البيروكسين

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة
بلورات البيروكسين ( الديوبسيد ) من أفغانستان

البيروكسينات (يُختصر عادةً بـ Px ) هي مجموعة من المعادن الإينوسيليكاتية المهمة المُكوِّنة للصخور ، وتوجد في العديد من الصخور النارية والمتحولة . للبيروكسينات الصيغة العامة XY(Si,Al) ₂O₆ ، [ 1 ] حيث يُمثل X أيونات الكالسيوم (Ca) أو الصوديوم (Na) أو الحديد ( Fe(II)) أو المغنيسيوم (Mg) ، ونادرًا الزنك أو المنغنيز أو الليثيوم ، بينما يُمثل Y أيونات أصغر حجمًا، مثل الكروم (Cr) أو الألومنيوم (Al) أو المغنيسيوم (Mg) أو الكوبالت (Co) أو المنغنيز (Mn) أو السكانديوم (Sc) أو التيتانيوم (Ti) أو الفاناديوم (V) أو حتى الحديد (Fe(II) أو Fe(III)). وعلى الرغم من أن الألومنيوم يحل محل السيليكون بشكل واسع في السيليكات مثل الفلسبارات والأمفيبولات ، إلا أن هذا الإحلال يحدث بدرجة محدودة فقط في معظم البيروكسينات. تشترك هذه المواد في بنية مشتركة تتكون من سلاسل مفردة من رباعيات أوجه السيليكا. تُعرف البيروكسينات التي تتبلور في النظام أحادي الميل باسم كلينوبيروكسينات ، بينما تُعرف تلك التي تتبلور في النظام المعيني القائم باسم أورثوبيروكسينات .

يُشتق اسم البيروكسين من الكلمتين اليونانيتين القديمتين اللتين تعنيان "نار" ( πυρ ، بور ) و"غريب" ( ξένος ، زينوس ). سُميت البيروكسينات بهذا الاسم لوجودها في الحمم البركانية ، حيث تُوجد أحيانًا على شكل بلورات مُضمنة في الزجاج البركاني ؛ وكان يُعتقد أنها شوائب في الزجاج، ومن هنا جاء الاسم الذي يعني "النار الغريبة". مع ذلك، فهي ببساطة معادن تتشكل في المراحل المبكرة، حيث تبلورت قبل ثوران الحمم البركانية.

يتكون الوشاح العلوي للأرض بشكل رئيسي من معادن الأوليفين والبيروكسين . ويُعد البيروكسين والفلسبار من المعادن الرئيسية في صخور البازلت والأنديزيت والجابرو . [ 2 ] [ 3 ]

بناء

البيروكسينات هي أكثر معادن السيليكات أحادية السلسلة شيوعًا (أما المجموعة المهمة الأخرى من سيليكات أحادية السلسلة، وهي البيروكسينويدات ، فهي أقل شيوعًا بكثير). يتكون تركيبها من سلاسل متوازية من رباعيات أوجه السيليكا سالبة الشحنة، مرتبطة ببعضها بواسطة كاتيونات معدنية. بعبارة أخرى، يُحاط كل أيون سيليكون في بلورة البيروكسين بأربعة أيونات أكسجين، مُشكلاً رباعي أوجه حول أيون السيليكون الصغير نسبيًا. ويتشارك كل أيون سيليكون أيوني أكسجين مع أيونات السيليكون المجاورة له في السلسلة. [ 4 ]

تتجه جميع رباعيات الأوجه في السلسلة في نفس الاتجاه، بحيث يوجد أيونان من الأكسجين على أحد وجهي السلسلة مقابل كل أيون أكسجين على الوجه الآخر. تُوصف أيونات الأكسجين الموجودة على الوجه الأضيق بأنها أيونات أكسجين قميّة. ترتبط أزواج السلاسل معًا من جوانبها القميّة بواسطة كاتيونات Y، حيث يُحاط كل كاتيون Y بستة أيونات أكسجين. وقد شُبّهت أزواج السلاسل المفردة الناتجة أحيانًا بعوارض I. تتشابك عوارض I، حيث تربط كاتيونات X إضافية الأوجه الخارجية لعوارض I بعوارض I المجاورة، مما يوفر توازن الشحنة المتبقي. هذا الارتباط ضعيف نسبيًا، وهو ما يُعطي البيروكسينات انقسامها المميز . [ 4 ]

الكيمياء والتسمية

يُتيح التركيب السيليكاتي السلسلي للبيروكسينات مرونةً كبيرةً في دمج الكاتيونات المختلفة ، وتُحدد أسماء معادن البيروكسين بشكل أساسي بناءً على تركيبها الكيميائي. تُسمى معادن البيروكسين وفقًا للأنواع الكيميائية التي تشغل الموقع X (أو M2)، والموقع Y (أو M1)، والموقع T رباعي الأوجه. ترتبط الكاتيونات في الموقع Y (M1) ارتباطًا وثيقًا بست ذرات أكسجين في تنسيق ثماني الأوجه. يمكن أن ترتبط الكاتيونات في الموقع X (M2) بست إلى ثماني ذرات أكسجين، اعتمادًا على حجم الكاتيون. اعتبارًا من عام 1989[ 5 ] تم الاعتراف بعشرين اسمًا معدنيًا من قبل لجنة المعادن الجديدة وأسماء المعادن التابعة للجمعية الدولية للمعادن، وتم التخلي عن 105 أسماء مستخدمة سابقًا.

تسمية البيروكسين
تسمية رباعية الأضلاع للبيروكسينات الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد
تسمية مثلث البيروكسين لبيروكسينات الصوديوم

يحتوي البيروكسين النموذجي في الغالب على السيليكون في الموقع رباعي الأوجه، وأيونات ذات شحنة +2 في كل من الموقعين X وY، مما يعطي الصيغة التقريبية XYT₂O₆ . تُعرَّف أسماء البيروكسينات الشائعة من الكالسيوم والحديد والمغنيسيوم في " الرباعي البيروكسيني". تشمل سلسلة الإينستاتيت-الفيروسيليت ( [ Mg,Fe]SiO₃ ) معدن الهايبرستين الشائع في تكوين الصخور ، وتحتوي على ما يصل إلى 5 % مول من الكالسيوم، وتوجد في ثلاثة أشكال متعددة: الإينستاتيت المعيني القائم ، والإينستاتيت الأولي، والإينستاتيت أحادي الميل (وما يكافئه من الفيروسيليت). يؤدي ازدياد محتوى الكالسيوم إلى منع تكوين الأطوار المعينية القائمة، ويتبلور البيجونيت ( [ Mg,Fe,Ca] [ Mg,Fe]Si₂O₆ ) فقط في النظام أحادي الميل . لا يوجد محلول صلب كامل فيما يتعلق بمحتوى الكالسيوم، كما أن البيروكسينات المحتوية على المغنيسيوم والحديد والكالسيوم، والتي يتراوح محتوى الكالسيوم فيها بين 15 و25 مول% تقريبًا، غير مستقرة بالنسبة لزوج من البلورات المنفصلة. يؤدي هذا إلى فجوة امتزاج بين تركيبات البيجونيت والأوجيت . يوجد فصل اعتباطي بين الأوجيت والمحلول الصلب للديوبسيد -هيدنبرجيت ( CaMgSi₂O₆ - CaFeSi₂O₆ ). يُعتمد هذا الفصل عند نسبة كالسيوم تزيد عن 45 مول%. ولأن أيون الكالسيوم لا يمكنه شغل الموقع Y، فإن البيروكسين الذي يحتوي على أكثر من 50 مول % من الكالسيوم غير ممكن. أما معدن الولاستونيت ( CaSiO₃ )، وهو معدن ذو صلة ، فله الصيغة الكيميائية للعضو النهائي المفترض للكالسيوم ( Ca₂Si₂O₆ ) ، ولكن الاختلافات البنيوية الهامة تجعله يُصنف بدلاً من ذلك على أنه بيروكسينويد .     

لا تُعدّ المغنيسيوم والكالسيوم والحديد الأيونات الموجبة الوحيدة التي يمكنها شغل الموقعين X وY في بنية البيروكسين. ثمة سلسلة أخرى مهمة من معادن البيروكسين، وهي البيروكسينات الغنية بالصوديوم، والتي تُعرف باسم "مثلث البيروكسين". يُشير وجود الصوديوم، ذي الشحنة الموجبة 1+، في البيروكسين إلى ضرورة وجود آلية لتعويض الشحنة الموجبة "المفقودة". في الجاديت والإيجيرين ، تُضاف هذه الشحنة عن طريق إدخال أيون موجب 3+ (الألومنيوم والحديد الثلاثي، على التوالي) في الموقع Y.  تُعرف بيروكسينات الصوديوم التي تحتوي على أكثر من 20% مول من الكالسيوم أو المغنيسيوم أو الحديد الثنائي باسم الأومفاسيت والإيجيرين -أوجيت . أما البيروكسين الذي يحتوي على 80% أو أكثر من هذه المكونات، فيُصنّف باستخدام المخطط الرباعي.

أول صورة حيود الأشعة السينية لتربة المريخ - يكشف تحليل CheMin عن الفلسبار والبيروكسينات والأوليفين والمزيد ( مركبة كيوريوسيتي الجوالة في " روكنيست ") [ 6 ]

يمكن استيعاب مجموعة واسعة من الكاتيونات الأخرى في المواقع المختلفة لهياكل البيروكسين.

ترتيب شغل الكاتيونات في البيروكسينات
تينعمالFe 3+
YالFe 3+Ti 4+CrVTi 3+زركونيومالعلومالزنكالمغنيسيومFe 2+المنغنيز
XالمغنيسيومFe 2+المنغنيزليكاليفورنيانا

في تعيين الأيونات للمواقع، تتمثل القاعدة الأساسية في العمل من اليسار إلى اليمين في هذا الجدول، حيث يتم أولاً تعيين كل السيليكون للموقع T ثم ملء الموقع بالألومنيوم المتبقي وأخيراً الحديد (III)؛ يمكن استيعاب الألومنيوم أو الحديد الإضافي في الموقع Y والأيونات الأكبر حجماً في الموقع X.

لا تتبع جميع الآليات الناتجة لتحقيق التعادل الكهربائي مثال الصوديوم المذكور أعلاه، وهناك العديد من المخططات البديلة:

  1. استبدال مزدوج لأيونات أحادية الشحنة (1+ ) وثلاثية الشحنة (3+ ) في الموقعين X و Y على التوالي. على سبيل المثال، يُعطي الصوديوم والألومنيوم تركيبة الجاديت (NaAlSi₂O₆ ) .
  2. استبدال مزدوج لأيون أحادي الشحنة ( +1) في الموقع X ومزيج من أعداد متساوية من أيونات ثنائية الشحنة (+2) ورباعية الشحنة (+4) في الموقع Y. ينتج عن ذلك ، على سبيل المثال ، NaFe²⁺ 0.5 Ti⁴⁺ 0.5 Si₂O₆ .
  3. استبدال تشيرماك حيث يشغل أيون 3+ الموقع Y والموقع T، مما يؤدي إلى eg، CaAlAlSiO 6 .

في الطبيعة، قد يوجد أكثر من بديل واحد في نفس المعدن.

معادن البيروكسين

مقطع رقيق من البيروكسين الأخضر
صخرة دخيلة من الوشاح - البيريدوتيت من محمية سان كارلوس الهندية، مقاطعة جيلا، أريزونا، الولايات المتحدة الأمريكية. تتكون الصخرة الدخيلة بشكل رئيسي من الزبرجد الأخضر ، بالإضافة إلى بلورات الأورثوبيروكسين الأسود والإسبينيل ، وحبيبات نادرة من الديوبسيد الأخضر العشبي. الصخر الرمادي ذو الحبيبات الدقيقة في هذه الصورة هو البازلت المضيف. (مقياس غير معروف).
عينة من البيروكسينيت (النيزك ALH84001 من المريخ)، وهو صخر يتكون في الغالب من معادن البيروكسين

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هارمون، آر إس؛ ديلوسيا، إف سي؛ ماكمانوس، سي إي؛ ماكميلان، إن جيه؛ جينكينز، تي إف؛ والش، إم إي؛ ميزيوليك، إيه. (2006). "مطيافية الانهيار المستحث بالليزر - تقنية استشعار كيميائي ناشئة للتطبيقات الجيوكيميائية والمعدنية والبيئية الميدانية المحمولة في الوقت الحقيقي". الجيوكيمياء التطبيقية . 21 (5): 730-747 . doi : 10.1016/j.apgeochem.2006.02.003 .
  2. ^ ديجان ، فرانسيس م. وايتهاوس، مارتن ج. ترول ، فالنتين ر. بود، ديفيد أ. هاريس، كريس. جيجر هاري. هالينيوس ، أولف (2016/12/30). "معايير البيروكسين لتحليل نظائر الأكسجين SIMS وتطبيقها على بركان ميرابي، سوندا آرك، إندونيسيا" . الجيولوجيا الكيميائية . 447 : 1– 10. بيب كود : 2016ChGeo.447....1D . دوى : 10.1016/j.chemgeo.2016.10.018 . ISSN 0009-2541 . 
  3. ↑ أودريسكول، برايان؛ ستيفنسون، كارل تي إي؛ ترول، فالنتين آر. (15 مايو 2008). "تطور التصفح المعدني في الجابرو الطبقي لمقاطعة باليوجين النارية البريطانية: دراسة مشتركة لتباين القابلية المغناطيسية، والتركيب الكمي، والكيمياء المعدنية" . مجلة علم الصخور . 49 (6): 1187-1221 . doi : 10.1093/petrology/egn022 . ISSN 1460-2415 . 
  4. 1 2 نيس، ويليام د. (2000). مقدمة في علم المعادن . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 261. ISBN  9780195106916.
  5. ↑ موريموتو، ن.؛ فابريس، ج.؛ فيرغسون، أ.ك.؛ جينزبورغ، الرابع.؛ روس، م.؛ سيفيت، ف.أ.؛ زوسمان، ج. (1989). "تسمية البيروكسينات" (ملف PDF) . عالم المعادن الكندي . 27 : 143-156 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 9 مارس 2008.
  6. ↑ براون، دواين (30 أكتوبر 2012). "أولى دراسات التربة التي أجرتها مركبة ناسا الجوالة تساعد في تحديد بصمات المعادن المريخية" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 31 أكتوبر 2012 .