe, Ni, Co) 3C
Space Gruppe Pbnm
Punkt Gruppe 2 / m 2 / m 2 / m
Dana sin klasse 1.1.16.1

Innfødte elementer og amalgamer
1. Naturlige elementer og amalgamer
Kjemisk formel C Fe 3( Fe , Ni , Co ) 3 C
Identifikasjon
Form masse 179,546 ± 0,007 amu
C 6,69%, Fe 93,31%,
Farge tinngrå;
blir lys bronse til gylden gul ved oksidasjon
Krystallklasse og romgruppe Ortorombisk bipyramidale ( mmm )
Gruppe n o  62 ( Pnma eller Pbnm )
Krystallsystem Orthorhombic
Bravais nettverk Primitiv Z = 8

Pnma  : a = 5,069  Å , b = 6,736  Å , c = 4,518  Å
Pbnm  : a = 4,518  Å , b = 5,069  Å , c = 6,736  Å

Spalting (100) , (010) og (001): bra
Gå i stykker Veldig skjøre
Habitus Nåler eller lameller, men også vekst  (en) dendrittisk med jern
Mohs skala 5,5 til 6
Sparkle Metallisk
Optiske egenskaper
Åpenhet Ugjennomsiktig
Kjemiske egenskaper
Tetthet 7,20 til 7,65
Fysiske egenskaper
Magnetisme Ferromagnetisk ( T C ≈ 480  K )
Radioaktivitet Noen
Enheter av SI & STP med mindre annet er oppgitt.

Den cohénite (Fe, Ni, Co) 3 COppkalt til ære for mineralog og pétrograf Tyske Emil Cohen  (de) er et karbid av jern hvor jernet delvis er erstattet av nikkel (0,5-3 % ) og kobolt (<1%). Krystallisering i det ortorombiske system ( romgruppe n o  62, Pnma eller Pbnm ), dette mineralet sølv, hard og sprø, er den samme art som den krystallinske sementitt Fe 3 C, nesten rent jernkarbid dannet i støpejernene og stålene i metallindustrien .

Oppdagelse og andre hendelser

Cohenite ble oppdaget i 1887 i Magura-meteoritten av den tyske mineralogen og petrologen Ernst Weinschenk  (en) som isolerte den, analyserte den, navngitt den og anerkjente dens identitet med sementitt. Sistnevnte ble identifisert av Frederick Abel i 1885 .

Cohenite er ganske regelmessig tilstede i jernmeteoritter og i metallet til blandede meteoritter , i form av submillimeter til millimeter stenger (opptil 8  mm ). Det finnes nesten bare i kontakt med jern som inneholder mellom 6 og 8% nikkel. Det er vanligvis ledsaget av schreibersite (Fe, Ni) 3 P(som det ofte forveksles med), FeS troilitt og C. grafitt . Cohenite finnes også i enstatittkondritter , noen ureilitter og noen vanlige kondritter , så vel som i månens jord og bergarter .

Cohenite er også til stede i noen terrestriske bergarter, men det er veldig sjeldent. Det er bare funnet i ekstremt redusere sammenhenger , spesielt der magma har invadert et kull eller brunkull innskudd som Uivfaq på øya Disko ( Grønland ) eller Bühl nær Cassel ( Land of Hesse , Tyskland ). Det finnes også i inkludering i diamanter og diamantkogenetiske mineraler.

Treningsmodus

I stål dannes sementitt hovedsakelig mellom 1150 og 730  ° C ved utfelling fra karbon oppløst i flytende jern, og det samme er sannsynligvis tilfelle for kohenitt i naturlige omgivelser der flytende jern har størknet ( kjerne av meteorittforeldrekropper og på jorden under forhold). Denne formasjonen er imidlertid paradoksal fordi sementitt (kohenitt) ved lavt trykk ikke er stabilt ved noen temperatur (vi bør observere Fe - C- enheten i stedet for Fe-Fe 3 C). Det blir endelig observert av to grunner: på den ene siden er Fe-C-enheten knapt mer stabil enn Fe-Fe 3 C(nedbrytningen Fe 3 C → 3 Fe + Cinduserer bare en liten reduksjon i fri entalpi ), og på den annen side er nukleering av sementitt mye lettere enn grafitt (strukturen er nærmere moderfasens flytende jern). Ustabiliteten til sementitt manifesteres imidlertid ved dets spontane nedbrytning, i løpet av få timer til noen få dager bare når den holdes ved høy temperatur (> 700  ° C ). Sementitt i støpejern og stål nedbrytes ikke fordi avkjølingen har vært rask og ved lav temperatur har nedbrytningshastigheten blitt praktisk talt null (akkurat som diamanter forblir i denne metastabile tilstanden på ubestemt tid, mens den stabile formen av karbon er grafitt ved lave temperaturer og trykk. ).

Når det gjelder kohenitt, er det mest paradoksale ikke at det kunne ha blitt dannet, men at det lyktes i å nå oss uten å spalte. De store massene av flytende jern generert ved Uivfaq eller Bühl må ha tatt tusenvis av år, og de av meteoritter titalls eller hundrevis av Ma for å krysse temperaturområdet der nedbrytningen er rask. For å løse dette paradokset, prøvde vi å se om et sterkt trykk , eller tilstedeværelsen av Ni og Co (eller til og med det av sporstoffer som P ) kunne stabilisere kohenitt og dermed gjøre nedbrytningen umulig eller for langsom. Etter en forholdsvis lang kontrovers, til slutt synes det som om motstanden av terrestriske og utenomjordiske cohenites dekomponering er resultatet av to faktorer: (1) den strukturelle og teksturelle fullkommenhet av deres krystaller (som gir kjernedannelse av grafitt meget vanskelig ), det- selv konsekvensen av den veldig langsomme avkjølingen ved utfellingen av kohenitten; (2) innflytelsen av nikkel på kinetikken til dannelse eller nedbrytning (over 8% nikkel i et flytende jern rik på oppløst karbon, kohenitt dannes ikke, under 6% bakken kohenitter og romvesener kan ha dannet seg, men spaltes under avkjøling)

Merknader og referanser

  1. Den klassifisering av mineraler valgt er det av Strunz , med unntak av polymorfer av silika, som er klassifisert blant silikater.
  2. Den formen masse og gitterparametre er angitt i esken er de av Fe 3 C ren.
  3. for betegnelse av denne gruppen er avhengig av rekkefølgen velges for aksene: c < en < b ( Pnma ) eller en < b < c ( Pbnm ).
  4. beregnede molekylmasse fra "  atomvekter av elementene 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
  5. (in) JF Lovering, "  Electron microprobe analysis of terrestrial and meteoritic cohenite  " , Geochimica og Cosmochimica Acta , vol.  28, n os  10-11,Oktober-november 1964, s.  1745-1748, IN23-IN26, 1749-1755 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (64) 90020-1 ).
  6. Jernmeteoritt funnet i 1880 nær Námestovo ( Žilina-regionen , for tiden i Slovakia, men da i Ungarn ).
  7. En kjemisk art er ikke et mineral før den observeres i naturen, og hvert mineral får et spesifikt navn. Sementitt var bare en menneskeskapt kjemisk forbindelse.
  8. (De) E. Weinschenk, "  Ueber einige bestandtheile des meteoreisens von Magura, Arva, Ungarn  " , Annalen des KK Naturhistorischen Hofmuseums , vol.  IV, n o  to1889, s.  93-101 ( les online , konsultert 13. august 2014 ).
  9. (i) George F. Becker, "  local entre Relations magnetiske forstyrrelser og genese av petroleum  " , United States Geological Survey Bulletin , Washington, Government Printing Office, nr .  401,1909, s.  19-22: Fakta om jernmetallkarbid ( les online , konsultert 23. august 2014 ).
  10. (in) HH Nininger, "  Testing for cohenite and schreibersite  " , Popular Astronomy , Vol.  59, n o  5,Mai 1951, s.  254-260.
  11. (i) Robin Brett, "  cohénite: its forekomst and to Proposed origin  " , Geochimica og Cosmochimica Acta , vol.  31, n o  toFebruar 1967, s.  143-146, IN1, 147-159 ( DOI  10.1016 / S0016-7037 (67) 80042-5 ).
  12. (in) Cyrena A. Goodrich og John L. Berkley, "  Primær magmatisk karbon i ureilitter: Bevis fra kohenittbærende metalliske sfærer  " , Geochimica og Cosmochimica Acta , vol.  50, n o  5,Mai 1986, s.  681-691 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (86) 90345-5 )
  13. (i) GJ Taylor, A. Okada, ERD Scott, AE Rubin, GR Huss og K. Keil, "  Implikasjonene av denne saken og karbid-magnetitt-samlinger i ikke-ekvilibrerte vanlige kondritter  " , Lunar and Planetary Science XII ,Mars 1981, s.  1076-1078 ( les online , konsultert 7. september 2014 ).
  14. (in) JI Goldstein RH Hewins og AD Romig Jr., "  cohénite in lunar jords and rocks  " , Proceedings of the 7th Lunar Conference , Washington, Pergamon Press,April 1976, s.  807-818 ( les online , konsultert 7. september 2014 ).
  15. Det var Emil Cohen selv som identifiserte den første jordiske kohenitten i jernet til Uivfaq (også skrevet Ovifak), i 1897 .
    (sv) Helge Lofquist og Carl Axel Fredrik Benedicks, "  Det Stora nordenskiöldska järnblocket från Ovifak: Mikrostruktur och bildningssätt  " , Kungliga Svenska Vetenskaps-Akademiens handlingar , 3 E- serien, vol.  19,1941, s.  1-96 ;
    (en) Cyrena A. Goodrich og John M. Bird, "  Dannelse av jern-karbonlegeringer i basaltisk magma ved Uivfaq, Disko Island: Rollen av karbon i mafiske magmas  " , The Journal of Geology , The University of Chicago Press, vol. .  93, nr .  4,Juli 1985, s.  475-492.
  16. (De) Paul Ramdohr , “  Neue Beobachtungen am Bühl-Eisen  ” , Sitzungsberichte der Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin ,: Klasse für Mathematik und allgemeine Naturwissenschaften, vol.  : Jahrgang 1952, nr .  5,1953, s.  9-24.
  17. (in) OF Jacob A. Kronz and KS Viljoen, "  cohénite, native iron and troilite inclusions in granates from polykrystalline diamond aggregates  " , Contributions to Mineralogy and Petrology , vol.  146, n o  5,januar 2004, s.  566-576 ( DOI  10.1007 / s00410-003-0518-2 ).
  18. (in) Cyril Wells , "  grafisering av jern-karbon-legering med høy renhet  " , Transactions of the American Society of Metals , vol.  26,1938, s.  289-357.
  19. (in) AE Ringwood, "  cohénite have a pressure indicator in iron meteorites  " , Geochimica og Cosmochimica Acta , vol.  20, n o  toOktober 1960, s.  155-158 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (60) 90059-4 ) ;
    (no) Michael E. Lipschutz og Edward Anders, “  The record in the meteorites - IV: Origin of diamonds in iron meteorites  ” , Geochimica et Cosmochimica Acta , vol.  24, n bein  1-2,Juni 1961, s.  83-88, IN5-IN8, 89-90, IN9-IN10, 91-105 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (61) 90009-6 ) ;
    (en) AE Ringwood og Merken Seabrook, "  Cohenite as a pressure indicator in iron meteorites - II  " , Geochimica et Cosmochimica Acta , vol.  26, n o  4,April 1962, s.  507-509 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (62) 90097-2 ) ;
    (no) Edward Olsen, "  Noen beregninger angående effekten av nikkel på stabiliteten til kohenitt i meteoritter  " , Geochimica et Cosmochimica Acta , vol.  28, n o  5,Mai 1964, s.  609-617 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (64) 90081-X ) ;
    ( fr ) Michael E. Lipschutz og Edward Anders, ”  Cohenite som en trykkindikator i jernmeteoritter?  ” , Geochimica og Cosmochimica Acta , vol.  28, n o  5,Mai 1964, s.  699-708, IN7-IN8, 709-711 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (64) 90086-9 ) ;
    (en) AE Ringwood, “  Cohenite as a pressure indicator in iron meteorites-III Comments on a paper by Lipschutz and Anders  ” , Geochimica et Cosmochimica Acta , vol.  29, n o  5,Mai 1965, s.  573-579 ( DOI  10.1016 / 0016-7037 (65) 90049-9 ) ;
    (no) Robin Brett, "  Cohenite in meteorites: A foreslået opprinnelse  " , Science , vol.  153, n o  3731,1 st juli 1966, s.  60-62 ( DOI  10.1126 / science.153.3731.60 ).