Villiaumite
La villiaumite est une espèce minérale du groupe des halogénures et du sous-groupe des halogénures simples anhydres de formule NaF. Il s'agit de la forme minérale du fluorure de sodium.
| Villiaumite Catégorie III : halogénures[1] | |
 Villiaumite, Mont-Saint-Hilaire, MRC de Rouville, Montérégie, Québec, Canada, 3 × 2,3 × 1,7 cm | |
| Général | |
|---|---|
| Nom IUPAC | Fluorure de sodium |
| Classe de Strunz | 03.AA.20
|
| Classe de Dana | 09.01.01.03
|
| Formule chimique | NaF |
| Identification | |
| Masse formulaire[2] | 41,9881725 ± 0 uma F 45,25 %, Na 54,75 %, |
| Couleur | incolore, jaune, rouge, rouge carmin, rose lavande, orange, brun orange |
| Classe cristalline et groupe d'espace | hexakisoctaédrique ; Fm3m |
| Système cristallin | cubique |
| Réseau de Bravais | faces centrées F |
| Clivage | parfait sur {100}, {010} et {001} |
| Cassure | conchoïdale |
| Habitus | cubique, massif, grenu |
| Échelle de Mohs | 2 à 2,5 |
| Trait | blanc, blanc rose |
| Éclat | vitreux |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | isotrope, n = 1,327–1,328 |
| Pléochroïsme | fort : O = carmin profond, E = jaune |
| Biréfringence | biréfringence anomale faible (uniaxial (-)) |
| Fluorescence ultraviolet | rouge noir à orange, jaune sous courtes longueurs d'onde (254 nm) |
| Transparence | transparent à translucide |
| Propriétés chimiques | |
| Masse volumique | 2,79 g/cm3 |
| Densité | 2,79 |
| Solubilité | soluble dans H2O |
| Comportement chimique | devient incolore quand elle est chauffée à plus de 300 °C |
| Propriétés physiques | |
| Magnétisme | aucun |
| Radioactivité | aucune |
| Précautions | |
| Directive 67/548/EEC | |
 T+ |
|
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
Historique de la description et appellations
Inventeur et étymologie
La villiaumite a été décrite en 1908 par Alfred Lacroix[3]. Elle fut nommée ainsi en l'honneur de Charles Maxime Villiaume ( - ?), explorateur français des Îles de Loos en ancienne Guinée française, dans la collection duquel se trouvaient les premiers échantillons de villiaumite qui furent étudiés.
Topotype
Les échantillons servant à la description ont été découverts à l'Île de Roume, Îles de Loos, Guinée.
Caractéristiques physico-chimiques
Critères de détermination
La villiaumite est un minéral qui peut être incolore, jaune, rouge, rouge carmin, rose lavande, orange ou brun orange, se présentant sous la forme de masses grenues ou, plus rarement, sous la forme de cristaux cubiques pouvant atteindre 15 centimètres et pouvant aussi montrer les faces {111}, {hll} et {hkl}. Son éclat est vitreux et elle est transparente à translucide. Elle est fragile et cassante, présente un clivage parfait sur {100}, {010} et {001}, et sa cassure est conchoïdale. La villiaumite est un minéral tendre dont la dureté varie entre 2 et 2,5 sur l'échelle de dureté de Mohs. Elle est peu dense, sa densité mesurée étant de 2,79. Elle présente un pléochroïsme carmin profond selon la direction optique O (ordinary ray) ou jaune, selon la direction optique E (extraordinary ray). Son trait est blanc à blanc rose et elle présente assez souvent une fluorescence rouge noir à orange, jaune sous de faibles ultraviolets (254 nm). Une biréfringence anomale uniaxiale négative peut être détectée de temps à autre sur certains échantillons.
De par sa forme, sa couleur et certaines de ses caractéristiques, la villiaumite peut être confondue avec la fluorite.
Composition chimique
La villaumite de formule NaF a une masse moléculaire de 41,988 u, soit 6,97 × 10−26 kg. Elle est donc composée des éléments suivants :
| Élément | Nombre (formule) | Masse des atomes (u) | % de la masse moléculaire |
|---|---|---|---|
| Sodium | 1 | 22,99 | 54,75 % |
| Fluor | 1 | 19,00 | 45,25 % |
| Total : 2 éléments | Total : 41,988 u | Total : 100 % |
De rares impuretés peuvent se trouver dans la villiaumite. La plus commune est l'aluminium, pouvant être présent à plus de 0,04 %.
Cette composition place ce minéral :
- selon la classification de Strunz : dans la classe des halogénures (III), plus précisément dans la classe des halogénures simples anhydres (3.A) où le rapport M:X est égal à 1:1, 2:3, 3:5, 4:7 , etc. (3.AA) ;
- selon la classification de Dana : dans la classe des halogénures normaux (IX) où les éléments se trouvent dans les proportions stœchiométriques (9.1).
Cristallochimie
La villiaumite est la forme minérale du fluorure de sodium.
Elle fait partie du groupe de la halite.
| Minéral | Formule | Groupe ponctuel | Groupe d'espace |
|---|---|---|---|
| Carobbiite | KF | 4/m 3 2/m | Fm3m |
| Griceite | 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 villiaumite cristallise dans le système cristallin cubique. Son groupe d'espace est Fm3m avec Z = 4 unités formulaires par maille conventionnelle :
- le paramètre de maille est = 4,63 Å (volume de la maille V = 99,25 Å3) ;
- la masse volumique calculée est 2,808 g/cm3 (sensiblement égale à la densité mesurée).
Propriétés chimiques
La villiaumite est un sel, elle est très soluble dans l'eau. De ce fait, elle doit être conservée dans un endroit sec, avec si possible, un sécheur d'air, afin d'éliminer toute humidité qui serait susceptible de la détruire.
Gîtes et gisements
Gîtologie et minéraux associés
La villiaumite se trouve dans les cavités miarolitiques de syénites à néphéline, ou dans les pegmatites de syénites à néphéline.
Elle se trouve aussi dans les dépôts des lits de lacs.
Les minéraux associés à la villiaumite les plus souvent rencontrés sont les minéraux du groupe des amphiboles, la fluorite, l'aegirine, l'albite, la sodalite, l'acmite, la néphéline, la neptunite, la lamprophyllite, la pectolite, la sérandite, l'eudialyte, l'ussingite, la chkalovite et les minéraux du groupe des zéolites.
Gisements producteurs de spécimens remarquables
- Brésil
- Carrière de Bortolan, Poços de Caldas, Minas Gerais[4]
- Canada
- Carrière de Demix-Varennes, seuil de Saint-Amable, Varennes, Marguerite-D'Youville, Montérégie, Québec[5]
- Carrière de la Poudrette, Mont Saint-Hilaire, MRC de Rouville, Montérégie, Québec[6]
- États-Unis
- Carrière Point of Rocks, Springer, Comté de Colfax, Nouveau-Mexique[7]
- Guinée
- Île de Roume, îles de Loos, Guinée[3] - [8]
- Kenya
- Lac Magadi, sud de la vallée du Grand Rift, vallée du Rift[9]
- Namibie
- Russie
- Mont Rasvumchorr, Mont Yukspor, Mont Alluaiv et Mont Karnasurt, massif des Khibiny, péninsule de Kola, oblast de Mourmansk[13]
Croissance de la villiaumite
Croissance naturelle
La villiaumite peut être formée par réaction entre la néphéline et l'acmite :
6NaAlSiO4 (néphéline) + 6NaFeSi2O6 (acmite) + 3F2 → 6NaF (Villiaumite) + 6NaAlSi3O8 (albite) + 2Fe3O4 (magnétite) + 2O2[14] - [15].
Synthèse
Le fluorure de sodium est préparé par neutralisation de l'acide fluorhydrique ou de l'acide hexafluorosilicique, sous-produits de la production d'engrais à base de monocalcium de phosphate. La neutralisation se fait avec l'hydroxyde de sodium et le carbonate de sodium par exemple. Des alcools peuvent être utilisés pour faire précipiter NaF :
- HF + NaOH → NaF + H2O.
Dans des solutions contenant HF, le fluorure de sodium précipite sous forme de sel bifluorure NaHF2. NaF est obtenu par chauffage.
- HF + NaF ⇌ NaHF2
Exploitations des gisements
La villiaumite a une dureté très faible variant de 2 à 2,5, de ce fait, il est très difficile de la facetter. Malgré tout, les gisements du Mont-Saint-Hilaire, du Massif des Khibiny et de Namibie produisent de très rares spécimens pouvant être taillés. Le prix de ces pierres ainsi taillées varie bien souvent autour de 500 à 1 000 dollars le carat[16]. De plus, le comportement à l'air libre de ce minéral rend la conservation de ces bijoux très difficile, d'où sa très faible exploitation par les bijoutiers.
La villiaumite peut aussi être utilisée comme minerai de fluorure de sodium ; réduite en poudre, elle peut servir dans la métallurgie ou dans l'imagerie médicale.
Précautions d'emploi
La villiaumite est un minéral très toxique, en effet, le fluorure de sodium dont elle est composée est très toxique et le seul fait de respirer ou d'inhaler ses poussières peut être dangereux, cela peut affecter le système circulatoire, le cœur, le squelette, le système nerveux central et les reins. Elle peut, à terme, causer la mort. D'autre part, elle est très irritante au niveau de la peau, des yeux et du tractus respiratoire.
En cas d'inhalation, il est nécessaire de s'écarter de toute source de poussières, se moucher, respirer sous oxygène artificiel si nécessaire et/ou consulter un médecin. En cas de contact avec les yeux et la peau, il faut se rincer abondamment à l'eau et surveiller s'il y a des complications[17] - [18].
Notes et références
- 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.
- Alfred Lacroix, « Sur l'existence du fluorure de sodium cristallisé comme élément des syénites néphéliniques des îles de Los », Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences de Paris, vol. 146, no 5, , p. 213-216 (lire en ligne)
- (en) Daniel Atencio, José M.V. Coutinho et Silvio R.F. Vlach, « Tuperssuatsiaite from the Bortolan quarry, Poços de Caldas, Minas Gerais, Brazil », The Mineralogical Record, vol. 36, no 3, , p. 275-280
- (en) László Horváth, Elsa Pfenninger-Horváth, Robert A. Gault et Peter Tarassoff, « Mineralogy of the Saint-Amable Sill, Varennes and Saint-Amable, Quebec », The Mineralogical Record, vol. 29, no 2, , p. 83-118
- (en) László Horváth et Robert A. Gault, « The Mineralogy of Mont Saint-Hilaire, Quebec », The Mineralogical Record, vol. 21, no 4, , p. 281-359
- (en) dans Rocks & Minerals, vol. 60, 1985, p. 229
- (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837–1892, vol. II : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, etc., New York (NY), John Wiley & Sons, , 7e éd., 1124 p., p. 10
- (en) Joan M. Nielsen, « East African magadi (trona): fluoride concentration and mineralogical composition », Journal of African Earth Sciences, vol. 29, no 2, , p. 423-428 (DOI 10.1016/S0899-5362(99)00107-4)
- (en) O. von Knorring, O.V. Petersen, S. Karup-Moeller, E.S. Leonardsen et E. Condliffe, « Tuperssuatsiaite, from Aris phonolite, Windhoek, Namibia », Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, , p. 145-152
- (en) O.V. Petersen, T. Fockenberg, P.C. Toft et M. Rattay, « Natrophosphate from the Aris phonolites, Windhoek, Namibia », Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, , p. 511-517
- « Aris » (consulté le )
- (en) Igor V. Pekov, Minerals First Discovered on the Territory of the Former Soviet Union, Ocean Pictures, , 369 p.
- (en) J.C Stormer Jr. et I.S.E Carmichael, « Villiaumite and the occurrence of fluoride minerals in igneous rocks », American Mineralogist, vol. 55, nos 1-2, , p. 126-134 (lire en ligne)
- Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, n° 111, 1981
- (en) « Villiaumite », sur ClassicGems.net (consulté le )
- (en) « Villiaumite », sur mindat.org (consulté le )
- « Fiche de données de sécurité - Fluorure de sodium » [PDF], sur Solvay Chemicals (consulté le )
Voir aussi
Bibliographie
- (en) Wheeler P. Davey, « Precision Measurements of Crystals of the Alkali Halides », Physical Review, vol. 21, no 2, , p. 143-161 (DOI 10.1103/PhysRev.21.143)
- (de) Barth et Lunde, « Centralblatt für Mineralogie », Geologie und Paleontologie, Stuttgart « 57 »,
- (en) M.J. Buerger, « Translation-gliding in crystals », American Mineralogist, vol. 15, no 2, , p. 45-64 (lire en ligne)
- (en) Clifford Frondel, « Effect of dyes on the crystal habit and optics of NaF, LiF, NaCl, KCl, KBr and KI », American Mineralogist, vol. 25, no 2, , p. 91-110 (lire en ligne)
- (en) H.E. Swanson et E. Tatge, « data for 54 inorganic substances », Natl. Bur. Stand., vol. 539, no 2, , p. 63
- Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, n° 111, 1981