Apatit

Apatit je minerál, který se skládá z fosforečnanu vápenatého s chemickým vzorcem Ca5(PO4)3(OH,F,Cl). Je členem apatitové skupiny minerály, který také zahrnuje hydroxylapatit a fluorapatit. Apatit je poměrně běžný minerál, který se může vyskytovat v různých barvách, včetně žluté, zelené, modré a fialové. Je důležitým minerálem při tvorbě magmatických, sedimentárních a metamorfované horninya lze jej nalézt také v biologických tkáních, jako jsou kosti a zuby. Díky svým chemickým a fyzikálním vlastnostem má apatit různé průmyslové aplikace, včetně výroby hnojiv, kyseliny fosforečné a dentálních materiálů.

Je to skupina fosfátových minerálů, obvykle označovaných jako hydroxylapatit, fluorapatit a chlorapatit

• Hydroxylapatit
• Fluorapatit
• Chlorapatit

Chemické složení apatitu

Apatit je minerál s poměrně složitým chemickým složením, které se může lišit v závislosti na konkrétním typu apatitu. Základní vzorec pro apatit je Ca5(PO4)3X, kde X může být kterýkoli z několika iontů, včetně OH-, F-, Cl-, nebo jejich kombinace. Některé variace ve vzorci mohou také nastat v důsledku náhrady vápníku nebo fosforu jinými prvky.

Chemické složení apatitu lze dále popsat rozčleněním jednotlivých složek vzorce. Složka Ca5 představuje obsah vápníku v minerálu, který je základní živinou pro mnoho živých organismů. Složka (PO4)3 představuje obsah fosfátů v minerálu, který je důležitý pro mnoho průmyslových aplikací, včetně výroby hnojiv.

Složka X vzorce představuje anion, který může být přítomen v apatitu. Jestliže X je OH-, minerál se nazývá hydroxylapatit. Jestliže X je F-, minerál se nazývá fluorapatit. Jestliže X je Cl-, minerál se nazývá chlorapatit. Pokud je X kombinací těchto aniontů, minerál se nazývá smíšený apatit.

Kromě základního vzorce může apatit obsahovat také různé stopové prvky a nečistoty, které mohou ovlivnit jeho vlastnosti a chování. Například prvky vzácných zemin, jako je lanthan a cer, mohou nahradit vápník v krystalové struktuře apatitu, což vede ke změnám jeho fyzikálních a optické vlastnosti.

Fyzikální vlastnosti apatitu

• Barva: Apatit se může vyskytovat v řadě barev, včetně bezbarvé, bílé, žluté, zelené, modré, fialové a hnědé. Barva apatitu může být ovlivněna nečistotami nebo stopovými prvky přítomnými v minerálu.
• Průhlednost: Apatit je obvykle průhledný až průsvitný, i když některé odrůdy mohou být neprůhledné.
• Krystalová struktura: Apatit má hexagonální krystalovou strukturu, což znamená, že má šestinásobnou symetrii. Jeho krystalová mřížka je tvořena opakujícími se jednotkami tetraedrů fosforečnanu (PO4) a iontů vápníku (Ca).
• Tvrdost: Apatit má tvrdost podle Mohse 5, což znamená, že je poměrně měkký a lze jej snadno poškrábat tvrdšími minerály jako např. křemen.
• Výstřih: Apatit má dobrou štěpnost v jednom směru, což znamená, že jej lze snadno štěpit podél ploché roviny.
• Zlomenina: Apatit má lasturový lom, což znamená, že se láme s hladkým, zakřiveným povrchem podobným způsobu lámání skla.
• Lesk: Apatit má skelný (sklovitý) lesk, což znamená, že odráží světlo jako sklo.
• Hustota: Hustota apatitu se liší v závislosti na složení minerálu, ale obvykle se pohybuje mezi 3.1 až 3.4 g/cm³.

Optické vlastnosti apatitu

• Index lomu: Apatit má relativně vysoký index lomu, který se pohybuje od 1.63 do 1.69. To znamená, že světlo procházející apatitem se ohýbá nebo láme pod větším úhlem, než by tomu bylo ve vzduchu.
• Dvojlom: Apatit je silně dvojlomný, což znamená, že má dva různé indexy lomu v závislosti na směru procházejícího světla. To způsobuje dvojí lom, kdy se objekt pozorovaný přes apatit zdá být rozdělen na dva obrazy.
• Pleochroism: Apatit vykazuje pleochroismus, což znamená, že může vykazovat různé barvy při pohledu z různých úhlů. To je způsobeno absorpcí světla různých vlnových délek v různých směrech.
• Fluorescence: Některé typy apatitu vykazují fluorescenci, což znamená, že při vystavení ultrafialovému záření vyzařují viditelné světlo. Tato vlastnost činí apatit užitečným v různých aplikacích, jako je výroba zářivek.
• Optická disperze: Apatit má relativně vysokou optickou disperzi, což znamená, že dokáže rozdělit bílé světlo na jednotlivé barvy nebo spektrální čáry. Tato vlastnost se využívá v gemologických aplikacích k identifikaci různých typů apatitu a k jejich odlišení od jiných minerálů.
• Absorpční spektra: Absorpční spektra apatitu mohou poskytnout informace o chemickém složení minerálu a krystalové struktuře. Tato vlastnost se používá v různých vědeckých a průmyslových aplikacích, jako je geologie ke studiu vzniku a vývoje skálya v lékařství analyzovat chemické složení kostní tkáně.
• Optická anizotropie: Apatit je opticky anizotropní, to znamená, že má různé optické vlastnosti v různých směrech. Tato vlastnost souvisí s krystalovou strukturou minerálu, která má hexagonální symetrii. Anizotropie apatitu může být použita k určení orientace a zarovnání minerálních zrn v horninách, což může poskytnout informace o geologické historii hornin.

Vznik apatitu

Apatit se může tvořit několika různými geologickými procesy, včetně magmatických, sedimentárních a metamorfních procesů. Zde jsou některé ze způsobů, jak se může apatit tvořit:

• Magmatické procesy: Apatit může krystalizovat z magmat nebo tavenin, které jsou bohaté na vápník a fosfor. K tomu často dochází u rušivých vyvřelé skály jako žula, syenita karbonatit. Apatit může vznikat i ve vulkanických horninách jako např čedič a andezit, kde se může vyskytovat jako fenokrysty nebo malé krystaly v základní hmotě.
• Sedimentární procesy: Apatit lze vysrážet z vodných roztoků v sedimentárním prostředí. K tomu dochází, když fosforečnanové ionty v roztoku reagují s ionty vápníku za vzniku krystalů apatitu. Apatit může být také tvořen akumulací biogenního materiálu, jako jsou kosti a zuby, které obsahují apatit.
• Metamorfní procesy: Apatit může vzniknout metamorfózou, ke které dochází, když jsou horniny vystaveny vysokým teplotám a tlakům. Během metamorfózy může být apatit rekrystalizován nebo přeměněn na různé minerální fáze v závislosti na podmínkách metamorfózy.

Celkově je tvorba apatitu úzce spojena s dostupností vápníku a fosforu, což jsou základní prvky v chemickém složení minerálu. Vznik apatitu může poskytnout důležité informace o geologické historii a procesech, které ovlivnily horniny a minerály.

Geologický výskyt

Apatit je široce rozšířený minerál, který lze nalézt v různých geologických prostředích. Zde jsou některé z běžných výskytů apatitu:

• Vyvřelé horniny: Apatit je běžným doplňkovým minerálem ve vyvřelých horninách, jako je žula, syenit a karbonatit. Může se vyskytovat jako malé krystaly nebo zrna, nebo jako velké hmoty nebo žíly.
• Sedimentární horniny: Apatit lze nalézt v sedimentárních horninách, jako jsou fosfority, což jsou horniny bohaté na fosfáty. Tyto horniny se často tvoří v mořském prostředí, kde se organická hmota hromadí a rozkládá a uvolňuje fosfáty do okolní vody.
• Metamorfované horniny: Apatit se může vyskytovat v metamorfovaných horninách jako např mramor, břidlice, a rula. Během metamorfózy může být apatit rekrystalizován nebo přeměněn na různé minerální fáze v závislosti na podmínkách metamorfózy.
• Hydrotermální žíly: Apatit lze nalézt v hydrotermálních žilách, což jsou mineralizované pukliny nebo pukliny v horninách, které jsou vyplněny Ložiska nerostných surovin. Tyto žíly se mohou tvořit v různých geologických prostředích, včetně magmatických, metamorfovaných a sedimentárních hornin.
• Biologické tkáně: Apatit je důležitou součástí kostí a zubů, kde těmto tkáním dodává pevnost a tvrdost. Lze jej nalézt také v jiných biologických materiálech, jako jsou rybí šupiny a otolity.

Celkově se apatit vyskytuje v široké škále geologických prostředí a může poskytnout důležité informace o geologické historii a procesech, které ovlivnily horniny a minerály. Jeho výskyt v biologických tkáních z něj činí důležitý minerál také v biologii a medicíně.

Distribuce apatitu

Apatit je široce rozšířen po celém světě a lze jej nalézt v různých geologických prostředích. Zde jsou některé z oblastí, kde se běžně vyskytuje apatit:

• Kanada: Kanada je jedním z předních světových výrobců apatitu, s významným vklady umístil v Ontariu, Quebec, a území severozápadu. Tato ložiska se vyskytují ve vyvřelých a sedimentárních horninách a těží se především pro obsah fosfátů, které se využívají při výrobě hnojiv.
• Rusko: Rusko je dalším významným producentem apatitu s velkými ložisky na poloostrově Kola na dalekém severozápadě země. Tato ložiska se vyskytují v alkalických vyvřelinách a těží se především pro obsah fosfátů.
• Brazílie: Brazílie je domovem významných ložisek apatitu, zejména ve státě Minas Gerais. Tato ložiska se vyskytují v pegmatitech a hydrotermálních žilách a jsou často spojena s dalšími vzácnými minerály jako např turmalín a topas.
• Spojené státy americké: Ložiska apatitu se nacházejí v několika státech Spojených států, včetně Floridy, Idaha, Tennessee a Wyomingu. Tato ložiska se vyskytují v sedimentárních horninách a jsou primárně těžena pro obsah fosfátů.
• Maroko: Maroko je domovem některých z největších světových ložisek apatitu, která se vyskytují v Západní Sahaře a jsou těžena především pro svůj obsah fosfátů.

Celkově je apatit široce rozšířen po celém světě a lze jej nalézt v různých geologických prostředích. Jeho význam při výrobě hnojiv a dalších průmyslových aplikací vedl v mnoha zemích k významným těžebním a těžebním činnostem.

Použití apatitu

Apatit má řadu použití v různých oblastech, včetně průmyslu, zemědělství a lékařství. Zde jsou některé z nejčastějších použití apatitu:

1. Hnojiva: Apatit je hlavním zdrojem fosfátů, což je klíčová živina potřebná pro růst rostlin. V důsledku toho se apatit široce používá při výrobě hnojiv, zejména v zemědělství.
2. Průmyslové aplikace: Apatit se také používá v různých průmyslových aplikacích, včetně výroby fosfátových chemikálií, jako je kyselina fosforečná, která se používá při výrobě potravinářských přísad, nápojů a detergentů.
3. Keramický průmysl: Apatit se pro svůj vysoký bod tání a tvrdost používá při výrobě keramiky, jako je jídelní nádobí a dekorativní obklady.
4. Zubní implantáty: Apatit je biokompatibilní, což znamená, že může být použit v biomedicínských aplikacích, jako jsou zubní implantáty a kostní štěpy.
5. Šperky: Apatit se někdy používá jako a drahokam díky svým atraktivním barvám, včetně modré, zelené a žluté.
6. Výzkum: Apatit je studován výzkumníky v geologii, materiálové vědě a biologii kvůli jeho jedinečným vlastnostem, jako je jeho krystalová struktura, optické vlastnosti a chemické složení. Výzkumníci používají apatit jako modelový minerál pro studium procesů, jako je růst krystalů, krystalová chemie a biomimetika.

Celkově je apatit důležitým minerálem se širokou škálou aplikací, zejména v zemědělství a průmyslu.

Fosfátová skála

Fosfátový kámen a fosforit jsou názvy používané pro sedimentární horniny, které obsahují alespoň 15 % až 20 % fosfátu na základě hmotnosti. Obsah fosforu v těchto horninách je odvozen hlavně z přítomnosti minerálů apatitu

Využití apatitu jako fosfátové horniny

• Většina fosfátových hornin těžených po celém světě se používá k výrobě fosfátových hnojiv. Používá se také k výrobě doplňků krmiva pro zvířata, kyseliny fosforečné, elementárního fosforu a fosfátových sloučenin pro chemický průmysl.
• Čína je největším producentem fosfátové horniny, která v roce 100 vyprodukovala přibližně 2014 milionů tun. Spojené státy, Rusko, Maroko a Západní Sahara jsou také hlavními producenty fosfátů.
• Více než 75 % světových zásob fosfátových hornin se nachází v Maroku a Západní Sahaře.

Apatit FAQ

K čemu se apatit používá?

Apatit se používá v různých oblastech, včetně zemědělství, průmyslu, lékařství a výzkumu. Je hlavním zdrojem fosfátu, který se používá v hnojivech, dále se používá při výrobě kyseliny fosforečné, keramiky, zubních implantátů a šperků.

Jaké jsou fyzikální vlastnosti apatitu?

Apatit je typicky zelený, hnědý, modrý nebo žlutý a má tvrdost 5 na Mohsově stupnici. Má specifickou hmotnost přibližně 3.2 až 3.4 a typicky má hexagonální krystalovou strukturu.

Kde se vyskytuje apatit?

Apatit se nachází na mnoha místech po celém světě, včetně Kanady, Brazílie, Ruska a Madagaskaru. Může se vyskytovat v různých geologických prostředích, jako jsou vyvřelé horniny, sedimentární horniny a hydrotermální žíly.

Je apatit radioaktivní?

Některý apatit může být radioaktivní, zvláště pokud obsahuje stopová množství uran nebo jiné radioaktivní prvky. Ne každý apatit je však radioaktivní a jeho radioaktivita se může lišit v závislosti na konkrétním umístění a složení minerálu.

Jaké je chemické složení apatitu?

Apatit má složité chemické složení, které se může lišit v závislosti na konkrétním typu apatitu. Základní vzorec pro apatit je Ca5(PO4)3X, kde X může být kterýkoli z několika iontů, včetně OH-, F-, Cl-, nebo jejich kombinace. Apatit může také obsahovat různé stopové prvky a nečistoty, které mohou ovlivnit jeho vlastnosti a chování.

Reference

• Hobart M. King (2018) Apatit, Phosphorite and Phosphate Rock https://geology.com/minerals/apatite.shtml
• Obchodní cena , https://roughmarket.com/apatite/
• Arem,J,E.,Smigel,B (2018) Hodnota, cena a informace o šperku apatitu, International Gem Society
• Villalba,G.,Ayres,R,U.,Schroder,H(2008). „Účtování o fluoru: výroba, použití a ztráty“. Journal of Industrial Ecology.
• USGS, Mineral commodity Summary, Dostupné na http://minerals. usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphat_rock/index.html#mcs ověřeno 19. dubna 2013).