Геохимия, 2022, T. 67, № 6, стр. 590-596

Энтальпии образования алунита и натроалунита (по калориметрическим данным)

Л. П. Огородова a*, Ю. Д. Гриценко ab, М. Ф. Вигасина a, Л. В. Мельчакова a, Д. А. Ксенофонтов a

a Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова, Геологический факультет
119991 Москва, Ленинские Горы, Россия

b Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана РАН
119692 Москва, Ленинский пр., 18, Россия

* E-mail: logor48@mail.ru

Поступила в редакцию 05.03.2021
После доработки 28.07.2021
Принята к публикации 04.10.2021

Аннотация

Методами порошковой рентгенографии, инфракрасной спектроскопии, электронно-микрозондового и термического анализов проведено исследование природного образца алунита состава K0.6Na0.4Al3(SO4)2(OH)6. Методом расплавной калориметрии растворения на микрокалориметре Кальве “Setaram” (Франция) определена энтальпия образования изученного алунита из элементов ∆fH0(298.15 K) = –5149 ± 13 кДж/моль. Рассчитаны энтальпии и энергии Гиббса образования конечных членов ряда алунит KAl3(SO4)2(OH)6 – натроалунит NaAl3(SO4)2(OH)6: –5164 ± 13 и –4651 ± 13, –5127 ± 13 и –4615 ± 13 кДж/моль соответственно.

Ключевые слова: ИК-спектроскопия, термический анализ, микрокалориметрия Кальве, энтальпия образования, алунит, натроалунит

Список литературы

  1. Иванова В.П., Касатов Б.К., Красавина Т.Н., Розинова Е.Л. (1974) Термический анализ минералов и горных пород. Ленинград: Недра, 400 с.

  2. Киселева И.А., Огородова Л.П., Топор Н.Д., Чигарева О.Г. (1979) Термохимическое исследование системы СаО–MgO–SiO2. Геохимия (12), 1811-1825.

  3. Котельников А.Р., Кабалов Ю.К., Зезюля Т.Н., Мельчакова Л.В., Огородова Л.П. (2000) Экспериментальное изучение твердого раствора целестин-барит. Геохимия (12), 1286-1293.

  4. Kotel’nikov A.R., Kabalov Yu K., Zezyulya T.N., Mel’chakova L.V., Ogorodova L.P. (2000) Experimental study of celestine -barite solid solution. Geochem. Int. 38(12), 1181-1187.

  5. Огородова Л.П., Киселева И.А., Мельчакова Л.В., Вигасина М.Ф., Спиридонов Э.М. (2011) Калориметрическое определение энтальпии образования пирофиллита. ЖФХ (9), 1609-1611.

  6. Сергеева А.В. (2019) Инфракрасные спектры минералов группы алунита, сформированных на термальных полях. Журнал прикл. спектр. 86(3), 333-340).

  7. Arazi S.C., Krenkel T.G. (1970) Dehydroxylation heat of alunite. Am. Mineral. 55, 1329-1337.

  8. Bayliss P., Kolitsch U., Nickel E.H., Pring A. (2010) Alunite supergroup: recommended nomenclature. Mineral. Mag. 74(5), 919-927.

  9. Benison K.C. (2016) Alunite on Mars. Am. Mineral. 101(7), 1499-1500/

  10. Bohmhammel K., Naumann R., Paulik F. (1987) Thermoanalytical and calorimetric investigations of the formation and decomposition of some alunites. Thermochim. Acta 121, 109-119.

  11. Brophy G.P., Scott E.S., Snellgrove R.A. (1962) Sulfate studies II. Solid solution between alunite and jarosite. Am. Mineral. 47, 112-126.

  12. Carr MH (1996) Water on Mars. Oxford University Press, New York, 229 p.

  13. Ehlmann B.L., Swayze G.A., Milliken R.E., Wray J.J., Mustard J.F., Breit G.N., Clark R.N., Gondet B., Poulet F., Carter J. Calvin W. M., Benzel W.M.; Seelos K.D. (2016) Discovery of alunite in Cross Crater, Terra Sirenum, Mars: Evidence for precipitation from acidic, sulfurous groundwaters on the margin of a paleolake. Am. Mineral. 101, 1527-1542.

  14. Frost R.L., Wain D.L., Wills R.-A., Musemeci A., Martens W. (2006a) A thermogravimetric study of heat of alunitethe alunites of sodium, potassium and ammonium. Thermochim. Acta 443, 56-61.

  15. Frost R.L., Wills R.-A., Weier M.L., Martens W., Kloprogge J.T. (2006b) A Raman spectroscopic study of alunites. J. Mol. Struct. 785(1–3), 123-132.

  16. Frost R. L., Wain D.L. (2008a) Near-infrared spectroscopy of natural alunites. Spectrochim. Acta Part A 71, 490-495.

  17. Frost R.L., Wain D.L. (2008b). A thermogravimetric and infrared emission spectroscopic study of alunite. J. Therm. Anal. Calorim. 91, 267-274.

  18. Gaboreau S., Vieillard P. (2004) Prediction of Gibbs free energies of formation of minerals of the alunite supergroup. Geochim. Cosmochim. Acta 68(16), 3307-3316.

  19. Hemingway B.S., Robie R.A., (1995) Heat capacity and enthalpy of formation of synthetic alunite. U.S. Geol. Surv. Open-file Report 94–688, 8 p.

  20. Henry J.S., Llew R., Maxim A., Wayde N.M. (2013) The crystal structure and vibrational spectroscopy of jarosite and alunite minerals. Am. Mineral. 98, 1633-1643

  21. Jones F. (2017) Crystallization of jarosite with variable Al3+ content: the transition to alunite. Minerals 7(6), 90-105.

  22. Kelley K.K., Shomate C.H., Young F.E., Naylor B.F., Salo A.E., Huffman E.H. (1947) Thermodynamic properties of ammonium and potassium alums and related substances, with reference to extraction of alumina from clay and alunite. U.S. Bureau Mines Tech. Paper 688, 104 p.

  23. Kiseleva I.A., Navrotsky A., Belitsky I.A., Fursenko B.A. (2001) Thermochemical study of calcium zeolites – heulandite and stilbite. Am. Mineral. 86, 448-455.

  24. Küçük F., Yildiz K. (2006) The decomposition kinetics of mechanically activated alunite ore in air atmosphere by thermogravimetry. Thermochim. Acta 448, 107-110.

  25. Lerouge C., Kunov A., Fléhoc C., Georgieva S., Hikov A., Lescuyer J.L., Petrunov R., Velinova N. (2006) Constraints of stable isotopes on the origin of alunite from advanced argillic alteration systems in Bulgaria. J. Geochem. Explor. 90(3), 166-182.

  26. Majzlan J., Speziale S., Duffy T.S., Burns P.C. (2006) Single-crystal elastic properties of alunite, KAl3(SO4)2(OH)6. Phys. Chem. Miner. 33, 567-573.

  27. Maubec N., Lahfid A., Lerouge C., Wille G., Michel K. (2012) Characterization of alunite supergroup mineralsby Raman spectroscopy. Spectrochim. Acta Part A 96, 925-939.

  28. Murphy P.J., Smith A.M.L., Hudson-Edwards K.A., Dubbin W.E., Wright K. (2009) Raman and spectroscopic studies of alunite-supergroup compounds containing Al, Cr3+, Fe3+ and V3+ at the B site. Can. Mineral. 47, 663-681.

  29. Ogorodova L.P., Melchakova L.V., Kiseleva I.A., Belitsky I.A. (2003) Thermochemical study of natural pollucite. Thermochim. Acta 403, 251-256.

  30. Parker R.L. (1962) Isomorphous substitution in natural and synthetic alunite. Am. Mineral. 47, 127-136.

  31. Robie R.A., Hemingway B.S. (1995) Thermodynamic properties of minerals and related substances at 298.15 K and 1 bar (105 pascals) pressure and at higher temperatures. U.S. Geol. Surv. Bull. 2131, 461 p.

  32. Serna C.J., Cortina C.P., Ramos J.V.G. (1986) Infrared and Raman study of alunite-jarosite compounds. Spectrochim. Acta Part A 42, 729-734.

  33. Stoffregen R.E., Cygan G.L. (1990) An experimental study of Na-K exchange between alunite and aqueous sulfate solutions. Am. Mineral. 75, 209-220.

  34. Stoffregen R.E., Alpers C.N. (1992) Observations on the unit-cell dimensions, H2O contents, and δD values of natural and synthetic alunite. Am. Mineral. 77, 1092-1098.

  35. Stoffregen R.E., Alpers C.N., Jambor J.L. (2000) Alunite-jarosite crystallography, thermodynamics and geochronology. Mineral. Geochem. 40, 453-479.

  36. Toumi M, Tlili A. (2008) Rietveld refinement and vibrational spectroscopic study of alunite from El Gnater, Central Tunisia. Russ. J. Inorg. Chem. 53(12), 1845-1853.

  37. Valero A., Valero A., Vieillard P. (2012) The thermodynamic properties of the upper continental crust: Exergy, Gibbs free energy and enthalpy. Energy 41(1), 121-127.

  38. Zema M., Callegari A. M., Tarantino C., Gasparini E., Ghigna P. (2012) Thermal expansion of alunite up to dehydroxylation and collapse of the crystal structure. Mineral. Mag. 76(3), 613-623.

Дополнительные материалы отсутствуют.