Sylvine (minéral)
La sylvine, encore dénommée sylvite ou hövellite, autrefois sel amer, est une espèce minérale de maille cubique, de la famille des halogénures ou chlorures. Il s'agit d'un minéral typique des roches évaporites (ou évaporitiques) à base de chlorure de potassium de formule KCl. Il contient 52,44 % d'anions chlorure et 47,56 % de cations potassium. Ce minéral très léger, tendre et fragile, à clivage parfait, souvent plus difficile que l'halite, et à poussière incolore, est une source importante de potassium.
Pour les articles homonymes, voir Sylvine.
| Sylvine [1] Catégorie III : halogénures[2] | |
.jpg.webp) Sylvine cristallisée. | |
| Général | |
|---|---|
| Nom IUPAC | Chlorure de potassium |
| Numéro CAS | |
| Classe de Strunz | 3.AA.20
|
| Classe de Dana | 09.01.01.02
|
| Formule chimique | KCl |
| Identification | |
| Masse formulaire[3] | 74,551 ± 0,002 uma Cl 47,55 %, K 52,45 %, |
| Couleur | incolore à blanche, parfois bleu, jaune, rouge, violet plus ou moins pâle en fonction des impuretés ou de la présence d'électrons libres, plus souvent jaunâtre, rougeâtre, bleuâtre, grisâtre dans la roche à texture massive. |
| Classe cristalline et groupe d'espace | hexakisoctaédrique ; Fm3m |
| Système cristallin | cubique (isométrique) |
| Réseau de Bravais | faces centrées F |
| Macle | non |
| Clivage | parfait suivant {001}{010}{100} |
| Cassure | irrégulière, conchoïdale |
| Habitus | cristaux cubiques rares et petits, plus souvent hexaédrique et octaédrique, agrégats grenus, fibreux, terreux, croûtes grenues à compactes, roche formée d'agrégats ou de lits massifs, encroûtements. |
| Faciès | cubes, octaèdres, cuboctaèdres (entrecroisement de cristaux). |
| Échelle de Mohs | 2,5 (parfois 2) plus fragile que l'halite |
| Trait | blanc |
| Éclat | vitreux |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | n = 1,4904 |
| Biréfringence | non |
| Fluorescence ultraviolet | aucune |
| Transparence | transparent à translucide |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 1,988 à 2,00, le plus souvent 1,993, parfois 1,9 pour la roche |
| Température de fusion | 790 °C |
| Fusibilité | plus fusible que l'halite ou sel gemme |
| Solubilité | facilement soluble dans l'eau : plus (moins) soluble dans l'eau chaude (froide) que l'halite. soluble dans l'alcool 95° et les alcalis aqueux. |
| Comportement chimique | déliquescent, hygroscopique, goût amer et salé |
| Propriétés physiques | |
| Magnétisme | aucun |
| Radioactivité | faible, souvent associée à la couleur violette |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
Si le minéral est connu en minéralogie pour son clivage modèle parfait, en (O, O, 1), la roche, plus rare que l'halite, qui contient essentiellement KCl, ingrédient fondamental de la chimie des engrais et fertilisants, sous forme du minéral défini est le constituant recherché de la potasse de la Saskatchewan, au Canada, et autrefois de Stassfurt en Allemagne, du bassin potassique alsacien près de Mulhouse, du Permian Basin au Texas et au Nouveau-Mexique[4]. La roche sylvite se présente en masse cristallines, cubiques et granuleuses. Tout comme l'halite, cette roche évaporite apparaît en masse compacte et lits massifs. Le dépôt sédimentaire de sylvite en bassin barré ou fermé de moins en moins profond respecte les séquences évaporitiques des eaux-mères ou de précipitations des saumures concentrées : après les carbonates et l'halite, avant le stade ultime des sels magnésiens[5].
La sylvine peut être un engrais potassique, mais elle est surtout le composé à la base de la fabrication des divers engrais potassiques, ainsi qu'une source de potassium Les minéraux impures de sylvine dévoilent des traces de brome et de CO2. Les Anciens le distinguaient facilement du sel NaCl, en masse sel gemme ou halite, par son goût amer. Ils le nommaient sal digestivus sylvii ou encore sel fébrifuge de Sylvius alias François de le Boë[6].
Historique de la description et appellations
Inventeur et étymologie
Elle est décrite en 1823 à partir de sa découverte dans les fumerolles, sublimations et incrustations du Vésuve, puis référencée vers 1832 en minéralogie par François Sulpice Beudant sous le nom de sylvine. Les francophones ont gardé cette terminologie. Le minéral est dédié au médecin anatomiste et chimiste, flamand puis néerlandais, Franciscus de le Boë dit Franciscus Sylvius, qui en conseillait l'usage en gastro-entérologie.
Topotype
Complexe du Vésuve, Naples, Campanie, Italie.
Synonymie
- Hoevelite (Gerard, 1863)[7].
- Léopoldite[8].
- Sylvite : ce terme est celui qui est reconnu par l'Association internationale de minéralogie.
- Schätzelite.
Caractéristiques physico-chimiques
Critères de détermination
- Un des rares minéraux qui peut être « goûté » : goût amer, salé, alcalin, encre, métallique, astringent[9]
- La sylvite colore la flamme en violet si elle est observée par un filtre en verre au cobalt. Les traces de sodium colore la flamme nue en jaune. La sylvine fond dans la flamme d'une bougie[10].
Propriétés mécaniques
La sylvine présente un comportement plastique sous une pression unilatérale prolongée.
Propriétés (cristallo)chimiques
La sylvine est isostructurale avec l'halite, avec laquelle elle forme une solution solide, complète à haute température, mais limitée à basse température. Cette isomorphisme explique l'origine de la sylvinite, mélange intime en proportions variables de chlorures de sodium NaCl et de potassium KCl
La sylvine est hygroscopique, elle est toutefois moins déliquescente que l'halite. Il faut conserver ses échantillons en récipient hermétique.
Comme l'halite, la sylvine est facilement soluble dans l'eau : elle est toutefois plus soluble dans l'eau chaude que l’halite, mais moins soluble dans l'eau froide que celle-ci. Dans 100 g d'eau pure peut être dissous 56,7 g de KClcristal solide à 100 °C, 54 g à 90 °C, 51,1 g à 80 °C, 48,3 g à 70 °C, 45,5 g à 60 °C, 42,6 g à 50 °C, 40 g à 40 °C, 37 g à 30 °C (solubilité optimale légèrement supérieure à l’halite) mais seulement 34 g à 20 °C, 31 g à 10 °C et 27,6 g à 0 °C[11]. Sa solubilité (dé)croît plus vite avec la température que celle de l'halite.
Elle se distingue par son goût amer sur la langue. Elle donne une saveur amère aux eaux ou aux aliments.
La sylvine est soluble dans l'alcool à 95°, mais aussi dans les alcalis ou solutions alcalines concentrées NaOHaqueux ou KOHaqueux.
Cristallochimie
Elle fait partie d'un groupe de minéraux isotructuraux : le groupe de l'halite.
- Groupe de l'halite
| Minéral | Formule | Groupe ponctuel | Groupe d'espace |
|---|---|---|---|
| Carobbiite | KF | 4/m 3 2/m | Fm3m |
| Gricéite | LiF | 4/m 3 2/m | Fm3m |
| Halite | NaCl | 4/m 3 2/m | Fm3m |
| Sylvine | KCl | 4/m 3 2/m | Fm3m |
| Villiaumite | NaF | 4/m 3 2/m | Fm3m |
Cristallographie
La sylvine cristallise dans le groupe d'espace cubique Fm3m (Z = 4), avec le paramètre de maille = 6,288 Å à température ambiante (V = 248,6 Å3, densité calculée = 1,99 g cm−3)[12].
Sa structure est constituée de deux sous-réseaux cubiques à faces centrées de chlore et de potassium, décalés d'une demi-longueur de maille le long des directions cristallographiques , et .
Les cations K+ sont entourés par 6 anions Cl− en coordination octaédrique ; les anions Cl− sont en coordination octaédrique de cations K+.
Gîtologie et minéraux associés
- Gîtologie (de formations secondaires) [13]
- Dans les bassins sédimentaires d'évaporites marines anciennes, gisement de potasse localisé et stratifié formant d'épais dépôts en masse, en général granulaire à compacte, de couleur grisâtre, bleuâtre, rougeâtre (hématite) ou violette (élément radioactifs) avec l'halite. Outre les gisements de sels marins, ses dépôts sont fréquents dans les lacs salés
Par exemple, les gisements salins de Stassfurt en Saxe, les mines salines près d'Hanovre, ou encore avec l'halite à Buggingen (Allemagne), de Kalusz en Pologne, de Cardona en Espagne, de la Kama en l'Oural (Russie), de la Saskatchewan au Canada, du bassin permien de l'extrême-ouest du Texas et du Nouveau-Mexique, dans les bassins d'Utah, notamment les mines de potasse de Moab, où le gisement salin est récupéré par dissolution avec les eaux du Colorado ...
- Minéraux associés parfois en masse dans ces dépôts chimiques marins : halite, kiesérite, kaïnite, carnallite, polyhalite, gypse, anhydrite...
- gîtologie volcanique ou plutonique (formations primaires)
- comme émanations volcaniques sur l'Etna, le Vésuve.
- comme émanations hydrothermales,
- comme sublimé dans les fumerolles
- gîtologie due au métamorphisme
- Peut être inclus dans d'autres minéraux comme un produit de grade intermédiaire du métamorphisme. Après dissolution dans les eaux chaudes circulantes dans la roche sous pression, le soluté salin est l'origine des beaux cristaux de Sainte-Marie-aux-Mines, recherchés par les collectionneurs.
- autre gîtologie ou ressources
- Dans des dépôts de nitrate et de dépôts de grotte.
- Comme produit de la combustion du charbon chargé en sel
Minerai de base des engrais potassiques
La sylvine concassée, broyée et tamisée est à la base de l'industrie des engrais potassiques. Il existe aussi deux grands procédés de purification, notamment de séparation du sel NaCl, à partir de dissolution en saumures : soit thermique[14] soit par flottation[15].
Notes et références
- Mineralogical Magazine, volume 029, pp. 667(1951)
- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- Une simple dissolution dans l'eau de la carnallite, autrefois si commune à Stassfurt, provoque la décomposition en sylvine et en chlorure de magnésium. Une évaporation partielle permet de séparer par cristallisation fractionnée la sylvite (pure à plus de 90 %) des saumures de chlorure de magnésium.
- . Le milieu est dit subaérien ou de playa (plage en espagnol). Tucker M., Sedimentary Petrology, Blackwell Science, 2001, 262 pages.
- Nom latin et propriétés dans le Mineralienatlas Lexikon. Sur la dénomination de sylvine dans le TLF
- Gerard (1863), Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paleontologie, Heidelberg, Stuttgart : 568
- Albert Auguste Cochon de Lapparent Cours de minéralogie 1898 p. 367
- L'halite, uniquement salée, n'a pas le même goût.
- L'halite n'a pas la même couleur de flamme
- Données de solubilité du Perry's chemical engineer's Handbook
- ICSD No. 240 502 ; (en) D. Walker, P.K. Verma, L.M.D. Cranswick, R.L. Jones, S.M. Clark et S. Buhre, « Halite-sylvite thermoelasticity », American Mineralogist, vol. 89, no 1, , p. 204-210
- (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,
- La solubilité KClaqueux est plus faible à froid, comme le montrent les données ci-dessus.
- Les petits cristaux de KCl plus légers que ceux de NaCl sont emportés avec la mousse fabriquée au cours du procédé.
Voir aussi
Bibliographie
- Ronald L. Bonewitz, Margareth Carruthers, Richard Efthim, Roches et minéraux du monde, Delachaux et Niestlé, 2005, 360 pages (traduction de l'ouvrage anglo-saxon, publié par Dorling Kindersley Limited, London, 2005), en particulier p. 176. (ISBN 2-603-01337-8)
- Olivier James, Carbonate de soude : Solvay livre bataille en Méditerranée, L'Usine nouvelle, no 3316, , p. 38-39
- A. Montana, R, Crespi, G. Liborio, Minéraux et roches, éditions Fernand Nathan, Paris, 1981, 608 pages, en particulier § 47 sylvite, (ISBN 2-09-284208-0). Traduction-adaptation par Jean-Louis Parmentier de l'ouvrage italien Minerali e rocce, édition Arnaldo Mondadori, Milan, 1977.
Liens externes
- Données générales
- Présentation d'échantillons et fiche technique
- Données minéralogiques
- Projet d'inventaire des roches halogénures
- un échantillon de sylvite de Stassfurt
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