Atacamite

L'atacamite est une espèce minérale composée d'oxy chlorure de cuivre de formule Cu 2 Cl 3. Les cristaux peuvent atteindre une taille de 10cm.

Catégories :

Cuivre (minéral) - Minéral - Halogénure (minéral) - Polymorphisme

Atacamite
Catégorie IV : halogénures
Atacamite quartz.jpg

Atacamite sur quartz - Copiapo Chili
Général
Formule brute Cu2Cl (OH) 3
Numéro CAS 1306-85-0
Identification
Masse formulaire 213, 57 g/mol
Couleur vert, jaune, vert-jaune, vert foncé
Classe cristalline et groupe d'espace orthorhombique bipyramidale, Pnma
Système cristallin orthorhombique primitif
Réseau de Bravais Primitif P
Macle très commun sur {544}
Clivage parfait sur {110}
Fracture Conchoïdale
Échelle de Mohs 3 - 3, 5
Éclat vitreux-adamantin
Propriétés optiques
Indice de réfraction α=1, 831 β=1, 861 γ=1, 880
Biréfringence Δ=0, 049 ; biaxe négatif
Dispersion 2vz ∼ 75°
Fluorescence ultraviolet aucune
Trait vert pomme
Transparence Transparant à opaque
Autres propriétés
Densité 3, 8
Caractères différentifs
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Principales variétés

L'atacamite est une espèce minérale composée d'oxychlorure de cuivre de formule Cu2Cl (OH) 3. Les cristaux peuvent atteindre une taille de 10cm[1].

Inventeur et étymologie

Décrite originellement dans un mémoire de l'Académie Royale des Sciences Examen d'un sable vert cuivreux du Pérou par le Duc de la Rochefoucault, Baumé et de Fourcroy en 1786[2]. C'est la description faite par D. de Gallitzen en 1801 qui fait référence et qui donne son nom à ce minéral ; le nom est inspiré du topotype.

Topotype

Cristallographie et propriétés physiques

Structure cristalline de l'atacamite Cu2Cl (OH) 3, projetée sur le plan (a, c). En rouge : atomes de cuivre, en vert : chlore, en bleu : oxygène, en gris : hydrogène. Le parallélépipède noir représente la maille conventionnelle.

L'atacamite cristallise dans le groupe d'espace orthorhombique Pnma (Z = 4) [3].

Les ions Cl– ont une coordination trigonale prismatique (3+3) de cuivre et d'hydrogène.

Les ions Cu2+ sont localisés sur deux sites non-équivalents, Cu1 et Cu2. Cu1 (aux sommets et au centre de la maille) est en coordination octaédrique déformée (4+2) de groupes hydroxyles (OH) et de chlore, Cu2 est en coordination octaédrique déformée (5+1) d'OH et Cl. Les groupes octaédriques de cuivre sont reliés entre eux par leurs arêtes de façon identique aux octaèdres AlO6 dans la structure de la spinelle.

La distribution des longueurs de liaison dans les octaèdres Cu1Cl2 (OH) 4 et Cu2Cl (OH) 5, quatre liaisons Cu-O courtes entre 1, 94 Å et 2, 02 Å et deux liaisons Cu-O et Cu-Cl plus longues entre 2, 34 Å et 2, 78 Å, est typique de l'effet Jahn-Teller rencontré dans les composés de Cu (II) et permet une description alternative de la structure en termes de groupes plans carrés Cu (OH) 4.

Dans cette description, les groupes Cu1 (OH) 4 sont reliés par un sommet et forment des chaînes en zig-zag le long de la direction b, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 124, 5°. Les groupes Cu2 (OH) 4 sont reliés par leurs arêtes et forment des chaînes non-planes le long de la direction a, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 97, 8°. Les chaînes Cu1 (OH) 3 et Cu2 (OH) 2, perpendiculaires, sont reliées par deux sommets d'une arête d'un groupe Cu2 (OH) 4, formant des triangles isocèles de Cu2+.

La connaissance exacte de la configuration géométrique des porteurs de moment magnétique (ici, les ions Cu2+, de spin 1/2) dans un matériau est principale pour comprendre ses propriétés magnétiques. Dans les oxydes de Cu (II), les interactions magnétiques entre spins ont généralement lieu par superéchange via les atomes d'oxygène, dans la mesure où il y a recouvrement des orbitales atomiques du cuivre et de l'oxygène. Les angles de liaison Cu-O-Cu jouent un rôle important dans la nature des interactions magnétiques[4]. Comme les angles de liaison dans l'atacamite sont supérieurs à 90°, les interactions le long des deux types de chaînes sont antifféromagnétiques. Cependant, la configuration de spins triangulaire entre les chaînes peut, selon la force des différentes interactions, entraîner une frustration magnétique, empêchant un ordre à longue distance des spins. Des mesures en température de la susceptibilité magnétique ont montré qu'en dessous de TN = 9 K, l'atacamite présente un dispositif antiferromagnétique désordonné[5] : les spins ne sont ordonnés que localement (verre de spin).

Cristallochimie

Groupe de l'atacamite

  • Atacamite : Cu2[ (OH) 3|Cl]
  • Botallackite : Cu2[ (OH) 3|Cl]
  • Clinoatacamite  : Cu2[ (OH) 3|Cl]
  • Gillardite  : Cu3Ni (OH) 6Cl2
  • Haydeeite  : Cu3Mg (OH) 6Cl2
  • Herbertsmithite  : Cu3Zn[ (OH) 3|Cl]2
  • Kapellasite  : Cu3Zn[ (OH) 3|Cl]2
  • Paratacamite  : Cu3 (Cu, Zn) [ (OH) 3|Cl]2

Galerie

Atacamite sur libéthénite - Copiapo Chili
Atacamite - Australie

Gîtologie

Minéraux associés

Cuprite, brochantite, linarite, calédonite, malachite, chrysocolle, paratacamite, botallackite.

Synonymie

Gisements remarquables

Moonta mines, Moonta, Yorke Peninsula, South Australia[10]
Mine Jeffrey, Asbestos, Les Sources RCM, Estrie, Québec[11], [12]
Mine La Farola, Cerro Pintado, District de Las Pintadas, Tierra Amarilla, Province de Copiapó, Atacama
Mine de Remolinos, Cabeza de Vaca district, Province de Copiapó, Atacama[13]
Mine La Finosa, Ghisoni, Corte, Haute-Corse[14]
Mines de Roua (Clue de Roua), Daluis, Guillaumes, Alpes-Maritimes

Utilisation

Notes et références

  1. (en) John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh et Monte C. Nichols, The Handbook of Mineralogy : Borates, Carbonates, Sulfates, vol.  V, Mineral Data Publishing, 2003 
  2. Histoire de l'Academie royale des sciences, 1788 
  3. ICSD No. 61 252 ; (en) J. B. Parise et B. G. Hyde, «The structure of atacamite and its relationship to spinel», dans Acta Cryst. C, vol.  42, no 10, 1986, p.  1277-1280 [ lien DOI ] 
  4. (en) Y. Mizuno, T. Tohyama, S. Mækawa, T. Osafune, N. Motoyama, H. Eisaki et S. Uchida, «Electronic states and magnetic properties of edge-sharing Cu-O chains», dans Phys. Rev. B, vol.  57, no 9, 1998, p.  5326–5335 [ lien DOI ] 
  5. (en) X. G. Zheng, Takashi Mori, Kusuo Nishiyama, Wataru Higemoto, Hiroshi Yamada, Keiko Nishikubo et C. N. Xu, «Antiferromagnetic transitions in polymorphous minerals of the natural cuprates atacamite and botallackite Cu2Cl (OH) ?3», dans Phys. Rev. B, vol.  71, no 17, 2005, p.  174404 [ lien DOI ] 
  6. Frédéric Georges Cuvier, Dictionnaire des sciences naturelles, 1816, p. 75
  7. Traité de minéralogie. 1e édition : en 4 volumes avec atlas in fol., 1801, Paris : 3 : p. 561
  8. (en) Shepard, dans American Journal of Science, vol. 21, 1856, p. 206.
  9. (de) A. Breithaupt, Vollständige Handbuch der Mineralogie, vol. 2, 1841, p. 165
  10. (en) John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh et Monte C. Nichols, The Handbook of Mineralogy : Halides, Hydroxides, Oxides, vol.  III, Mineral Data Publishing, 1997, p.  29 
  11. (en) George W. Robinson et Vandall T. King, «Sixteenth Annual Rochester Academy of Science Mineralogical Symposium», dans Mineralogical Record , vol.  20, no 5, 1989, p.  393 
  12. (en) Michæl Fleischer, G. Y. Chao et J. A. Mandarino, «New mineral names», dans American Mineralogist, vol.  67, no 7-8, 1982, p.  854-860 [ texte intégral ] 
  13. (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837-1892 : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, Etc. , vol.  II, John Wiley and Sons, Inc., 1951 
  14. R. De Ascençao Guedes, «La linarite», dans Le Règne Minéral, n° 57, 2004, p. 37-41


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