Struwit kategoria VIII : fosforany, arseniany, wanadany | |
Struwit z fabryki preparatów chemicznych w Hanowerze (Niemcy). Szerokość obrazu: 7,5 mm. | |
Generał | |
---|---|
Nazwa IUPAC | azan; magnez; Kwas fosforowy; sześciowodzian |
numer CAS | |
Klasa Strunz |
8.CH.40
8 FOSFORANY, ARSENANY, WANADANY |
Klasa Dany |
40.01.01.01
Fosforany, arseniany i wanadiany 40.1.1.1 Struwit Mg (NH 4 ) (PO 4 ) 6H 2 O |
Wzór chemiczny | NH 4 MgPO 4 • 6 H 2 O |
Identyfikacja | |
Forma masy | 245,4065 ± 0,0049 amu H 6,57%, Mg 9,9%, N 5,71%, O 65,2%, P 12,62%, |
Kolor | Bezbarwny, biały, żółtawo biały, brązowawo-biały, od żółtego do brązowego lub jasnoszary; biała lub matowa po odwodnieniu |
Klasa kryształu i grupa przestrzenna | rombowa piramidalna grupa punktów mm2, grupa przestrzenna P mn21 |
System kryształów | Orthorhombic |
Sieć Bravais |
a = 6,945 Å b = 11,208 Å c = 6,135 Å Z = 2 objętość oczek = 477,58 Å 3 |
Łupliwość | Idealnie na {100}, dobrze na {001} |
Złamać | Nieregularne, podchonchoidalne |
Habitus | piękne, dobrze uformowane kryształy tabelaryczne lub pryzmatyczne, formy idiomorficzne do lamelarnych, czasami w kształcie trumienki lub gruba płyta, osadzanie się powierzchni w suchym lub chronionym środowisku |
Twinning | w dniu {001}. |
Skala Mohsa | 1,5 do 2 (twardość między talkiem a gipsem) |
Linia | Biały |
Blask | szklisty, matowy |
Właściwości optyczne | |
Współczynnik załamania światła | n α = 1,495; n β = 1,496; n γ = 1,504 |
Dwójłomność | Dwuosiowe (+) δ = 0,009 |
Dyspersja | 2 V z ~ 2 V zmierzone = 37,367 ° (2 V obliczone 40 °) |
Przezroczystość | Przezroczysty do półprzezroczystego |
Właściwości chemiczne | |
Gęstość | 1,705 do 1,711 (czasami 1,7) |
Rozpuszczalność | dobra rozpuszczalność w kwasach, rozpuszczalny w gorącej wodzie, słabo rozpuszczalny w zimnej wodzie |
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej. | |
Struwit nazwie cześć minerolog i rosyjskim dyplomata niemieckiego pochodzenia Heinrich von Struwego (DE) w 1845, jest minerał z rodziny fosforanów nawilżona, podwójny amonu i fosforanu magnezu heksahydrat Wzór chemiczny NH 4 MgPO 4 • 6H 2 O. Krystalizuje w układzie rombowym, a jego kryształy, bezbarwne, o barwie od białej do żółtawej lub jasnobrązowej, mają kształt piramid lub blaszek.
Struwit tworzy kamienie w moczu ludzi i zwierząt, które są zakażone organizmami wytwarzającymi amoniak . Ich produkcję ułatwia wysoka zasadowość moczu oraz silne wydalanie magnezu (diety roślinne bogate w magnez). U kotów domowych ułatwia to również specyficzne białko w ich moczu.
W rozszerzeniu znaczenia struwit określa kamicę, w której pojawia się ten minerał.
Jest to miękki minerał ( twardość : 1,5 do 2), o małej gęstości (1,7). Często dobrze uformowane kryształy są bezbarwne, gdy są świeże i nienaruszone. Odwodnienie powoduje, że stają się matowe i białawe. Kryształy są piezoelektryczne i piroelektryczne .
Struwit jest naprawdę stabilny tylko do około 55 ° C , rozkłada się częściowo do dittmaritu NH 4 ) Mg (PO 4 ) • H 2 O między 100 ° C a 200 ° C , a następnie tworzy fazę amorficzną w temperaturze około 250 ° C - 300 ° C .
Struwit łatwo rozpuszcza się w kwasach, ale trudny w cieczach zasadowych i obojętnych. Bardzo słabo rozpuszcza się w zimnej wodzie. Jest rozpuszczalny w gorącej wodzie.
Z krystalochemicznego punktu widzenia struwit nadaje nazwę grupie izostrukturalnej. Do grupy struwitów zalicza się dodatkowo struwit potasowy lub struwit K (KMgPO 4 • 6 H 2 O) i hazenit (KNa Mg 2 (PO 4 ) 2 • 14 H 2 O), który jest również sodowo-potasowy. Kationy amonu, potasu i, w mniejszym stopniu, sodu są wymienne w tej uwodnionej strukturze, umożliwiając stałe roztwory o ciągłej zawartości.
Struwit został po raz pierwszy opisany przez hamburskiego aptekarza i aptekarza George'a Ludwiga Ulexa (1811-1883) w 1845 roku w średniowiecznych kanałach kościoła św. Mikołaja w Hamburgu ( Niemcy ). Został nazwany die Struveit na cześć konsula Hamburga, Heinricha Christopha Gottfrieda Struve (1772-1851), należącego do rosyjskiej służby dyplomatycznej, zbieracza minerałów, który dbał o renowację budynku.
Powstaje z materiałów organicznych, takich jak złoża torfowe lub bardzo często zgniłe odchody, stary suchy obornik na bazie łajna lub łajna, a nawet z żywności zepsutej przez niepożądane środowisko bakteryjne, na przykład w skrzynkach przeterminowanych. Można go znaleźć w naturalnych złożach guana, np. Na Reunion, w Ballarat w stanie Wiktoria w Australii, w Kapsztadzie w RPA, w jaskini Gcwihaba w północno-zachodniej Botswanie ... guanit .
Występuje również w niektórych dzielnicach Amsterdamu w Holandii, Aalborg w Danii, Wenezueli, Malezji, Quebecu, Antarktydzie ...
Minerały związane ze struwitem:
Struwit jest czasami spotykany w konserwach z owocami morza, gdzie wygląda jak małe odłamki szkła (jego obecność jest niedopuszczalna dla konsumentów ze względów estetycznych, ale bez konsekwencji dla ich zdrowia).
Struwit bierze udział w tworzeniu się kamieni przez wytrącanie alkalicznego moczu . Struwit jest najczęściej występującym minerałem w kamicy dróg moczowych u psów, ale występuje również u kotów i ludzi. Powstawanie kamieni struwit sprzyjają infekcje bakteryjne , które hydrolizują z mocznika do amonu i podnoszące p H moczu obojętnych lub zasadowych wartościach. Organizmy zdolne do hydrolizy mocznika obejmują w szczególności Proteus , Pseudomonas , Klebsiella , Staphylococcus i Mycoplasma .
Nawet przy braku infekcji nagromadzenie kryształków struwitu w pęcherzu jest powracającym problemem u kotów domowych, z objawami takimi jak trudności w oddawaniu moczu (które mogą być mylone z zaparciami ) lub obecność krwi w moczu ( krwiomocz ). Cauxine białko wydzielane w dużych ilościach w moczu psów i która jest zaangażowana w produkcji feromonów kotów, powoduje zarodkowania kryształów struwit w modelu systemem zawierającym jony składowych struwit. Może to częściowo wyjaśniać nadmierną produkcję struwitu u kotów domowych. W przeszłości operacja była konieczna w celu usunięcia kamieni z pęcherza u kotów; obecnie diety zakwaszające i ubogie w magnez rozpuszczają kamienie struwitowe pochodzenia niezakaźnego.
Kamienie górnych dróg moczowych, które obejmują miedniczkę nerkową i rozciągają się do co najmniej dwóch kielichów, nazywane są kamieniami koralowymi . Chociaż wszystkie rodzaje kamieni moczowych mogą przekształcić się w kamienie koralowe, około 75% z nich składa się z matrycy struwitowo- węglanowo - apatytowej .
Kamienie struwitowe z pęcherza psa
Kryształy struwitu w ludzkim moczu o pH 9. Istnieją również liczne kryształy ksenomorficzne , kilka komórek nabłonka ( płaskonabłonkowych i niepłaskonabłonkowych) oraz niektóre leukocyty.
Kolejny obraz próbki po przeciwnej stronie.
Struwit jest powszechnie występującym minerałem w enterolitach ( złogach jelitowych) konia .
Struwit może stanowić problem w oczyszczaniu ścieków , zwłaszcza gdy beztlenowe roztwarzanie odpadów uwalnia jony amonowe i fosforanowe . Może osadzać się w rurach, przenośnikach taśmowych, wirówkach i pompach oraz zatykać rury i inne urządzenia, w tym samą warnik . Struwit powstaje, gdy ścieki zawierają amoniak, magnez i fosforany w proporcjach molowych około 1: 1: 1. Magnez można znaleźć w glebie, wodzie morskiej i wodzie pitnej; amoniak powstaje w wyniku rozkładu mocznika w ściekach ; a fosforany pochodzą z pożywienia oraz z mydeł i detergentów. Z tych elementów w miejscu struwit jest bardziej prawdopodobne, aby utworzyć w warunkach wysokiej p H o wysokiej przewodności , w niskiej temperaturze, a wysoki poziom amoniaku, magnez i fosforany.
Osady struwitu w oczyszczalni ścieków mogą powodować wysoką nieefektywność operacyjną z powodu zatykania się rur, pomp i innych urządzeń. Aby rozwiązać ten problem, rury można wymienić lub udrożnić za pomocą myjki ciśnieniowej lub szlifierki mechanicznej , ale wiele rur może znajdować się pod ziemią i należy wziąć pod uwagę koszty robocizny i koszty. Zamiast tego obecnie stosuje się czyszczenie chemiczne, wraz z rozwojem skutecznych środków czyszczących do usuwania struwitu lub zapobiegania jego powstawaniu.
Struwit rozpuszcza się całkowicie w roztworze kwasu amidosulfonowego (2-4% W / V) po 36 godzinach recyrkulacji.
Zastosowanie struwitu jako wolno przyswajalnego nawozu rolniczego po raz pierwszy udokumentowano w 1857 r. Obecnie stosuje się go w postaci proszku o grubości 1–2 mm, lekko czerwonawej barwy lub zbitego granulatu. Minimalne gwarantowane zawartości to 4% w N, 30% min w P 2 O 5 , 8% min w Mg przy wilgotności około 2 do 3% masowych, nieunikniona zawartość żelaza rzędu 0,03 do 0,05 % masowych wyjaśniając kolor. Zanieczyszczenia i różne zanieczyszczenia są tym mniej istotne, że nawóz jest rafinowany i oczyszczany. Minerał jest również często opisywany w angielskim akronimie MAP dla Magnesium Ammonium Phosphate (Hexahydrate).
Odzysk fosforu ze ścieków w postaci struwitu i jego recykling jako nawozu w rolnictwie jest obiecujący, zwłaszcza w przypadku oczyszczalni ścieków dotkniętych obfitością obornika . Związki magnezu można również dodawać do pofermentu otrzymanego po beztlenowej fermentacji odchodów zwierzęcych w celu wytrącenia struwitu.