Villiaumite

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Villiaumite
Catégorie III : halogénures[1]
Image illustrative de l’article Villiaumite
Villiaumite, Mont-Saint-Hilaire, MRC de Rouville, Montérégie, Québec, Canada, 3 x 2,3 x 1,7 cm
Général
Classe de Strunz
Classe de Dana
Formule chimique FNa NaF
Identification
Masse formulaire[2] 41,9881725 ± 5,0E-7 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
Très toxique
T+

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

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.

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

Inventeur et étymologie[modifier | modifier le code]

Carrière de Demix-Varennes, seuil de Saint-Amable, Varennes, Marguerite-D'Youville, Montérégie, Québec, 1,75 x 2 mm

La villiaumite a été décrite en 1908 par Alfred Lacroix[3]. Elle fut nommée ainsi en l'honneur de Charles Maxime Villiaume (17 juin 1858 - ?), 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[modifier | modifier le code]

Les échantillons servant à la description ont été découverts à l'Île de Roume, Îles de Loos, Guinée.

Caractéristiques physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Critères de détermination[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

La villaumite de formule NaF a une masse moléculaire de 41,988 u, soit 6,97 x 10−26 kg. Elle est donc composée des éléments suivants :

Composition élémentaire du minéral
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 :

Cristallochimie[modifier | modifier le code]

La villiaumite est la forme minérale du fluorure de sodium.

Elle fait partie du 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]

Schéma montrant la structure cristalline de la villiaumite
Structure cristalline de la villiaumite ; violet : fluor, jaune : sodium

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Gîtologie et minéraux associés[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Carrière de Demix-Varennes, seuil de Saint-Amable, Varennes, Marguerite-D'Youville, Montérégie, Québec, 4,5 x 6,7 mm
  • 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
Carrières Aris, Aris, Windhoek, Khomas[10],[11],[12]
  • Russie
Mont Rasvumchorr, Mont Yukspor, Mont Alluaiv et Mont Karnasurt, massif des Khibiny, péninsule de Kola, oblast de Mourmansk[13]

Croissance de la villiaumite[modifier | modifier le code]

Croissance naturelle[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[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. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. a et b 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)
  4. (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
  5. (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
  6. (en) László Horváth et Robert A. Gault, « The Mineralogy of Mont Saint-Hilaire, Quebec », The Mineralogical Record, vol. 21, no 4,‎ , p. 281-359
  7. (en) dans Rocks & Minerals, vol.  60, 1985, p.  229
  8. (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 and Sons, Inc., , 7e éd., 1124 p., p. 10
  9. (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)
  10. (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
  11. (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
  12. « Aris » (consulté le 10 juillet 2011)
  13. (en) Igor V. Pekov, Minerals First Discovered on the Territory of the Former Soviet Union, Ocean Pictures, , 369 p.
  14. (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)
  15. Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, n° 111, 1981
  16. (en) « Villiaumite », sur ClassicGems.net (consulté le 10 juillet 2011)
  17. (en) « Villiaumite », sur mindat.org (consulté le 10 juillet 2011)
  18. « Fiche de données de sécurité - Fluorure de sodium » [PDF], sur Solvay Chemicals (consulté le 10 juillet 2011)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (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

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Liens internes[modifier | modifier le code]

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