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أباتيت

أباتيت هو فوسفات كالسيوم طبيعي يستخدم كمصدر للحصول على الفوسفور وحمض الفوسفوريك.

Apatit (der Apatit) ist die Kurz- und Sammelbezeichnung für eine Gruppe chemisch ähnlicher, aber nicht näher bestimmter Minerale mit folgenden Mitgliedern: Apatit ist zudem Namensgeber der Apatit-Pyromorphit-Gruppe mit hoher (bis 100 %) und frei austauschbarer Konzentration von einfach negativen Fluor-, Chlor- beziehungsweise Hydroxidionen. Die allgemeine, chemische Formel für Apatit ist Ca₅[(F,Cl,OH)|(PO₄)₃].

Alle Minerale gehören zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und kristallisieren im hexagonalen Kristallsystem mit der allgemeinen chemischen Zusammensetzung (Ca,Ba,Pb,Sr,etc.)₅[(F,Cl,OH)|(PO₄,CO₃)₃] und entwickeln meist tafelige bis prismatische Kristalle, aber auch nierige bis traubige, kugelige, körnige, faserige und massige Mineral-Aggregate sowie stalagmite Formen und krustige Überzüge von variabler, oft aber grüner, brauner oder weißer Farbe.

Mit einer Mohs’schen Härte von 5 gehören die Apatite zu den mittelharten Mineralen, die sich mit dem Messer noch ritzen lassen. Sie dienen in der gleichnamigen Härteskala als Referenzmineral. Je nach Zusammensetzung haben die Apatite eine Dichte von 3,1 bis 3,8 g/cm³.

Der Name Apatit leitet sich aus dem altgriechischen άπατᾶν ápatân „täuschen“ ab. Da das Mineral in so vielen Formen- und Farbvariationen vorkommt, ist die Gefahr groß, dass es mit den Mineralen wie beispielsweise Beryll, Topas oder verschiedenen Turmalinen verwechselt wird.

·         Fluorapatit – sehr häufiges Vorkommen, entweder farblos oder in den Farben weiß, gelb, rosa, blau, violett, grün, braun

·         Chlorapatit – eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß oder verschiedenen Gelbtönen

·         Hydroxylapatit – eher seltenes Vorkommen in den Farben weiß, verschiedenen Grautönen oder gelb

·         Apatit-Katzenauge

·         Spargelstein – gelblich-grün

·         Mangualdit – manganhaltiger Apatit^[2]

·         Moroxit – bläulich-grün, violett, rot

Apatit kommt hydrothermal in Pegmatiten und metamorphem Kalkstein vor, bildet sich aber auch in magmatischem Gestein oder aus organischem Material in Sedimentgestein. Häufig entstehen Apatite durch Biomineralisation, sei es in Gesteinsformationen, im Boden, als unerwünschter Zahnbelag, in Knochen usw.; hier aber immer in ganz bestimmten Mikro-Umweltbedingungen.

Fundorte sind unter anderem Brasilien, die Volksrepublik China, Indien, Clear Lake/Ontario in Kanada, Madagaskar, Marokko, Mercado und Durango in Mexiko, Myanmar(Oberbirma), Dusso in Pakistan, Halbinsel Kola in der Russischen Föderation, Fiesch in der Schweiz, Sri Lanka, Maine in den USA.

ydroxylapatit wird nach dem Tiselius-Verfahren synthetisiert:

Dazu wird im ersten Schritt aus Calciumchloridlösung (CaCl₂) und Dinatriumhydrogenphosphatlösung (Na₂HPO₄) die Verbindung Bruschit (Kalziumhydrogenphosphat-Dihydrat, CaHPO₄·2H₂O) hergestellt. Der sehr schlecht wasserlösliche Bruschit wird dann in Natronlauge (NaOH) gekocht, bis er sich in Hydroxylapatit umgewandelt hat.

Apatite is a group of phosphate minerals, usually referring to hydroxylapatite, fluorapatite and chlorapatite, named for high concentrations of OH⁻, F⁻ andCl⁻ ions, respectively, in the crystal. The formula of the admixture of the four most common endmembers is written as Ca₁₀(PO₄)₆(OH,F,Cl)₂, and the crystal unit cell formulae of the individual minerals are written as Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, Ca₁₀(PO₄)₆(F)₂ and Ca₁₀(PO₄)₆(Cl)₂.

Apatite is one of a few minerals produced and used by biological micro-environmental systems. Apatite is the defining mineral for 5 on the Mohs scale. Hydroxyapatite, also known as hydroxylapatite, is the major component of tooth enamel and bone mineral. A relatively rare form of apatite in which most of the OH groups are absent and containing many carbonate and acid phosphate substitutions is a large component of bone material.

Fluorapatite (or fluoroapatite) is more resistant to acid attack than is hydroxyapatite; in the mid-20th century, it was discovered that communities whose water supply naturally contained fluorine had lower rates of dental caries.^[3] Fluoridated water allows exchange in the teeth of fluoride ions for hydroxyl groups in apatite. Similarly, toothpaste typically contains a source of fluoride anions (e.g. sodium fluoride, sodium monofluorophosphate). Too much fluoride results in dental fluorosis and/or skeletal fluorosis.

Fission tracks in apatite are commonly used to determine the thermal history of orogenic (mountain) belts and of sediments in sedimentary basins. (U-Th)/He dating of apatite is also well established for use in determining thermal histories and other, less typical applications such as paleo-wildfire dating.

Phosphorite is a phosphate-rich sedimentary rock, that contains between 18% and 40% P₂O₅. The apatite in phosphorite is present as cryptocrystallinemasses referred to as collophane.

The primary use of apatite is in the manufacture of fertilizer – it is a source of phosphorus. It is occasionally used as a gemstone. Green and blue varieties in finely divided form, are pigments with excellent covering power.

During digestion of apatite with sulfuric acid to make phosphoric acid, hydrogen fluoride is produced as a byproduct from any fluorapatite content. This byproduct is a minor industrial source of hydrofluoric acid.^[4]

Fluoro-chloro apatite forms the basis of the now obsolete Halophosphor fluorescent tube phosphor system. Dopant elements of manganese and antimony, at less than one mole-percent, in place of the calcium and phosphorus impart the fluorescence, and adjustment of the fluorine to chlorine ratio adjusts the shade of white produced. Now almost entirely replaced by the Tri-Phosphor system.^[5]

In the United States, apatite derived fertilizers are used to supplement the nutrition of many agricultural crops by providing a valuable source of phosphate.

Apatites are also a proposed host material for storage of nuclear waste, along with other phosphates.

L'apatite est un nom générique désignant des phosphates hexagonaux de composition assez variable, Ca₅(PO₄)₃(OH,Cl,F). Trois espèces sont reconnues par l'IMA, nommées selon l'anion prévalent :

·         Chlorapatite Ca₅(PO₄)₃Cl

·         Fluorapatite Ca₅(PO₄)₃F

·         Hydroxyapatite Ca₅(PO₄)₃(OH)

Deux variantes monocliniques précédemment reconnues comme espèces (dont la clinohydroxyapatite) sont maintenant reconnues comme des polytypes.

Tous comportent des tétraèdres PO₄ isolés, avec des ions Ca²⁺ en coordination 9. Les carbonate-apatites remplacent un tétraèdre PO₄ par un groupe CO₃OH ou CO₃F.

Ayant des aspects et des couleurs variés l'apatite fut longtemps confondue avec des minéraux très divers, sa composition chimique ne fut déterminée que vers la fin de xviii^e siècle. C'est pour cette raison que le minéralogiste allemand Abraham Gottlob Werner lui a donné en 1786 ce nom qui est inspiré du grec apatan (« tromper »)³. Elle sert de chef de file à un groupe de minéraux isostructuraux de formule générale : A₅(XO₄)₃Z_q. Dans lesquels le calcium est remplacé par du strontium, cérium, manganèse, yttrium, plomb et le phosphore est remplacé par l'arsenic, le vanadium, le soufre, le silicium... (pyromorphite, vanadinite, mimétite, fluorellestadite...) Ce sont de minéraux de structure hexagonale ou pseudo hexagonale-monoclinique, contenant des arséniates, des phosphates et de vanadates. Ce groupe se scinde en deux sous-groupes : celui de l’apatite et celui de la pyromorphite⁴.

·         Groupe de l’apatite

Chlorapatite Ca₅(PO₄)₃Cl

Fluorapatite Ca₅(PO₄)₃F

Hydroxyapatite Ca₅(PO₄)₃(OH)

Fluorstrophite SrCaSr₃(PO₄)₃F

·         Groupe de la pyromorphite

Mimétite Pb₅(AsO₄)₃Cl

Pyromorphite Pb₅(PO₄)₃Cl

Vanadinite Pb₅(VO₄)₃Cl

·         Groupe de la svabite

·         Hedyphane Pb₃Ca₂(AsO₄)₃Cl

·         Phosphohedyphane Ca₂Pb₃(PO₄)₃Cl

·         Svabite Ca₅(AsO₄)₃F