Libéthénite

La libéthénite est un minéral composé de phosphate de cuivre hydraté de formule Cu 2 PO 4. Elle est membre du groupe de l'olivénite.

Catégories :

Phosphate (minéral) - Minéral - Cuivre (minéral)

Libéthénite Catégorie VIII : phosphates, arséniates, vanadates
Libéthénite
Général
Formule brute	Cu₂PO₄ (OH)
Identification
Couleur	vert olive foncé
Classe cristalline et groupe d'espace	dipyramidale, Pnnm
Système cristallin	orthorhombique
Échelle de Mohs	4
Propriétés optiques
Autres propriétés
Densité	3, 6-3, 8
Caractères différentifs
Principales variétés

La libéthénite est un minéral composé de phosphate de cuivre hydraté de formule Cu₂PO₄ (OH). Elle est membre du groupe de l'olivénite.

Elle a été trouvée au XIX^e siècle au cours de l'exploitation de filons de minerais de cuivre à Libethen (Empire austro-hongrois), aujourd'hui Ľubietová en Slovaquie.

Cristallographie

La libéthénite cristallise dans le groupe d'espace orthorhombique Pnnm (Z = 4) ^[1].

Paramètres de maille : $a$ = 8, 062 Å, $b$ = 8, 384 Å, $c$ = 5, 881 Å ; V = 397, 51 Å³
Densité calculée = 3, 99 g/cm³

Les cations P⁵⁺ sont en coordination tétraédrique d'anions O^2– avec une longueur de liaison P-O moyenne de 1, 537 Å.

Les cations Cu²⁺ sont distribués sur deux sites non-équivalents : Cu1 et Cu2. Cu1 est en coordination (2+4) octaédrique déformée d'O^2– et de groupes hydroxyles OH avec quatre liaisons Cu1-O courtes (longueur de liaison moyenne 1, 971 Å) et deux liaisons Cu1-O longues (2, 394 Å). Cette distribution des longueurs de liaison dans les octaèdres Cu1O₄ (OH) ₂ 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 Cu1O₂ (OH) ₄. Cu2 est en coordination (4+1) trigonale bipyramidale déformée d'O^2– et d'OH avec une longueur de liaison Cu2-O moyenne de 2, 002 Å.

Les groupes Cu1O₂ (OH) ₄ sont reliés entre eux par leurs arêtes et forment des chaînes CuO (OH) le long de la direction c. Les groupes Cu2O₄ (OH) sont reliés par une arête et forment des dimères Cu₂O₆ (OH) ₂ ; ils sont reliés aux chaînes CuO (OH) par un groupe hydroxyle des plans carrés Cu1O₂ (OH) ₄ et , plus faiblement, par un atome d'oxygène formant les liaisons longues des octaèdres Cu1O₄ (OH) ₂.

Structure de la libéthénite, projetée sur le plan (a, b). Rouge et orange : les deux sites de cuivre, jaune : phosphore, bleu : oxygène, gris : hydrogène.

Propriétés

La libéthénite agit comme un puissant catalysateur dans les réactions d'oxydo-réduction^[2].
À partir de 500 °C, la libéthénite montre des signes de déshydratation ; surtout, son cœfficient de dilatation thermique le long de la direction c devient négatif. Au dessus de 580 °C, la libéthénite est entièrement décomposée en Cu₄ (PO₄) ₂O + H₂O^[2]^,^[3].
En-dessous de 110 K, la libéthénite présente un gap de spin : les moments magnétiques des ions Cu²⁺ ne sont pas ordonnés dans l'état essentiel, même à proximité du zéro absolu. Les interactions magnétiques dominantes sont celles entre les dimères Cu₂O₆ (OH) ₂ et les chaînes CuO (OH) ^[4].

Notes et références

ICSD No. 200 422 ; (en) A. Cordsen, «A crystal-structure refinement of libethenite», dans The Canadian Mineralogist, vol. 16, n^o 2, 1978, p. 153-157
(en) F. -S. Xiao, J. Sun, X. Meng, R. Yu, H. Yuan, J. Xu, T. Song, D. Jiang et R. Xu, «Synthesis and structure of copper hydroxyphospate and its high catalytic activity in hydroxylation of phenol by H₂O₂», dans Journal of Catalysis, vol. 199, n^o 2, 2001, p. 273-281 [ lien DOI ]
(en) M. Zema, S. C. Tarantino et A. M. Callegari, «Thermal behaviour of libethenite from room temperature up to dehydration», dans Mineralogical Magazine , vol. 74, n^o 3, 2010, p. 553-565 [ lien DOI ]
(en) A. A. Belik, H. -J. Koo, M. -H. Whangbo, N. Tsujii, P. Naumov et E. Takayama-Muromachi, «Magnetic properties of synthetic libethenite Cu₂PO₄OH : a new spin-gap system», dans Inorganic Chemistry, vol. 46, n^o 21, 2007, p. 8684-8689 [ lien DOI ]

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