Apatiet is een groep fosfaat mineralen algemeen gevonden in verschillende geologische omgevingen. Het is een belangrijk mineraal vanwege zijn rol in de vorming van botten en tanden in levende organismen, en wordt ook gebruikt als bron van fosfor voor meststoffen. Apatiet vormt zich doorgaans in een reeks kleuren, waaronder groen, geel, blauw en kleurloos. Het kan transparant tot ondoorzichtig zijn, en zijn kristallen hebben vaak een hexagonale of prismatische vorm.

Historische betekenis en ontdekking: De naam “apatiet” is afgeleid van het Griekse woord “apatao”, wat “misleiden” betekent, vanwege de gelijkenis met andere mineralen, zoals peridot en beryl, wat vaak tot verwarring leidde onder vroege mineralogen. Apatiet is al sinds de oudheid bekend, maar pas in de 19e eeuw konden wetenschappers het duidelijk identificeren en onderscheiden van andere mineralen.

Chemische formule (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)): De chemische formule voor apatiet kan enigszins variëren, afhankelijk van de aanwezigheid van verschillende elementen. De meest voorkomende vorm van apatiet is calciumfosfaat, met de algemene formule:

  • Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)

Deze formule weerspiegelt de aanwezigheid van calcium (Ca), fosfaatgroepen (PO₄) en verschillende halide-ionen zoals fluoride (F), chloride (Cl) of hydroxide (OH). Deze variaties geven aanleiding tot verschillende soorten apatietmineralen, waaronder fluorapatiet, chlorapatiet en hydroxyapatiet, die elk verschillen in hun halidesamenstelling.

Soorten Apatiet

Apatiet is een groep fosfaatmineralen die geclassificeerd kunnen worden op basis van de halidecomponent die aanwezig is in hun structuur. De belangrijkste soorten apatiet zijn:

  1. Fluorapatiet (Ca₅(PO₄)₃F)
    • Chemische samenstelling: Calciumfosfaat met fluoride (F) als halide.
    • kenmerken: Fluorapatiet is de meest voorkomende vorm van apatiet die in de natuur voorkomt. Het is zeer resistent tegen verwering en is een belangrijk onderdeel van botten en tanden bij mensen en dieren. Dit type wordt ook veel gebruikt bij de productie van meststoffen.
    • Voorval: Gevonden in stollingsgesteenten, evenals in sedimentaire en metamorfe omgevingen.
    • Betekenis: Het is een belangrijke bron van fluoride en fosfor.
  2. Chlorapatiet (Ca₅(PO₄)₃Cl)
    • Chemische samenstelling: Calciumfosfaat met chloride (Cl) als halide.
    • kenmerken: Chlorapatiet is zeldzamer dan fluorapatiet. De eigenschappen zijn vergelijkbaar met fluorapatiet, maar het is minder bestand tegen verwering. Het chloride-ion in de structuur geeft het onderscheidende kenmerken vergeleken met de fluoridevorm.
    • Voorval: Het kan in bepaalde metamorfe gesteenten en in stollingsgesteente deposito's.
    • Betekenis: Minder gebruikelijk, maar belangrijk bij geologische studies en bepaalde mineralogische contexten.
  3. Hydroxyapatiet (Ca₅(PO₄)₃OH)
    • Chemische samenstelling: Calciumfosfaat met hydroxide (OH) als halide.
    • kenmerken: Hydroxyapatiet is het primaire mineraal dat in menselijke en dierlijke botten en tanden wordt aangetroffen. Het komt van nature voor en is de meest stabiele vorm van apatiet onder normale omstandigheden.
    • Voorval: Veel voorkomend in biologische systemen en wordt aangetroffen in de botten en tanden van gewervelde dieren. Het komt ook voor in bepaalde sedimentair gesteente en als een product van geologische processen.
    • Betekenis: Hydroxyapatiet wordt gebruikt in medische en tandheelkundige toepassingen, met name voor bottransplantaten en tandimplantaten.
  4. Mangaan Apatiet (Ca₅(PO₄)₃(Mn))
    • Chemische samenstelling: Vergelijkbaar met andere apatietsoorten, maar met mangaan (Mn) ter vervanging van calcium in de structuur.
    • kenmerken: Dit type is vaak gekleurd door de aanwezigheid van mangaan en kan in verschillende tinten paars, roze of rood voorkomen.
    • Voorval: Gevonden in metamorfe rotsen en enkele stollingsafzettingen, vooral in gebieden met een hoog mangaangehalte.
  5. Carbonaatapatiet (Ca₅(PO₄)₃(CO₃))
    • Chemische samenstelling: Calciumfosfaat met carbonaat (CO₃)-ionen in plaats van enkele fosfaatgroepen.
    • kenmerken: Dit type apatiet komt voor met carbonaatsubstituties, wat de kristalstructuur en eigenschappen kan beïnvloeden. Het kan in witte of crèmekleurige vormen voorkomen.
    • Voorval: Veel voorkomend in sedimentaire gesteenten en biogene materialen, waaronder fossielen en wat botmateriaal.

Elk van deze soorten apatiet heeft zijn eigen specifieke eigenschappen, toepassingen en voorkomens in de natuur. Hierdoor zijn ze zowel geologisch als biologisch van belang.

Fysieke eigenschappen van Apatiet

Apatiet is een groep mineralen met verschillende fysieke eigenschappen, afhankelijk van het type (fluorapatiet, chloorapatiet, hydroxyapatiet, enz.), maar er zijn een aantal belangrijke fysieke kenmerken die algemeen worden waargenomen in de meeste apatietmonsters:

  1. Kleur:
    • Apatiet kan voorkomen in een breed scala aan kleuren, waaronder groen, geel, blauw, kleurloos, bruin, paars en zelfs roze. De kleur is afhankelijk van het specifieke type apatiet en de aanwezigheid van sporenelementen of onzuiverheden.
    • Veel voorkomende kleuren: Groene (meest voorkomende), gele en blauwachtige tinten.
  2. Transparantie:
    • Apatiet kan transparant, doorschijnend of ondoorzichtig zijn. Transparante exemplaren worden vaak gebruikt in edelstenen, terwijl ondoorzichtige vormen vaker voorkomen in natuurlijke minerale afzettingen.
  3. Glans:
    • De glans van apatiet is typisch glasachtig (glasachtig) of vettig wanneer het niet goed gevormd is. Het oppervlak kan er soms dof uitzien, afhankelijk van de kristalkwaliteit en blootstelling aan de omgeving.
  4. Hardheid:
    • Apatiet heeft een Mohs-hardheid van 5, wat betekent dat het relatief zacht is vergeleken met andere mineralen zoals kwarts (7) maar harder dan veel andere veel voorkomende mineralen zoals gips (2) of calciet (3).
    • Door deze hardheid kan apatiet gemakkelijk worden gekrast met hardere mineralen, maar is het toch duurzaam voor gebruik in bepaalde toepassingen, zoals edelstenen of meststoffen.
  5. Inkijk:
    • Apatiet vertoont onvolmaakte decolleté in een richting. Dit betekent dat het langs bepaalde vlakken kan breken, maar de splijting is niet zo perfect als bij mineralen zoals small or veldspaatDe splitsing kan resulteren in ongelijke, ruwe breuken, die het uiterlijk van de apatietkristallen kunnen beïnvloeden.
  6. Breuk:
    • Wanneer apatiet breekt, breekt het meestal met een schelpvormig (schelpachtige) breuk, vooral als het een harder of beter gevormd kristal is. Breukoppervlakken kunnen glad of ongelijk zijn, afhankelijk van het type breuk.
  7. Dichtheid:
    • Apatiet heeft een relatief lage tot matige dichtheid, meestal variërend tussen 3.1 en 3.2 g/cm³Deze dichtheid varieert enigszins, afhankelijk van de aanwezigheid van verschillende haliden of onzuiverheden in de structuur.
  8. Kristalsysteem:
    • Apatietkristallen behoren tot de hexagonaal kristalsysteem, wat betekent dat ze vaak prismatisch kristallen, die eruit kunnen zien als slanke staven of prisma's, meestal met hexagonale doorsneden. De kristallen zijn meestal langwerpig en kunnen aggregaten vormen, zoals clusters of massa's.
  9. Soortelijk gewicht:
    • Het soortelijk gewicht van apatiet varieert over het algemeen van 3.1 tot 3.2Dit geeft aan hoe veel dichter apatiet is vergeleken met water.
  10. Magnetisme:
    • Apatiet is niet-magnetische, wat betekent dat het onder normale omstandigheden geen magnetische eigenschappen vertoont. Echter, specifieke apatietmonsters met bepaalde onzuiverheden kunnen licht magnetisch gedrag vertonen.
  11. Brekingsindex:
    • Apatiet heeft een brekingsindex van ongeveer 1.63 tot 1.64, wat relatief laag is, maar merkbaar wanneer het wordt gebruikt in edelstenen en geslepen wordt als facetstenen.

Geologisch voorkomen van Apatiet

Apatiet is een wijdverspreid mineraal en kan worden gevonden in een verscheidenheid aan geologische omgevingen. Het vormt zich onder een reeks van omstandigheden, van stollingsgesteente tot sedimentaire en metamorfe omgevingen. Hier is een overzicht van waar en hoe apatiet ontstaat:

  1. Stollingsgesteenten:
    • Apatiet wordt vaak gevonden in stollingsgesteenten, met name in graniet, basalten syenietenIn deze rotsen vormt apatiet zich doorgaans als een primair accessoire mineraal, vaak kristalliserend uit het afkoelende magma.
    • Apatiet vormt zich als kleine kristallen in de gesteentematrix, meestal in de vorm van prismatische of naaldachtige structuren.
    • Graniet en Gabbro zijn voorbeelden van stollingsgesteenten die vaak apatiet bevatten. Deze gesteenten, met name die met een hoog fosforgehalte, kunnen aanzienlijke hoeveelheden apatiet bevatten.
  2. Metamorfe gesteenten:
    • Apatiet kan ook worden gevonden in metamorfe gesteenten, waar het ontstaat tijdens de herkristallisatie van mineralen onder hoge druk en temperatuurcondities.
    • In knikkers, schistenen gneis, apatiet ontstaat vaak als gevolg van de metamorfose van fosforrijke gesteenten, zoals fosfaathoudende kalksteen.
    • Het kan zich ook vormen als een secundair mineraal tijdens de wijziging van primaire fosfaatlagen, vooral in gebieden waar sprake is van een hoge graad van metamorfose.
  3. Sedimentair gesteente:
    • Apatiet is in sommige gevallen aanwezig sedimentair gesteente en wordt vaak aangetroffen in fosforiet or fosfaatafzettingen in gesteenteDeze afzettingen ontstaan ​​wanneer fosforrijke materialen, zoals organisch materiaal of botten, in de loop van de tijd worden geconcentreerd door de processen van erosie en sedimentatie.
    • Apatietrijke sedimenten worden doorgaans afgezet in ondiepe mariene omgevingen waar organisch materiaal zich ophoopt en chemische veranderingen ondergaat.
    • Fosforietbedden zijn belangrijke bronnen van fosfaat, en de apatiet die in deze bedden wordt aangetroffen, is vaak rijk aan fluorapatiet or hydroxyapatiet.
    • Fosforietlagen worden gewonnen vanwege hun hoge fosforgehalte. Het fosfor wordt gebruikt voor de productie van meststoffen.
  4. Biologische afzettingen:
    • Apatiet wordt ook gevormd in biologische systemenHet is een belangrijk bestanddeel van de botten en tanden van gewervelde dieren, waardoor het een belangrijk mineraal is voor het begrijpen van de geologie van het leven en het fossielenbestand.
    • Bij mariene organismen komt apatiet voor als onderdeel van de kalkhoudend schelpen van sommige zeedieren, met name in visgraten en ongewervelde zeedieren.
  5. Hydrothermische omgevingen:
    • Apatiet kan ook worden gevormd in hydrothermale aderen en warmwaterbronafzettingenDeze afzettingen ontstaan ​​wanneer hete, mineraalrijke vloeistoffen in contact komen met omringende rotsen, wat leidt tot de neerslag van apatiet samen met andere mineralen zoals calciet, kwarts of bariet.
    • Apatiet kan deel uitmaken van de mineralisatie in hydrothermisch ertsafzettingen, met name waar fosforhoudende vloeistoffen aanwezig zijn.
  6. Meteorieten:
    • In zeldzame gevallen is apatiet aangetroffen in meteorieten, specifiek in koolstofhoudende chondrietenDeze buitenaardse rotsen bevatten apatiet als onderdeel van hun minerale inhoud, wat aanwijzingen geeft over het vroege zonnestelsel en de processen die betrokken waren bij de vorming van planeten en andere hemellichamen.

Wereldwijde distributie van Apatiet

  • Canada, Ruslanden Marokko behoren tot de grootste producenten ter wereld van fosfaat gesteente, dat aanzienlijke hoeveelheden apatiet bevat.
  • Florida (USA) en China zijn ook belangrijke bronnen van apatiet in de vorm van fosforiet deposito's.
  • India en Brazilië hebben grote fosfaatwinningsactiviteiten, wat verder bijdraagt ​​aan de wereldwijde beschikbaarheid van apatiet.

Economisch belang

Het voorkomen van apatiet in fosfaatafzettingen maakt het een essentieel mineraal in de wereldeconomie, met name voor de productie van meststoffen. De fosfor die uit apatiet wordt gewonnen, is een belangrijk ingrediënt in meststoffen die essentieel zijn voor de landbouw. ​​Fosfaatafzettingen worden vaak direct ontgonnen vanwege hun apatietgehalte, dat wordt verwerkt om fosfor te winnen voor gebruik in de landbouw.

Apatiet is ook belangrijk in geochronologieWanneer de uranium en thoriumisotopen die in sommige apatietmineralen voorkomen, worden gebruikt voor het dateren van gesteenten en mineralen.

Toepassingen van Apatiet

Apatiet is een veelzijdig mineraal met een scala aan toepassingen, zowel in de industrie als in biologische contexten. De primaire toepassingen zijn gerelateerd aan het fosforgehalte, maar het heeft ook betekenis in andere gebieden, waaronder geologie en technologie.

1. Meststoffen:

  • Primaire Gebruik: Het belangrijkste gebruik van apatiet is de productie van fosfaatmeststoffenApatiet is een belangrijke bron van fosfor, een essentiële voedingsstof voor plantengroei.
  • Fosforietwinning: Rijk aan apatiet fosforietafzettingen worden gewonnen en verwerkt tot fosforzuur, dat vervolgens wordt gebruikt om verschillende vormen van fosfaatmeststoffen te maken, zoals superfosfaat en drievoudig superfosfaat.
  • Wereldwijde vraag: Omdat fosfor een essentiële voedingsstof is voor de productie van gewassen, zijn meststoffen op basis van apatiet cruciaal voor de wereldwijde landbouw. ​​De vraag naar fosfaatmeststoffen drijft een groot deel van de mijnbouw en verwerking van apatiet wereldwijd aan.

2. Dierenvoer:

  • Fosfor is ook een essentieel onderdeel van dierlijke voeding. Apatiet wordt soms verwerkt en opgenomen in diereneten om fosfor te leveren, wat nodig is voor botgroei, energieoverdracht en algemene gezondheid.
  • Dit gebruik is vooral belangrijk in regio's waar er een fosfaattekort is in de lokale grondstoffen.

3. Productie van fosforzuur:

  • Industriële toepassing: Apatiet wordt gebruikt om fosforzuur via een proces genaamd nat-proces fosforzuurproductieFosforzuur is een belangrijk ingrediënt in verschillende industriële processen, zoals de productie van reinigingsmiddelen, voedseladditieven en bij de behandeling van water.
  • Fosforzuur wordt ook gebruikt om hoogwaardige fosforchemicaliën te produceren, zoals fosfaten gebruikt in reinigingsmiddelen, vlamvertragers en chemicaliën voor waterzuivering.

4. Fabricage van fosforverbindingen:

  • Apatiet is een belangrijke grondstof voor de productie van een reeks fosforverbindingen, Waaronder:
    • Calciumfosfaat (gebruikt in keramiek, tandheelkundige producten en voedingssupplementen).
    • Fosforzuur (gebruikt in meststoffen, voedselverwerking en schoonmaakmiddelen).
    • Tricalcium fosfaat (gebruikt in voedingssupplementen en als voedseladditief).
    • Fosfaatzouten (gebruikt in veel industriële en huishoudelijke toepassingen).

5. Edelstenen en sieraden:

  • Apatiet als een Edelsteen: Hoewel ze niet zo algemeen zijn als andere edelstenen, apatiet- wordt soms gesneden en gepolijst voor gebruik in edelstenenTransparante of lichtgekleurde exemplaren worden gewaardeerd om hun glazige glans en levendige kleuren, vooral in tinten blauw en groen.
  • Sieraden gebruik: Wanneer apatiet in facetstenen wordt gesneden, kan het worden gebruikt in ringen, oorbellen en hangers. Echter, vanwege de relatief lage hardheid (5 op de Mohs schaal), is het niet zo duurzaam als andere edelstenen zoals saffier or diamant.

6. Biologische toepassingen:

  • Bot- en tandmaterialen:
    • Hydroxyapatiet (een vorm van apatiet) is een belangrijk bestanddeel van bot en gebit bij mensen en dieren. De structuur van dit mineraal lijkt sterk op het anorganische deel van bot en glazuur, waardoor het cruciaal is in biologische systemen.
    • Synthetisch hydroxyapatiet wordt gebruikt medische toepassingen, zoals bij de productie van bottransplantaten, tandheelkundige implantaten, en andere prothetische apparaten. De biocompatibiliteit ervan zorgt ervoor dat het goed hecht aan natuurlijk bot, wat genezing en integratie vergemakkelijkt.
  • Botweefseltechniek: Hydroxyapatiet wordt ook veel gebruikt in botweefseltechniek als steigermateriaal voor het kweken van nieuw botweefsel. Het gebruik ervan in regeneratieve geneeskunde helpt bij het repareren of vervangen van beschadigde botten.

7. Geologisch en gemmologisch onderzoek:

  • Geochronologie: Apatiet is nuttig bij geochronologie voor het dateren van gesteenten en mineralen. Apatietkristallen kunnen sporen bevatten van uranium en thorium, die in de loop van de tijd vervallen, waardoor wetenschappers de leeftijd van de rots waarin ze worden gevonden kunnen schatten door middel van het meten van splijtingssporen or (U-Th)/Hij dateert werkwijzen.
  • Gemologische studies: Apatiet wordt bestudeerd in edelsteen vanwege zijn eigenschappen als edelsteen, wat helpt bij het bepalen van de waarde en de kenmerken ervan in vergelijking met andere mineralen.

8. Fabricage van keramische producten:

  • Calciumfosfaat afgeleid van apatiet wordt gebruikt bij de productie van keramische materialen, met name bij het creëren van porselein en hoogwaardig keramiekDeze keramiek kan worden gebruikt in verschillende industriële toepassingen, waaronder coatings, elektronica en isolatiematerialen.

9. Waterbehandeling:

  • Fosfaat-gebaseerde verbindingen: Derivaten van apatiet worden soms gebruikt in waterzuivering. Bijvoorbeeld, fosfaat verbindingen worden toegevoegd aan gemeentelijke en industriële watersystemen om corrosie en kalkaanslag in leidingen en machines te voorkomen.

10. Overige diverse toepassingen:

  • Pigmenten en verf: Sommige vormen van apatiet, met name fosfaat zouten, worden gebruikt bij de productie van pigmenten en verven. De kleurstoffen kunnen worden gebruikt in een verscheidenheid aan industriële en artistieke toepassingen.
  • Fluoridebron: Fluorapatiet, dat fluoride bevat, kan ook een bron van fluoride zijn voor verbindingen op basis van fluoride gebruikt in tandpasta en water fluoridering.

Apatiet is een essentieel mineraal met een breed scala aan toepassingen, van zijn primaire rol in de productie van meststoffen tot zijn toepassingen in de geneeskunde, industrie en zelfs sieraden. Zijn veelzijdigheid en cruciale rol in biologische en industriële processen maken het een van de belangrijkste mineralen ter wereld van vandaag.

fosfaat Rock

Fosfaatgesteente en fosforiet zijn namen die worden gebruikt voor sedimentaire gesteenten die ten minste 15% tot 20% fosfaat bevatten op basis van gewicht. Het fosforgehalte in deze gesteenten is voornamelijk afkomstig van de aanwezigheid van apatietmineralen

Gebruik van apatiet als fosfaatgesteente

  • Het grootste deel van het fosfaatgesteente dat over de hele wereld wordt gewonnen, wordt gebruikt voor de productie van fosfaatkunstmest. Het wordt ook gebruikt voor de productie van diervoedersupplementen, fosforzuur, elementaire fosfor en fosfaatverbindingen voor de chemische industrie.
  • China is de grootste producent van fosfaatgesteente en produceerde in 100 ongeveer 2014 miljoen ton. De Verenigde Staten, Rusland, Marokko en de Westelijke Sahara zijn ook grote fosfaatproducenten.
  • Meer dan 75% van de fosfaatertsreserves in de wereld bevinden zich in Marokko en de Westelijke Sahara.

Apatiet Veelgestelde vragen

Waar wordt apatiet voor gebruikt?

Apatiet wordt op verschillende gebieden gebruikt, waaronder de landbouw, de industrie, de geneeskunde en onderzoek. Het is een belangrijke bron van fosfaat, dat wordt gebruikt in kunstmest, en het wordt ook gebruikt bij de productie van fosforzuur, keramiek, tandheelkundige implantaten en sieraden.

Wat zijn de fysische eigenschappen van apatiet?

Apatiet is meestal groen, bruin, blauw of geel en heeft een hardheid van 5 op de schaal van Mohs. Het heeft een soortelijk gewicht van ongeveer 3.2 tot 3.4 en heeft doorgaans een hexagonale kristalstructuur.

Waar wordt apatiet gevonden?

Apatiet wordt op veel locaties over de hele wereld gevonden, waaronder Canada, Brazilië, Rusland en Madagaskar. Het kan voorkomen in verschillende geologische omgevingen, zoals stollingsgesteenten, afzettingsgesteenten en hydrothermale aderen.

Is apatiet radioactief?

Sommige apatiet kan radioactief zijn, met name als het sporen van uranium of andere radioactieve elementen bevat. Echter, niet alle apatiet is radioactief en de radioactiviteit kan variëren afhankelijk van de specifieke locatie en samenstelling van het mineraal.

Wat is de chemische samenstelling van apatiet?

Apatiet heeft een complexe chemische samenstelling die kan variëren afhankelijk van het specifieke type apatiet. De basisformule voor apatiet is Ca5(PO4)3X, waarbij X een van de verschillende ionen kan zijn, waaronder OH-, F-, Cl-, of een combinatie hiervan. Apatiet kan ook verschillende sporenelementen en onzuiverheden bevatten, die de eigenschappen en het gedrag ervan kunnen beïnvloeden.

Referenties

  • Hobart M. King (2018) Apatiet, Fosforiet en Fosfaatgesteente https://geology.com/minerals/apatiet.shtml
  • Marktprijs, https://roughmarket.com/apatiet/
  • Arem,J,E.,Smigel,B (2018) Apatietwaarde, prijs en sieradeninformatie, International Gem Society
  • Villalba,G.,Ayres, R,U.,Schroder, H(2008). "Boekhouding voor fluor: productie, gebruik en verlies". Journal of Industrial Ecology.
  • USGS, samenvattingen van minerale grondstoffen, beschikbaar op http://minerals. usgs.gov/minerals/pubs/commodity/fosfaat_rock/index.html#mcs geverifieerd op 19 april 2013).

GERELATEERDE ARTIKELENMeer van auteur