สเปกโทรสโกปีของแร่และการวิเคราะห์ทางเคมี

วิธีการทางสเปกโทรสโกปีและเคมีเชิงมวลเผยให้เห็นองค์ประกอบ สถานะออกซิเดชัน และสภาพแวดล้อมการยึดเหนี่ยวของแร่ธาตุที่เกินกว่าที่การเลี้ยวเบนและกล้องจุลทรรศน์เพียงอย่างเดียวจะแสดงได้

Definition

การใช้เทคนิคทางสเปกโทรสโกปีและเคมีเชิงมวลเพื่อกำหนดองค์ประกอบ สถานะออกซิเดชัน และสภาพแวดล้อมการยึดเหนี่ยวของอะตอมในแร่ธาตุ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมวิธีการทางสเปกโทรสโกปีที่นำมาใช้กับแร่ธาตุ ได้แก่ สเปกโทรสโกปีการสั่นสะเทือนด้วยอินฟราเรดและรามัน, สเปกโทรสโกปีมอสส์บาวเออร์สำหรับการออกซิเดชันของเหล็กและการครอบครองตำแหน่ง, การดูดกลืนแสง, และการเรืองรังสีเอกซ์, ควบคู่ไปกับการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงมวลและธาตุติดตามด้วยเทคนิคต่างๆ เช่น ICP และแมสสเปกโทรเมตรี โดยเชื่อมโยงสัญญาณสเปกตรัมเข้ากับสภาพแวดล้อมทางเคมีของผลึก

Core questions

• สเปกตรัมอินฟราเรดและรามันเผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับโครงสร้างและการยึดเหนี่ยวของแร่ธาตุ?
• สเปกโทรสโกปีมอสส์บาวเออร์กำหนดสถานะออกซิเดชันและตำแหน่งของเหล็กได้อย่างไร?
• องค์ประกอบเชิงมวลและธาตุติดตามของแร่ธาตุวัดได้อย่างไร?
• วิธีการทางสเปกโทรสโกปีเสริมการเลี้ยวเบนและจุลภาควิเคราะห์ได้อย่างไร?

Key theories

สเปกโทรสโกปีการสั่นสะเทือนของแร่ธาตุ

สเปกตรัมอินฟราเรดและรามันบันทึกความถี่ของการสั่นสะเทือนของอะตอมในโครงสร้างแร่ธาตุ ซึ่งเป็นลายนิ้วมือของพันธะและหมู่ฟังก์ชัน เช่น น้ำ ไฮดรอกซิล และคาร์บอเนต และแยกแยะเฟสที่มีโครงสร้างคล้ายกัน

การกำหนดสภาพแวดล้อมของเหล็กด้วยมอสส์บาวเออร์

การดูดกลืนรังสีแกมมาแบบเรโซแนนซ์โดยไม่มีการกระดอนกลับโดยนิวเคลียสของเหล็กมีความไวต่อสถานะออกซิเดชันและการประสานงาน ดังนั้นสเปกโทรสโกปีมอสส์บาวเออร์จึงสามารถแยกแยะเหล็กเฟอร์รัสและเฟอร์ริก รวมถึงตำแหน่งโครงสร้างของพวกมันในแร่ธาตุได้

Clinical relevance

การวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีและเคมีสนับสนุนการศึกษาเกี่ยวกับสถานะออกซิเดชันและธาตุติดตาม ซึ่งจำเป็นต่อธรณีเคมี การระบุแร่ธาตุจากระยะไกลด้วยสเปกโทรสโกปีการสะท้อนแสงในวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ และการจำแนกลักษณะสภาพแวดล้อมการยึดเหนี่ยวที่ควบคุมพฤติกรรมของแร่ธาตุ

History

การประยุกต์ใช้วิธีการทางสเปกโทรสโกปีกับแร่ธาตุได้ขยายตัวอย่างมากในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ซึ่งมีการสำรวจในวารสาร Mineralogical Society of America Reviews in Mineralogy ที่แก้ไขโดย Hawthorne เนื่องจากเทคนิคอินฟราเรด รามัน มอสส์บาวเออร์ และเทคนิคที่เกี่ยวข้องได้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับการตรวจสอบเคมีของผลึก

Key figures

• Frank C. Hawthorne
• Rudolf Mossbauer
• Andrew Putnis

Seminal works

• hawthorne1988
• klein2007
• putnis1992

Frequently asked questions

สเปกโทรสโกปีรามันบอกอะไรเราได้บ้างเกี่ยวกับแร่ธาตุ?

มันให้ลายนิ้วมือการสั่นสะเทือนที่สามารถระบุแร่ธาตุและเผยให้เห็นรายละเอียดโครงสร้าง เช่น พหุสัณฐานวิทยา การยึดเหนี่ยว และการมีอยู่ของกลุ่มน้ำหรือคาร์บอเนต ซึ่งมักจะไม่ทำลายตัวอย่างและสามารถทำได้แม้ผ่านกระจก

ทำไมต้องวัดสถานะออกซิเดชันของเหล็กในแร่ธาตุ?

อัตราส่วนของเหล็กเฟอร์รัสต่อเหล็กเฟอร์ริกบันทึกสภาวะออกซิเจนในระหว่างการก่อตัว ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมรีดอกซ์ของหินหนืด การแปรสภาพ และการผุพัง