КРИСТАЛЛЫ И РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Всегда ли Х-личи способствуют открытию новых минералов?

Cтруктурные исследования способствуют открытию большого числа новых минералов, неизменно привлекающих внимание научного сообщества. Однако изучение неизвестного природного соединения иногда приводит к совершенно непредсказуемым результатам. С одним из таких эпизодов оказались связаны и недавние исследования кристаллографов МГУ. Все началось три года назад, когда в Женевский музей естественной истории был передан красивый образец азурита Cu[CO₃]₂(OH)₂, найденный в шахте Кап-Гарон в провинции Вар во Франции. В ассоциации с азуритом в образце были установлены кристаллы темно-голубого цвета. Все попытки идентифицировать этот минерал с помо-
щью оптических и рентгенографических методов анализа оказались безуспешными, и никакого сходства ни с известными природными, ни с синтетическими соединениями не было выявлено. В результаты качественного химического анализа, указавшие на присутствие меди и углерода в составе этих кристаллов, привели к заключению о том, что загадочное соединение, скорее всего, может оказаться еще
неизвестным водным карбонатом меди. Заведующий минералогическим отделом музея доктор Х. Сарп, проводивший исследования на этой стадии, не смог вывести его определенную химическую формулу и поэтому обратился в МГУ им. М.В. Ломоносова с просьбой о проведении полного рентгеноструктурного анализа этих кристаллов.

Рис. 3. Структура водной Сu-соли янтарной кислоты: Сu-полуоктаэдры,   выделен- ные синим цветом, соедине- ны мостиками из четырех атомов углерода (красные кружки).

Полученные данные позволили заключить, что исследованное соединение оказалось гидратированной медной солью янтарной кислоты Cu(C₄H₄O₄)H₂O [4]. В структуре выделяются слои из образованных атомами кислорода псевдотетрагональных пирамид, соединенных четырьмя мостиковыми атомами углерода (рис. 3). Атомы меди размещаются в центре пирамид. Кристаллизация медной соли янтарной кислоты, нетипичной для мира минералов, может объясняться тем, что коллекционер, передавший образец азурита в музей, предварительно промыл его стиральным порошком W5 производства Страсбургской компании LIDL. В ответ на наш вопрос о составе моющего средства компания сообщила, что это коммерческая тайна. Вместе с тем было высказано предположение, что оно содержало янтарную кислоту H₂[OOCCH₂-CH₂COO], которая и определила окончательный состав изученных кристаллов. Это утверждение основывалось на том факте, что органические кислоты, входящие в состав стиральных порошков, усиливают их гидротропные свойства. Использование янтарной кислоты в этом производстве оправдано еще и тем, что по сравнению с другими кислотами, содержащими больше атомов углерода, янтарная кислота обладает лучшей растворимостью. Кроме того, она относительно дешева, а одинарная связь между двумя метиленовыми группами СН₂ делает ее химически менее активной в сравнении с другими органическими кислотами. Интересно отметить, что другой медьсодержащий минерал - оливинит Cu[AsO₄](OH), обработанный тем же стиральным порошком, превратился в водный малеат меди Сu(C₄H₂O₄)H₂O, идентичный исследованным прежде синтетическим кристаллам. Возможная в этом случае реакция изменяет степень окисления As⁵⁺ в результате частичной дегидратации янтарной кислоты в соответствии с уравнением
                                                       [As⁵⁺O₄]³⁺ + [C₄H₄O₄]^2- =  [As³⁺O₃]³⁺ + [C₄H₂O₄]^2- + H₂O

Таким образом, малеат меди может быть получен в результате реакции мышьяксодержащих Сu-минералов с янтарной кислотой. Структура продукта указанной выше реакции была изучена Г. Мамми из отдела минералогии научного центра CSIRO в Мельбурне (Австралия), который получил высокоточные структурные данные, но ему повезло меньше, так как структура Cu-малеата в отличие от структуры Cu-соли янтарной кислоты была к тому времени уже известна.

Коллекционерам и любителям минералов в этой связи можно дать практический совет: никогда не промывайте минералы стиральным порошком. Эти вещества химически активны, а их реакции с минералами могут привести к образованию органических соединений, которые никогда не кристаллизуются в природе.

Следующая страница| Назад