Sylvine (minéral)

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Sylvine [1]
Catégorie III : halogénures[2]
Sylvine cristallisée.

Sylvine cristallisée.
Général
Numéro CAS 14336-88-0
Classe de Strunz 3.AA.20
Formule brute ClKKCl
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 grisâtre dans la roche à texture massive).
Classe cristalline et groupe d'espace isométrique - hexaoctaédrique ; Fm3m
Système cristallin cubique
Réseau de Bravais centré F
Macle non
Clivage parfait suivant {001}{010}{100}
Cassure irrégulière
Habitus cristaux, croûtes grenues à compactes, massif.
Faciès cubes, octaèdres, cuboctaèdres (entrecroisement de cristaux).
Échelle de Mohs 2,5
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction 1,4904
Biréfringence non
Fluorescence ultraviolet aucune
Transparence transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 1,988 à 2,00, le plus souvent 1,993
Température de fusion 790°C °C
Fusibilité plus fusible que halite ou sel gemme
Solubilité soluble dans l'eau : plus (moins) soluble dans l'eau chaude (froide) que la halite. soluble dans l'alcool 95° et les alcalis aqueux.
Comportement chimique déliquescent, hygroscopique
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité faible, souvent associée à la couleur violette
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

La sylvine, encore dénommée sylvite ou hövellite, autrefois sel amer, est une espèce minérale cubique de la famille des halogénures ou chlorures. Il s'agit d'un minéral typique des roches évaporites à base de chlorure de potassium de formule KCl[4]. 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[5].

Si le minéral est connu en minéralogie pour son clivage modèle parfait, en (O,O,1), la roche 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 du Saskatchewan, autrefois de Stassfurt en Allemagne, du bassin potassique alsacien près de Mulhouse, du Permian Basin au Texas et au Nouveau-Mexique[6]. La roche sylvite se présente en masse cristallines, cubiques et granuleuses. Tout comme la 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 la halite, avant le stade ultime des sels magnésiens[7].

Historique de la description et appellations[modifier | modifier le code]

Inventeur et étymologie[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Complexe du Vésuve, Naples, Campanie, Italie.

Synonymie[modifier | modifier le code]

Caractéristiques physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Critères de détermination[modifier | modifier le code]

  • Un des rares minéraux qui peut être « goûté » : goût amer, salé, alcalin, encre, métallique, astringent.
  • 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.

Propriétés mécaniques[modifier | modifier le code]

La sylvine présente un comportement plastique sous une pression unilatérale prolongée.

Propriétés chimiques[modifier | modifier le code]

La sylvine est isostructurale avec la 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 moins déliquescente que la halite.

Comme la halite, la sylvine est facilement soluble dans l'eau : elle est toutefois plus soluble dans l'eau chaude que la 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 la halite) mais seulement 34 g à 20°, 31 g à 10°C et 27,6 g à 0°C[10]. Sa solubilité (dé)croît plus vite avec la température que celle de la 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[modifier | modifier le code]

Elle fait partie d'un groupe de minéraux isotructuraux : le groupe de la halite.

Groupe de la halite
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[modifier | modifier le code]

La sylvine cristallise dans le groupe d'espace cubique Fm3m (Z = 4), avec le paramètre de maille a = 6,288 Å à température ambiante (V = 248,6 Å3, densité calculée = 1,99 g⋅cm-3)[11].

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 a, b et c.

Les cations K+ sont entourés par 6 anions Cl en coordination octaédrique ; les anions Cl sont en coordination octaédrique de cations K+.

Structure de la sylvine.

Gîtologie et minéraux associés[modifier | modifier le code]

Gîtologie [12]
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 halite. Par exemple, les gisements salins de Stassfurt en Saxe (Allemagne), de Kalusz en Pologne, de Cardona en Espagne, de la Kama en l'Oural (Russie), du Saskatchewan au Canada, du Permian basin de l'extrême-ouest du Texas et du Nouveau-Mexique, dans les bassins d'Utah...
Minéraux associés parfois en masse dans ces dépôts chimiques marins : Halite, kiesérite, kaïnite, carnallite, polyhalite, gypse, anhydrite...
gîtologie volcanique
comme sublimé dans les fumerolles volcaniques : sur l'Etna, le Vésuve.
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[modifier | modifier le code]

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 [13] soit par flottation[14].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Mineralogical Magazine, volume 029, pp. 667(1951)
  2. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  4. Il contient 52,5 % d'anion chlorure et 47,5 % de cations potassium. Ce minéral très léger, tendre et fragile, à poussière incolore, plus rare que la halite, est un engrais potassique, mais surtout le composé à la base de la fabrication des divers engrais potassiques, ainsi qu'une source de potassium.
  5. Nom latin et propriétés dans le Mineralienatlas Lexikon. Sur la dénomination de sylvine dans le TLF
  6. Une simple dissolution dans l'eau de la carnallite, 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.
  7. . Le milieu est dit subaérien ou de playa (plage en espagnol). Tucker M., Sedimentary Petrology, Blackwell Science, 2001, 262 pages.
  8. Gerard (1863), Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paleontologie, Heidelberg, Stuttgart : 568
  9. Albert Auguste Cochon de Lapparent Cours de minéralogie 1898 p. 367
  10. Données de solubilité du Perry's chemical engineer's Handbook
  11. 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,‎ 2004, p. 204-210
  12. (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,‎ 2003
  13. La solubilité KClaqueux est plus faible à froid, comme le montre les données ci-dessus.
  14. Les petit cristaux de KCl plus léger que ceux de NaCl sont emporté avec la mousse fabriquée au cours du procédé.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • 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, 31 janvier 2013, 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, edition Arnaldo Mondadori, Milan, 1977.

Voir aussi[modifier | modifier le code]