Apatite

L'apatite è un gruppo di fosfati minerali comunemente presente in una varietà di ambienti geologici. È un minerale importante per il suo ruolo nella formazione di ossa e denti negli organismi viventi, ed è anche usato come fonte di fosforo per i fertilizzanti. L'apatite si forma tipicamente in una gamma di colori, tra cui verde, giallo, blu e incolore. Può essere trasparente o opaca, e i suoi cristalli hanno spesso una forma esagonale o prismatica.

Significato storico e scoperta: Il nome “apatite” deriva dalla parola greca “apatao”, che significa “ingannare”, a causa della sua somiglianza con altri minerali, come peridoto e berillo, che spesso ha portato a confusione tra i primi mineralogisti. L'apatite è nota fin dall'antichità, ma solo nel XIX secolo gli scienziati sono stati in grado di identificarla chiaramente e distinguerla dagli altri minerali.

Formula chimica (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)): La formula chimica dell'apatite può variare leggermente a seconda della presenza di diversi elementi. La forma più comune di apatite è il fosfato di calcio, con la formula generale:

• Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)

Questa formula riflette la presenza di calcio (Ca), gruppi fosfato (PO₄) e diversi ioni alogenuro come fluoruro (F), cloruro (Cl) o idrossido (OH). Queste variazioni danno origine a diversi tipi di minerali di apatite, tra cui fluorapatite, clorapatite e idrossiapatite, ognuno dei quali differisce nella sua composizione di alogenuri.

Tipi di apatite

L'apatite è un gruppo di minerali fosfatici che possono essere classificati in base alla componente alogenuro presente nella loro struttura. I principali tipi di apatite sono:

1. Fluorapatite (Ca₅(PO₄)₃F)
   • Composizione chimica: Fosfato di calcio con fluoruro (F) come alogenuro.
   • caratteristiche: La fluoroapatite è la forma più comune di apatite presente in natura. È altamente resistente a agenti atmosferici ed è un componente importante delle ossa e dei denti negli esseri umani e negli animali. Questo tipo è anche ampiamente utilizzato nella produzione di fertilizzanti.
   • Evento: Trovato in rocce ignee, così come in ambienti sedimentari e metamorfici.
   • Importanza: È un'importante fonte di fluoro e fosforo.
2. Clorapatite (Ca₅(PO₄)₃Cl)
   • Composizione chimica: Fosfato di calcio con cloruro (Cl) come alogenuro.
   • caratteristiche: La clorapatite è più rara della fluorapatite. Le sue proprietà sono simili alla fluorapatite, ma è meno resistente agli agenti atmosferici. Lo ione cloruro nella struttura le conferisce caratteristiche distinte rispetto alla forma fluoruro.
   • Evento: Si può trovare in alcuni rocce metamorfiche e in igneo depositi.
   • Importanza: Meno comune ma importante negli studi geologici e in alcuni contesti mineralogici.
3. Idrossiapatite (Ca₅(PO₄)₃OH)
   • Composizione chimica: Fosfato di calcio con idrossido (OH) come alogenuro.
   • caratteristiche: L'idrossiapatite è il minerale principale presente nelle ossa e nei denti umani e animali. È presente in natura ed è la forma più stabile di apatite in condizioni normali.
   • Evento: Comune nei sistemi biologici e si trova nelle ossa e nei denti dei vertebrati. Si verifica anche in alcuni rocce sedimentarie e come prodotto di processi geologici.
   • Importanza: L'idrossiapatite viene utilizzata in applicazioni mediche e odontoiatriche, in particolare per innesti ossei e impianti dentali.
4. Manganese Apatite (Ca₅(PO₄)₃(Mn))
   • Composizione chimica: Simile ad altre apatiti, ma con manganese (Mn) al posto del calcio nella struttura.
   • caratteristiche: Questo tipo è spesso colorato a causa della presenza di manganese e può presentarsi in tonalità di viola, rosa o rosso.
   • Evento: Trovato in metamorfico rocce e alcuni depositi ignei, in particolare nelle aree con elevato contenuto di manganese.
5. Apatite carbonatica (Ca₅(PO₄)₃(CO₃))
   • Composizione chimica: Fosfato di calcio con ioni carbonato (CO₃) al posto di alcuni gruppi fosfato.
   • caratteristiche: Questo tipo di apatite si verifica con sostituzioni di carbonato, che possono influenzare la sua struttura cristallina e le sue proprietà. Può apparire in forme bianche o color crema.
   • Evento: Comune nelle rocce sedimentarie e nei materiali biogenici, tra cui fossili e un po' di materiale osseo.

Ciascuno di questi tipi di apatite può avere proprietà, usi e presenze distinti in natura, il che li rende significativi sia dal punto di vista geologico che biologico.

Proprietà fisiche dell'apatite

L'apatite è un gruppo di minerali con proprietà fisiche variabili a seconda del tipo (fluoroapatite, clorapatite, idrossiapatite, ecc.), ma ci sono diverse caratteristiche fisiche chiave che sono comunemente osservate nella maggior parte dei campioni di apatite:

1. Colore:
   • L'apatite può presentarsi in un'ampia gamma di colori, tra cui verde, giallo, blu, incolore, marrone, viola e persino rosa. Il colore dipende dal tipo specifico di apatite e dalla presenza di oligoelementi o impurità.
   • Colori comunemente visti: Tonalità verde (più comune), gialla e bluastra.
2. Trasparenza:
   • L'apatite può essere trasparente, traslucida o opaca. Gli esemplari trasparenti sono spesso usati nelle pietre preziose, mentre le forme opache si trovano più comunemente in quelle naturali. depositi minerali.
3. Lustro:
   • La lucentezza dell'apatite è tipicamente vitreo (simile al vetro) o unto quando non è ben formato. La superficie può talvolta apparire opaca a seconda della qualità del cristallo e dell'esposizione all'ambiente.
4. Durezza:
   • L'apatite ha una Durezza Mohs 5, il che significa che è relativamente morbido rispetto ad altri minerali come quarzo (7) ma più duro di molti altri minerali comuni come gesso (2) o calcite (3).
   • Questa durezza rende l'apatite facile da graffiare con minerali più duri, ma la rende comunque resistente per l'uso in determinate applicazioni, come pietre preziose o fertilizzanti.
5. Scollatura:
   • Esposizioni di apatite scollatura imperfetta in una direzioneCiò significa che può rompersi lungo determinati piani, ma la scissione non è perfetta come quella di minerali come mica or feldspatoLa scissione può dare origine a fratture irregolari e ruvide, che possono influenzare l'aspetto dei cristalli di apatite.
6. Frattura:
   • Quando l'apatite si frattura, in genere si rompe con un concoide (simile a una conchiglia), soprattutto se si tratta di un cristallo più duro o più ben formato. Le superfici di frattura possono essere lisce o irregolari a seconda del tipo di rottura.
7. Densità:
   • L'apatite ha una relativamente densità da bassa a moderata, tipicamente compreso tra 3.1 e 3.2 g/cm³Questa densità varia leggermente a seconda della presenza di diversi alogenuri o impurità nella struttura.
8. Sistema di cristallo:
   • I cristalli di apatite appartengono alla sistema cristallino esagonale, il che significa che spesso si formano prismatico cristalli, che possono apparire come sottili aste o prismi, tipicamente con sezioni trasversali esagonali. I cristalli sono solitamente allungati e possono formare aggregati, come cluster o masse.
9. Peso specifico:
   • Il peso specifico dell'apatite varia generalmente da da 3.1 a 3.2Ciò indica quanto l'apatite sia più densa rispetto all'acqua.
10. Magnetismo:
    • L'apatite è amagnetico, il che significa che non mostra proprietà magnetiche in condizioni normali. Tuttavia, campioni specifici di apatite con determinate impurità possono mostrare un leggero comportamento magnetico.
11. Indice di rifrazione:
    • L'apatite ha una indice di rifrazione di circa da 1.63 a 1.64, valore relativamente basso ma evidente se utilizzato nelle pietre preziose e tagliato come pietre sfaccettate.

Presenza geologica dell'apatite

L'apatite è un minerale ampiamente distribuito e può essere trovato in una varietà di ambienti geologici. Si forma in una gamma di condizioni, da ambienti ignei a sedimentari e metamorfici. Ecco una panoramica di dove e come si verifica l'apatite:

1. Rocce ignee:
   • L'apatite si trova comunemente in rocce ignee, in particolare in graniti, basalti e sienitiIn queste rocce, l'apatite si forma tipicamente come minerale accessorio primario, spesso cristallizzandosi dal magma in raffreddamento.
   • L'apatite si forma sotto forma di piccoli cristalli all'interno della matrice rocciosa, solitamente in strutture prismatiche o aghiformi.
   • granito e Gabbro sono esempi di rocce ignee che spesso contengono apatite. Queste rocce, in particolare quelle con un alto contenuto di fosforo, possono ospitare quantità significative di apatite.
2. Rocce metamorfiche:
   • L'apatite può essere trovata anche in rocce metamorfiche, dove si forma durante la ricristallizzazione dei minerali in condizioni di elevata pressione e temperatura.
   • In marmi, scisti e gneiss, l'apatite si verifica spesso come risultato del metamorfismo di rocce ricche di fosforo, come calcari fosfatici.
   • Può anche formarsi come minerale secondario durante la alterazione di giacimenti primari di fosfati, soprattutto nelle regioni sottoposte a metamorfismo ad alto grado.
3. Rocce sedimentarie:
   • L'apatite è presente in alcuni rocce sedimentarie e si trova spesso in fosforite or depositi di fosfato di rocciaQuesti depositi si formano quando materiali ricchi di fosforo, come la materia organica o le ossa, vengono concentrati nel tempo attraverso i processi di erosione e sedimentazione.
   • I sedimenti ricchi di apatite si depositano solitamente in ambienti marini poco profondi, dove il materiale organico si accumula e subisce alterazioni chimiche.
   • Letti di fosforite sono importanti fonti di fosfato e l'apatite che si trova in questi giacimenti è spesso ricca di fluoropatite or idrossiapatite.
   • I giacimenti di fosforite vengono sfruttati per il loro elevato contenuto di fosforo, utilizzato per produrre fertilizzanti.
4. Depositi biologici:
   • L'apatite si forma anche in sistemi biologiciÈ un componente importante delle ossa e dei denti dei vertebrati, il che lo rende un minerale importante per comprendere la geologia della vita e i reperti fossili.
   • Negli organismi marini, l'apatite si presenta come parte del calcareo conchiglie di alcune forme di vita marina, in particolare in lische di pesce e invertebrati marini.
5. Ambienti idrotermali:
   • L'apatite può anche formarsi in vene idrotermali e depositi di sorgenti termaliQuesti depositi si verificano quando fluidi caldi e ricchi di minerali interagiscono con le rocce circostanti, portando alla precipitazione di apatite insieme ad altri minerali come calcite, quarzo o barite.
   • L'apatite può far parte della mineralizzazione in idrotermale depositi di minerali, in particolare laddove sono presenti fluidi contenenti fosforo.
6. Meteoriti:
   • In rari casi è stata riscontrata l'apatite in meteoriti, in particolare in condriti carbonioseQueste rocce extraterrestri contengono apatite come parte del loro contenuto minerale, fornendo indizi sul sistema solare primordiale e sui processi coinvolti nella formazione dei pianeti e di altri corpi celesti.

Distribuzione globale dell'apatite

• Canada, Russia e Marocco sono tra i principali produttori mondiali di fosfato di roccia, che contiene quantità significative di apatite.
• Florida (USA) e Cina sono anche fonti significative di apatite sotto forma di fosforite
• India e Brasil hanno grandi attività di estrazione di fosfati, contribuendo ulteriormente alla disponibilità globale di apatite.

Importanza economica

La presenza dell'apatite in depositi di fosfato lo rende un minerale vitale nell'economia globale, in particolare per la produzione di fertilizzanti. Il fosforo estratto dall'apatite è un ingrediente chiave nei fertilizzanti essenziali per l'agricoltura. I depositi di fosfato vengono spesso estratti direttamente per il loro contenuto di apatite, che viene lavorato per estrarre fosforo per uso agricolo.

L'apatite è importante anche in geocronologia, Dove l' uranio e gli isotopi di torio presenti in alcuni minerali di apatite vengono utilizzati per datare rocce e minerali.

Utilizzi dell'apatite

L'apatite è un minerale versatile con una vasta gamma di utilizzi, sia nell'industria che in contesti biologici. Le sue applicazioni principali sono legate al suo contenuto di fosforo, ma ha anche importanza in altri campi, tra cui geologia e tecnologia.

1. Fertilizzanti:

• Uso primario: L'uso più significativo dell'apatite è nella produzione di fertilizzanti fosfaticiL'apatite è una delle principali fonti di fosforo, un nutriente essenziale per la crescita delle piante.
• Estrazione di fosforite: Ricco di apatite depositi di fosforite vengono estratti e lavorati per produrre acido fosforico, che viene poi utilizzato per creare varie forme di fertilizzanti fosfatici, come perfosfato e triplo perfosfato.
• Domanda globale: Poiché il fosforo è un nutriente essenziale per la produzione agricola, i fertilizzanti a base di apatite sono essenziali per l'agricoltura globale. La domanda di fertilizzanti fosfatici determina gran parte dell'estrazione e della lavorazione dell'apatite in tutto il mondo.

2. Alimenti per animali:

• Il fosforo è anche un componente essenziale dell'alimentazione animale. L'apatite viene talvolta elaborata e inclusa in Cibo per animali per fornire fosforo, necessario per la crescita delle ossa, il trasferimento di energia e la salute generale.
• Questo utilizzo è particolarmente significativo nelle regioni in cui vi sono carenze di fosfati nelle materie prime locali.

3. Produzione di acido fosforico:

• Applicazione industriale: L'apatite viene utilizzata per produrre acido fosforico attraverso un processo chiamato produzione di acido fosforico a umidoL'acido fosforico è un ingrediente chiave in vari processi industriali, come la produzione di detersivi, additivi alimentari e nel trattamento delle acque.
• Acido fosforico viene anche utilizzato per produrre prodotti chimici al fosforo di alta qualità, come fosfati utilizzato nei detergenti, nei ritardanti di fiamma e nei prodotti chimici per il trattamento delle acque.

4. Produzione di composti di fosforo:

• L'apatite è una materia prima fondamentale per la produzione di una gamma di composti del fosforo, Compreso:
  • Fosfato di calcio (utilizzato nella ceramica, nei prodotti dentali e negli integratori alimentari).
  • Acido fosforico (utilizzato nei fertilizzanti, nella lavorazione alimentare e nei detergenti).
  • Fosfato tricalcico (utilizzato negli integratori alimentari e come additivo alimentare).
  • Sali di fosfato (utilizzato in numerose applicazioni industriali e domestiche).

5. Pietre preziose e gioielli:

• Apatite come Pietra preziosa: Sebbene non sia comune come altre pietre preziose, apatite a volte viene tagliato e lucidato per essere utilizzato in pietre prezioseGli esemplari trasparenti o leggermente colorati sono apprezzati per la loro lucentezza vitrea e i colori vivaci, in particolare nelle tonalità del blu e del verde.
• Uso dei gioielli: Quando tagliata in pietre sfaccettate, l'apatite può essere utilizzata in anelli, orecchini e pendenti. Tuttavia, a causa della sua durezza relativamente bassa (5 sulla Scala Mohs), non è durevole come altre pietre preziose come Zaffiro or diamante.

6. Applicazioni biologiche:

• Materiali ossei e dentali:
  • idrossiapatite (una forma di apatite) è un componente chiave di osso e denti negli esseri umani e negli animali. La struttura di questo minerale assomiglia molto alla parte inorganica delle ossa e dello smalto, rendendolo cruciale nei sistemi biologici.
  • Sintetico idrossiapatite è usato in applicazioni mediche, come nella produzione di innesti ossei, impianti dentalie altri dispositivi protesici. La sua biocompatibilità gli consente di legarsi bene all'osso naturale, facilitando la guarigione e l'integrazione.
• Ingegneria dei tessuti ossei: idrossiapatite è ampiamente utilizzato anche in ingegneria dei tessuti ossei come materiale di supporto per la crescita di nuovi tessuti ossei. Il suo utilizzo in medicina rigenerativa aiuta a riparare o sostituire le ossa danneggiate.

7. Ricerca geologica e gemmologica:

• Geocronologia: L'apatite è utile in geocronologia per datare rocce e minerali. I cristalli di apatite possono contenere tracce di uranio e torio, che decadono nel tempo, consentendo agli scienziati di stimare l'età della roccia in cui si trovano attraverso la misurazione di tracce di fissione or (U-Gio)/Lui esce con metodi.
• Studi Gemmologici: L'apatite è studiata in gemmologia per le sue proprietà come pietra preziosa, contribuendo a determinarne il valore e le caratteristiche rispetto ad altri minerali.

8. Fabbricazione di prodotti ceramici:

• Fosfato di calcio derivato dall'apatite viene utilizzato nella produzione di materiali ceramici, in particolare nella creazione di porcellana e ceramiche ad alte prestazioniQueste ceramiche possono essere utilizzate in varie applicazioni industriali, tra cui rivestimenti, elettronica e materiali isolanti.

9. Trattamento delle acque:

• Composti a base di fosfato: I derivati ​​dell'apatite sono talvolta utilizzati in trattamento delle acque. Per esempio, composti fosfatici vengono aggiunti ai sistemi idrici municipali e industriali per prevenire la corrosione e la formazione di calcare nelle tubazioni e nei macchinari.

10. Altri usi vari:

• Pigmenti e Vernici: Alcune forme di apatite, in particolare sali di fosfato, sono utilizzati nella produzione di pigmenti e vernici. I coloranti possono essere utilizzati in una varietà di applicazioni industriali e artistiche.
• Fonte di fluoro: La fluoroapatite, che contiene fluoro, può anche essere una fonte di fluoro per composti a base di fluoro utilizzato in dentifricio e fluorizzazione dell'acqua.

L'apatite è un minerale essenziale con un'ampia gamma di utilizzi, dal suo ruolo primario nella produzione di fertilizzanti alle sue applicazioni in medicina, industria e persino gioielleria. La sua versatilità e il ruolo critico nei processi biologici e industriali lo rendono uno dei minerali più importanti al mondo oggi.

Fosfato Rock

Roccia fosfatica e fosforite sono nomi usati per rocce sedimentarie che contengono almeno dal 15% al ​​20% di fosfato in base al peso. Il contenuto di fosforo in queste rocce deriva principalmente dalla presenza di minerali di apatite

Usi dell'apatite come roccia fosfatica

• La maggior parte della roccia fosfatica estratta in tutto il mondo viene utilizzata per produrre fertilizzanti fosfatici. Viene anche utilizzato per produrre integratori alimentari per animali, acido fosforico, fosforo elementare e composti fosfatici per l'industria chimica.
• La Cina è il più grande produttore di roccia fosfatica, producendo circa 100 milioni di tonnellate in 2014. Anche Stati Uniti, Russia, Marocco e Sahara occidentale sono i principali produttori di fosfato.
• Oltre il 75% delle riserve mondiali di roccia fosfatica si trova in Marocco e nel Sahara occidentale.

Domande frequenti sull'apatite

A cosa serve l'apatite?

L'apatite è utilizzata in vari campi, tra cui agricoltura, industria, medicina e ricerca. È una delle principali fonti di fosfato, che viene utilizzato nei fertilizzanti, ed è anche utilizzato nella produzione di acido fosforico, ceramica, impianti dentali e gioielli.

Quali sono le proprietà fisiche dell'apatite?

L'apatite è tipicamente verde, marrone, blu o gialla e ha una durezza di 5 sulla scala Mohs. Ha un peso specifico compreso tra 3.2 e 3.4 circa e in genere ha una struttura cristallina esagonale.

Dove si trova l'apatite?

L'apatite si trova in molte località in tutto il mondo, tra cui Canada, Brasile, Russia e Madagascar. Può verificarsi in una varietà di ambienti geologici, come rocce ignee, rocce sedimentarie e vene idrotermali.

L'apatite è radioattiva?

Alcune apatiti possono essere radioattive, in particolare se contengono tracce di uranio o altri elementi radioattivi. Tuttavia, non tutte le apatiti sono radioattive e la loro radioattività può variare a seconda della posizione specifica e della composizione del minerale.

Qual è la composizione chimica dell'apatite?

L'apatite ha una composizione chimica complessa che può variare a seconda del tipo specifico di apatite. La formula di base per l'apatite è Ca5(PO4)3X, dove X può essere uno qualsiasi di diversi ioni, inclusi OH-, F-, Cl- o una combinazione di questi. L'apatite può anche contenere vari oligoelementi e impurità, che possono influenzarne le proprietà e il comportamento.

Bibliografia

• Hobart M. King (2018) Apatite, fosforite e roccia fosfatica https://geology.com/minerals/apatite.shtml
• Prezzo di mercato, https://roughmarket.com/apatite/
• Arem, J, E., Smigel, B (2018) Valore dell'apatite, prezzo e informazioni sui gioielli, International Gem Society
• Villalba,G.,Ayres,R,U.,Schroder,H(2008). "Contabilità del fluoro: produzione, uso e perdita". Journal of Industrial Ecology.
• USGS, riepiloghi delle materie prime minerali, disponibile su http://minerals. usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/index.html#mcs verificato il 19 aprile 2013).