ウレキサイト

ウレキサイト
カリフォルニア産ウレキサイト標本
一般的な
カテゴリ	ネオボレート
式 （繰り返し単位）	NaCaB 5 O 6 (OH) 6 ·5H 2 O
IMAシンボル	ウルクス[1]
ストルンツ分類	6.EA.25
ダナ分類	26.05.11.01
結晶系	三斜晶系
クリスタルクラス	ピナコイド（1） （H-M記号と同じ）
空間群	1ページ
単位セル	a = 8.816(3)  Å、b = 12.87 Å c = 6.678(1) Å; α = 90.25°、 β = 109.12°、γ = 105.1°。 Z = 2
識別
色	無色から白色
クリスタル習慣	針状から繊維状
姉妹都市	{010} および {100} 上のポリ合成
胸の谷間	{010} では完璧、{1 1 0}では良い、{110} では悪い
骨折	不均等
粘り強さ	脆い
モース 硬度	2.5
光沢	ガラス質、繊維状集合体で絹状またはサテン状
連勝	白
透けて見える	透明から不透明へ
比重	1.95～1.96
光学特性	二軸（+）
屈折率	n α  = 1.491–1.496 n β  = 1.504–1.506 n γ  = 1.519–1.520
複屈折	δ = 0.028
2V角度	測定値: 73～78°
紫外線 蛍光	蛍光不純物に応じて、ウレキサイトは短波および長波紫外線下で黄色、緑がかった黄色、クリーム色、白色の蛍光を発することがあります。
溶解度	水にわずかに溶ける
その他の特徴	平行繊維状塊は光ファイバーのライトパイプとして機能する
参考文献	[2] [3] [4]

ウレキサイト（/ juː ˈ l ɛ k s aɪ t /）は、その珍しい光学特性からテレビ岩やテレビ石と呼ばれることもあり、化学式NaCaB ₅ O ₆ (OH) ₆ ·5H ₂ Oで示されるナトリウムとカルシウムの含水ホウ酸塩水酸化物です。この鉱物は、絹のような白い丸い結晶の塊、または平行な繊維状になっています。ウレキサイトは、最初に発見したドイツの化学者ゲオルク・ルートヴィヒ・ウレックス（1811–1883）にちなんで名付けられました。 ^[3]

ウレキサイトの天然繊維は光ファイバーとして機能し、内部反射によって長軸に沿って光を伝達します。ウレキサイト片を繊維の方向に対して垂直に平らに磨かれた面で切断すると、良質の標本では反対側に隣接する表面の画像が表示されます。光ファイバー効果は、各繊維内で光が低速光線と高速光線に偏光し、低速光線が内部反射し、高速光線が隣接する繊維の低速光線に屈折することによって生じます。^[要出典] 興味深い結果は、レーザー光線が斜めに繊維を照らすと、3 つの円錐が生成され、そのうち 2 つは偏光していることです。これらの円錐は、鉱物を通して光源を見ると見ることができます。^[要出典]

ウレキサイトは蒸発岩の堆積物中に見られ、沈殿したウレキサイトは一般に針状結晶の「綿球」状の房を形成します。ウレキサイトは、コールマナイト、ホウ砂、マイヤーホッフェライト、ハイドロボラサイト、プロベルタイト、グラウベライト、トロナ、芒硝、方解石、石膏、岩塩と共存して見つかることが多いです。 [ 2 ]主に米国のカリフォルニア州とネバダ州、チリのタラパカ地方^、カザフスタンで見つかります。ウレキサイトは、密集した繊維状結晶からなる鉱脈状の層理としても見つかります。

ウレキサイトは、この鉱物の名前の由来となったジョージ・ルートヴィヒ・ウレックスが初めてこの鉱物の化学分析を行った1840年以来、有効な鉱物として認識されています。^{[5] 51ページの脚注で、編集者はウレックスの鉱物は実際にはアメリカの化学者}オーガスタス・アレン・ヘイズが1844年にチリで発見した 鉱物と同じであると主張しました。

「Es kann wohl keinem Zweifel unterworfen seyn, … Boronatrocalcit umgeändert werden.」

— 著者が分析した鉱物が実際にヘイズのハイドロボロカルサイトであることは、疑いの余地がない。したがって、この鉱物の真の組成に関する知識は、ウレックス氏のおかげである。 — 「ハイドロボロカルサイト」という名前は、おそらくもう少し正確な「ボロナトロカルサイト」に変更されるだろう。^{[6] [7] [8]}

1857年、カナダのノバスコシア州ウィンザーにあるキングス・カレッジの教授ヘンリー・ハウは、カナダの大西洋岸諸州の石炭紀前期蒸発岩の石膏鉱床でホウ酸塩鉱物を発見し、繊維状のホウ酸塩の存在に注目してこれをナトロボロ方解石と名付けたが、^[9]これは実際にはウレキサイトであった（パペジクとフォン、1975年）。^[10]

マードックは1940年にウレキサイトの結晶構造を研究した。^[11]結晶構造は1959年にクラークとクリストによって再検討され、彼らの研究はウレキサイトの初の粉末X線回折分析も提供した。^[12] 1963年に、ウレキサイトの驚くべき光ファイバー特性はワイチェル・ムーアとポッターによって説明された。^[13]彼らの研究は、技術的に必要とされる特性を示す鉱物構造が自然界に存在することを強調した。最後に、クラークとアップルマンは1964年にウレキサイトの構造を正確に説明した。^{[14] [8]}

_{ウレキサイトは、その化学式 (NaCaB 5} O ₆ (OH) ₆ ·5H ₂ O) にホウ素と酸素が含まれているため、ホウ酸塩鉱物です。孤立したホウ酸塩ポリアニオン[B ₅ O ₆ (OH) ₆ ] ³⁻には 5 つのホウ素原子が含まれているため、ウレキサイトは五ホウ酸塩グループに分類されます。

ウレキサイトは構造的に複雑な鉱物で、基本構造はナトリウム、水、水酸化物八面体の鎖で構成されています。鎖はカルシウム、水、水酸化物、酸素の多面体と巨大なホウ素ユニットによって結合されています。ホウ素ユニットの化学式は [B ₅ O ₆ (OH) ₆ ] ^3–で、電荷は -3 です。ホウ酸塩四面体 3 つとホウ酸塩三角グループ 2 つで構成されています。

ウレキサイトは熱湯で分解/溶解する。^[15]

ウレキサイトは、一般的には綿球に似た小さな丸い塊を形成します。結晶はまれですが、繊維状の細長い結晶を形成し、互いに平行または放射状に配向します。結晶は針状で、針に似た形状になることもあります (Anthony ら、2005 年)。^[16]ウレキサイトの点群は 1 です。これは、回転軸や鏡面がないため、結晶の対称性がほとんどないことを意味します。ウレキサイトは [001] に沿って大きく細長くなっています。最も一般的な双晶面は (010) です。ニューファンドランドのフラット ベイ石膏採石場から採取されたウレキサイトは、2 つのピナコイドが均等に発達して形成された、ほぼ正方形の断面を持つ針状の「綿球」結晶を示します。結晶の厚さは約1～  3μm、長さは50～80μmで、ゆるく詰まったランダムな配向の重なり合った束状に配列しています（Papezik and Fong, 1975）。 [ ^10]一般に、結晶には6～8面があり、3～6つの端面があります（Murdoch, 1940）。^[11]

1956 年、ジョン・マーモンは、繊維状のウレキサイト集合体が鉱物の反対側の表面に物体の像を投影することを観察しました。この光学特性は合成繊維では一般的ですが、鉱物では一般的ではないため、ウレキサイトは「テレビ岩」というニックネームで呼ばれています。Baur ら (1957) によると、^[17]この光学特性は双晶繊維に沿った反射によるもので、最も顕著な双晶面は (010) です。光は、屈折率の低い媒体に囲まれた各繊維内で何度も内部反射します (Garlick、1991)。^[18]この光学効果は、鉱物構造内のナトリウム八面体鎖によって形成される大きな空間の結果でもあります。光ファイバーに使用される合成繊維は、天然のウレキサイトが繊維間の屈折率の違いにより像を再現するのと同じように、糸状の結晶の束に沿って像を伝送します。さらに、物体に色が付いている場合、すべての色がウレキサイトによって再現されます。繊維に対して垂直に切断されたウレキサイトの平行面は、投影された画像のサイズに歪みが生じるため、最良の画像を生成します。興味深いことに、ウレキサイトの現場サンプルは、まともな粗い画像を生成することができます。サテンスパー石膏もこの光学効果を示しますが、繊維が粗すぎるため、まともな画像を伝送できません。繊維の厚さは、投影された画像の鮮明さに比例します。^[17]

ウレキサイトは明るい光源にかざすと同心円状の光も示すが、これは G. ドナルド ガーリック (1991) が初めて観察した奇妙な光学特性である。^[18]この効果は、レーザー ポインターをウレキサイトを通してわずかに斜めの角度で照射することによっても生成される。この光学的挙動は、ウレキサイトの屈折率が偏光方向によって異なる結果である。ウレキサイトの顕微鏡分析では、ベルトラン レンズの下で 0.1 mm より厚い粒子から明らかに光の円錐が現れることもわかった。

ウレキサイトは、低レリーフの薄い断面では無色で非多色性である。三斜晶系であるため、ウレキサイトは光学的に二軸性である。干渉像は等回転体の凹側で加算をもたらし、ウレキサイトは二軸正となる。ウレキサイトの2Vは73°～78°と高く、最大複屈折は0.0300に達する（Anthony et al., 2005）。^[16] Weichel-MooreとPotter（1963）によると、^[13] c軸の周りの繊維の配向は、交差偏光下で観察される消光の変化に基づくと完全にランダムである。ウレキサイトは、{010}と{100}に沿って伸長と平行に多合成双晶を示す（Murdoch, 1940）。^[11]繊維に平行に切断した薄片では、ウレキサイト粒子は長さ方向に速い配向と長さ方向に遅い配向の両方を同量で示す。これは、指示楕円体の中間軸（y）が結晶学のc軸に沿った繊維の伸長とほぼ平行であるためである（Weichel-Moore and Potter、1963）。^[13]

ウレキサイト結晶には、孤立した五ホウ酸ポリアニオン、カルシウム配位多面体、および水素結合により互いに結合し架橋しているナトリウム配位八面体の 3 つの構造グループが含まれています。Ca 配位多面体は、Na 配位八面体鎖とは別の鎖を形成するために辺を共有しています。平均距離が 2.84 Å の 16 の水素結合があります。ホウ素は、四面体配置で 4 つの酸素に配位し、また三角形配置で 3 つの酸素に配位しており、平均距離はそれぞれ 1.48 Å と 1.37 Å です。各 Ca ²⁺カチオンは、8 つの酸素原子の多面体に囲まれています。カルシウムと酸素の平均距離は 2.48 Å です。各 Na ^{+ は}、2 つのヒドロキシル酸素と 4 つの水分子の八面体によって配位しており、平均距離は 2.42 Å です (Clark および Appleman 1964)。^[19]長手方向cに平行な八面体と多面体の鎖がウレキサイトの繊維状の性質と繊維の光学特性を引き起こします。^[8]

ホウ素は岩石圏内の微量元素で、平均濃度は 10 ppm ですが、世界の広い地域ではホウ素が欠乏しています。^[20] ホウ素は自然界では元素状態では見つかりませんが、150 種類以上の鉱物に天然に含まれています。^[21]世界的な商業的観点から、存在量に基づく最も重要な 3 つの鉱物は、ティンカル(ホウ砂とも呼ばれます)、ウレキサイト、およびコールマナイトです(Ekmekyaper 他、2008)。^[22]経済的に重要なホウ素鉱物は、通常、火山活動の歴史がある乾燥地帯に高濃度で存在します。ウレキサイトは主にカリフォルニア州ボロンのボラックス鉱山で採掘されています。^[20]

ウレキサイトのホウ素濃度は商業的に重要です。ホウ素化合物は多くの産業分野の材料の製造に使用されているからです。ホウ素は主に、従来のパイレックス、自動車のヘッドライト、実験用ガラス器具などの耐熱ホウケイ酸ガラスとともに、グラスファイバーの製造に使用されています。ホウケイ酸ガラスが望ましいのは、B ₂ O ₃を加えると膨張係数が下がり、ガラスの耐熱衝撃性が向上するからです。ホウ素とその化合物は、石けん、洗剤、漂白剤の一般的な成分でもあり、カルシウムイオンを引き付けて硬水を軟水化する効果があります。ホウ素は金属酸化物を溶解させる能力に優れているため、合金や金属の製造における使用量が増加しています。ホウ素化合物は、軍用戦車や装甲に使用する金属を硬化させるための強化剤として使用されています。ホウ素は難燃性材料に広く使用されています。ホウ素は植物の成長に不可欠な要素であり、肥料としてよく使用されますが、高濃度では有毒であるため、除草剤や殺虫剤の一般的な成分です。ホウ素は、木材の処理に使用される化学物質や、保護コーティング、陶器の釉薬にも使用されています。^[20] さらに、ウレキサイトを炭酸塩溶液に溶解すると、炭酸カルシウムが副産物として形成されます。この副産物は、紙の充填材として、また印刷性を向上させる紙のコーティングとして、パルプおよび製紙業界で大量に使用されています（Demirkiran and Kunkul、2011）。^{[23]最近、新しいエネルギー源の獲得に注目が集まるにつれて、自動車の燃料としての水素の使用が注目されるようになりました。ホウ化水素ナトリウム（NaBH} ₄ ） 化合物は、重量あたりの理論的な水素収率が高いため、将来の自動車での使用に向けて優れた水素貯蔵媒体として現在検討されています。ピスキン（2009）^[24]は、ウレキサイト中のホウ素濃度がホウ素源または水素化ホウ素ナトリウム（NaBH4）の合成における出発物質として使用できることを検証し_た。

ホウ酸塩鉱物は、その主成分であるホウ素が地殻に10 ppm (10 mg/kg) 未満しか含まれていないため、希少である。ホウ素は微量元素であるため、ホウ酸塩鉱物の大部分は、地質学的に活発な山間盆地という特定の地質環境にのみ存在する。ホウ酸塩は、火砕岩の浸出によって生じたホウ素を含む溶液が孤立した盆地に流れ込み、そこで蒸発することで形成される。時間が経つにつれて、ホウ酸塩は堆積して成層を形成する。ウレキサイトは、大規模な石膏鉱床や Na-Ca ホウ酸塩と関連して、塩性プラヤや乾燥した塩性湖に産出する。 ^{[8]ウレキサイトの}多形は知られておらず、ウレキサイトは他の鉱物と 固溶体系列を形成しない。

Stamatakis et al . (2009)によると、Na、Ca、Na-Caホウ酸塩はウレキサイトに関連して発見されています。^[21]これらの鉱物は次のとおりです。

• ホウ砂Na ₂ B ₄ O ₇ ·10H ₂ O
• コールマナイトCa ₂ B ₈ O ₁₁・5H ₂ O
• ハウライトCa ₂ B ₅ SiO ₉ [OH] ₅
• ケルナイトNa ₂ [B ₄ O ₆ (OH) ₂・3H ₂ O]
• マイヤーホッフェライトCa ₂ B ₆ O ₆ (OH) ₁₀ ·2H ₂ O
• プロバータイト NaCaB ₅ O ₉・5H ₂ O

ホウ酸塩ではないが、蒸発岩堆積物中に形成されるより一般的な鉱物は以下の通りである: ^[2]

• 方解石CaCO ₃
• 石膏CaSO ₄ ·2H ₂ O
• 岩塩NaCl

• 鉱物一覧 – Wikipedia 記事のある鉱物一覧
• 人の名が付けられた鉱物のリスト
• ファイバースコープ – 片側に接眼レンズ、もう一方にレンズが付いた柔軟な光ファイバーの束

ウィキメディア・コモンズには、 Ulexiteに関連するメディアがあります。

• Természetes száloptika天然光ファイバー束– ウレキサイトのビデオ(ハンガリー語)。