Trona

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Trona
Catégorie V : carbonates et nitrates[1]
Cristaux de Trona

Cristaux de Trona
Général
Classe de Strunz
Classe de Dana
Formule chimique Na2CO3 · NaHCO3 · 2H2O
Identification
Masse formulaire dépôt en lit massif, couche poudreuse sur les parois ou à la surface du sol uma
Couleur incolore, blanc à gris, jusqu'à blanc jaune à gris, blanc grisâtre ou jaunâtre, parfois rosâtre
Classe cristalline et groupe d'espace 2/m, prismatique et monoclinique
Système cristallin monoclinique
Clivage parfait (100)
Cassure irrégulière, inégale à (sub ou semi)conchoïdale (matière cassante)
Habitus cristaux prismatiques allongés (aiguilles) ou tabulaires (tablettes prismatiques). Amas ou agrégats cristallins, fibreux et compactes, croûtes cristallines, roche évaporite à structure litée, variétés fibreuses ou en colonnes.
Faciès massif (structure litée), mais le plus souvent en efflorescences informes dans les déserts
Échelle de Mohs 2,5 à 3
Trait blanc (poussière incolore)
Éclat vitreux, luisant
Propriétés optiques
Indice de réfraction cristaux polyaxes nα = 1.412 nβ = 1.492 nγ = 1.540
Biréfringence δ = 0.128
Dispersion 2vz ~ biaxe négatif 2V = 72°
Fluorescence ultraviolet légère verdâtre ou vert-jaunâtre sous irradiation UV, luminescence parfois blanche ou bleue
Transparence transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,11 à 2,17
Température de fusion peut se décomposer au-delà de 100°C (à vérifier) °C
Fusibilité facile
Solubilité très soluble dans l'eau, soluble dans les acides avec effervescence
Comportement chimique goût alcalin
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le trona, encore nommé urao en espagnol, tronite dans les répertoires minéralogiques ou sesquicarbonate de sodium dihydraté pour les anciens chimistes[2], est un minéral très rare en Europe, mais assez fréquent dans les déserts et régions autrefois désertiques, correspondant à une combinaison naturelle de carbonate de sodium, de bicarbonate de sodium et d'eau de constitution, de formule Na2CO3 · NaHCO3 · 2H2O. Ce minéral carbonate du groupe de la malachite monoclinique, composant de la roche évaporite carbonatée homonyme, qui possède un clivage parfait à éclat vitreux et ne s'altère pas à l'air sec, est très soluble dans l'eau.

Il est aussi présent dans les gaz et les dépôts de fumerolles.

Minéral et roche minerai de la soude et du sodium, tendres, fragiles et légers, ont un goût alcalin ou une saveur alcaline prononcée. Ils représentent une source de carbonate de sodium et de bicarbonate de sodium, pour l'industrie. En effet, le trona peut apparaître comme un mélange stœchiométrique de ces composés monohydratés Na2CO3. H2O et de NaHCO3 · H2O

Dénomination et géotype[modifier | modifier le code]

Le minéral trona a été décrit à partir d'échantillons collectés au Fezzan et dénommé en 1773 par le consul suédois Bagge résidant à Tripoli. La dénomination proviendrait de l'arabe dialectale, désignant par abréviation de natriïn un sel d'évaporite et en particulier le natron alcalin.

Au-delà d'une altération de l'arabe natriin signifiant "sel", il peut s'agir de l'adaptation du terme natron(a), de l'égyptien arabisé natron désignant l'alcali soude, c'est-à-dire le natron, terme qui a servi également à dénommer la contrée désertique, ainsi que le comté et la ville américaine de Trona en Californie, où il est bien observable. Notez que les centaines de formations proéminentes en tuf calcaire, dénommées the Trona pinnacles, font d'abord référence à cette contrée désertique, en particulier les anciens fonds asséchés du lac Searles. Mais Natrona est un toponyme, nom générique de localités américaines, fondé sur la contrée égyptienne Natrona, connue dès l'antiquité pour cette ressource minérale.

Johan Gottschalk Wallerius, qui avait décrit en 1747 le natron en minéralogie, avait proposé en 1759 une classe d'alcalis terrestres, sous l'appellation précise alkali orientale impurum terrestre. Outre le natron et le trona, Wilhelm Ritter von Haidinger ajoute la thermonatrite en 1845.

Cristallochimie[modifier | modifier le code]

Il participe à un groupe minéral descriptif de carbonates solubles dans l'eau sans anion étranger, dont les autres membres sont la baylissite, la chalchonatronite ou natronite de cuivre, la gaylussite, la pirssonite, le natron et la thermonatrite.

Propriétés physico-chimiques caractéristiques du minéral[modifier | modifier le code]

L'analyse chimique pondérale donne en masse 41,14 % Na2O, 38,94 % CO2 et 19,92 % H2O

Les cristaux sont transparents à translucides. Leur cassure à éclat vitreux luisant est irrégulière à sub-conchoïdale. La densité est supérieur à 2,1, le trait reste blanc si la poussière est incolore.

Le minéral fond facilement. Mis en tube fermé et chauffé, un dégagement d'eau issu de la structure minérale se produit, avant un dégagement de gaz carbonique CO2.

Le minéral est très soluble dans l'eau. Il est attaqué par les acides forts qui le solubilise facilement avec effervescence[3]. Une de ces banales propriétés intrinsèques, c'est-à-dire qu'il ne s'altère pas l'air sec, explique son omniprésence dans les déserts, en particulier neutres ou alcalins. Il faut toutefois conserver ses échantillons en milieu fermé.

Le goût est alcalin ou de lessive, tout comme pour le natron ou la thermonatrite.

Roche évaporitique typique[modifier | modifier le code]

La roche, incolore à grise, parfois blanc jaunâtre, présente un faciès massif et une structure litée, caractéristiques des roches évaporites, formées dans les gisements salins lacustres[4].

La roche se forme dans des grands dépôts apparus après évaporation des bords des grands lacs salés, sous climats désertiques, par exemple en Afrique du Nord ou en Égypte, en Afrique orientale, en Asie centrale désertique, en Iran, en Mongolie, au centre ou aux marges désertiques de l'Amérique du Nord, par exemple dans le Wyoming, le Nevada, la Californie, mais aussi au Mexique, en Amérique du Sud par exemple au Vénézuela. Elle est aussi présente sous forme de couches poudreuses sur les parois des mines ou en efflorescence à la surface du sol désertique. Dans ce cas, les cristaux en prismes allongés et tabulaires sont rares. Elle peut former des efflorescences continues sur les sols des régions arides.

Le minéral et la roche sont déjà connue des Européens, mais sous le nom chimique de sesquicarbonate de sodium doublement hydraté, par les chimistes français de l'école lavoisienne, participant à la mission scientifique accompagnant l'expédition d'Égypte en 1799. Les chimistes Nicolas Conté et Claude Berthollet, observateurs méticuleux des lacs salés ou des captures endoréiques d'eaux saumâtres, postulent que cette matière minérale chymique provient d'une légère altération en milieu acide, précédée ou suivie d'un dessèchement, du natron.

Elle a été découverte en 1863 dans le comté de San Bernardino en Californie du Sud par les frères Searles, John et Dennis, précisément dans la Panamint valley, qui constitue un réseau de drainage englobant le "désert des bancs de boue"[5]. L'ensemble fait partie de la contrée du lac Searles, toujours périodiquement inondée de façon plus ou moins précaire et qui continue à former des roches salines ou évaporites par évaporation des eaux. Trona est la ville de cette contrée. Le minéral et la roche sont désormais dénommés de ce nom car les frères, après avoir inventorié les ressources minières à partir de 1862, ont commencé l'exploitation du borax dès 1873.

Au lac Searles, elle y est parfois associée intimement à la halite, la gaylussite, au borax...

Association[modifier | modifier le code]

Le trona, minéral des milieux alcalins, est associé au natron, à la halite, à la thénardite....parmi d'autres évaporites de ces milieux comme la bradleyite, la glauberite, la mirabilite, la northupite, la pirssonite, la shortite, la thermonatrite ou le gypse

Gisements abondants[modifier | modifier le code]

Le premier gisement mondial qui se trouve dans le Wyoming dans le comté de Sweetwater, district de Green River, est fort de 23 milliards de tonnes de réserve ; le premier gisement moyen-oriental, fort de 1 à 2 milliards de tonnes de réserve, se trouve en Turquie à Beypazarı, à une centaine de kilomètres au nord-ouest d'Ankara. Ce minerai, purifié, séché peut être calciné : l'opérateur industriel obtient ainsi la soude ou carbonate de sodium anhydre, Na2CO3.

Couches compactes de trona

Les gisements de l'Ouest américain sont vastes dans les régions salées désertiques. Citons les districts de Searles Lake, Borax, Fallon, la chaîne à l'ouest du couloir reliant le lac Mono à la vallée de la Mort et à la partie désertique du comté de San Bernardino passant par le lac Owens, notamment en Oregon et en Californie, aux États-Unis, le lac Goodenough en Colombie britannique (Canada), au Lac Texcoco au Mexique, au Groenland...

On en trouve aussi en Afrique dans les régions salées désertiques, par exemple Bilma en Libye, la contrée de l'antique Memphis (Mit Rahina) au voisinage de la vallée inférieure du Nil en Égypte, mais aussi au Soudan, au Tchad à proximité du Lac Tchad dans le Kanem, près du lac Magadi au Kenya, en Ouganda, en Namibie près d'Otawi (Otjiwalundo salt pan), associé à la halite en Ouganda au lac Katwe, en Afrique du sud, ...

En Asie, le trona est assez communément observable dans les déserts alcalins ou dans les lacs salés de Mongolie et du Tibet, de l'Iran, en Chine, en Turquie... En Amérique du Sud, il est commun dans les anciennes zones désertiques en Argentine, en Bolivie, au Chili, au Vénézuela...

Il est plus rare en Europe, mais il est connu en Italie, en Tchéquie, en Allemagne et Suisse, en Hongrie, en Ukraine, en Russie... Le trona est parfois très commun en certaines contrées d'Australie.

Collection[modifier | modifier le code]

Il existe de beaux cristaux, en particulier à aiguilles ou tabulaires, pour collection à Borax (Californie) et à Soda Lake (Nevada). On en trouve aussi dans les cavités des laves du Vésuve.

Usages[modifier | modifier le code]

Il sert à la fabrication de la soude ou carbonate de sodium. Le procédé industriel à partir du trona initié en 1952 aux États-Unis a éclipsé en maints endroits le procédé Solvay, en particulier vers 1985 aux USA.

La tradition africaine le fait employer dans la construction, ce qui est encore la cas en Égypte.

Références[modifier | modifier le code]

  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Le Larousse du XXe siècle de Claude Augé le désigne comme un carbonate hydraté naturel de sodium ou de soude, et urao est un synonyme accepté en français. Le sesquicarbonate de sodium est le sel double de carbonate de sodium et de bicarbonate de sodium.
  3. Le trona bouillonne dans les acides.
  4. Elle est ainsi associée à la halite, au gypse, au borax, à la dolomite, à la glauberite ou à la sylvite. Les morceaux massifs ont généralement aussi un aspect fibreux, peu compacte avec des vides.
  5. Ce réseau hydraulique, temporaire, est actif au Pléistocène, depuis 1,8 millions d'année jusqu'à - 10 000 ans.

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. § 109.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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