Pérovskite
minéral
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La pérovskite désigne originellement un minéral du titanate de calcium de formule CaTiO3. On appelle plus généralement pérovskites les minéraux de même structure, dont un polymorphe de (Mg,Fe)SiO3 considéré comme le minéral le plus abondant du manteau terrestre. Dans la croûte, les pérovskites sont des minéraux accessoires communément trouvés dans les carbonatites et l'un des hôtes majeurs pour les terres rares et le niobium[3].
4 OXYDES et HYDROXYDES
4.C Métal:Oxygène = 2:3, 3:5, et apparentés
4.CC avec cations de moyenne et grande taille
4.CC.30 Barioperovskite BaTiO3
groupe d'espace Amm2
groupe ponctuel mm2
4.CC.30 Lakargiite CaZrO3
groupe d'espace P nma
groupe ponctuel 2/m 2/m 2/m
4.CC.30 Natroniobite NaNbO3
groupe ponctuel Mono
4.CC.30 Latrappite (Ca,Na)(Nb,Ti,Fe)O3
groupe d'espace Pcmn
groupe ponctuel 2/m 2/m 2/m
4.CC.30 Lueshite NaNbO3
groupe d'espace P 2221
groupe ponctuel 2 2 2
4.CC.30 Perovskite CaTiO3
groupe d'espace P nma
groupe ponctuel 2/m 2/m 2/m
Oxydes
4. Oxydes simples
4.3.3/ Groupe de la perovskite
| Pérovskite Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1] | |
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| Général | |
|---|---|
| Nom IUPAC | Titanate de calcium |
| Numéro CAS | |
| Classe de Strunz | 4.CC.30
4 OXYDES et HYDROXYDES |
| Classe de Dana | 4.3.3.1
Oxydes |
| Formule chimique | CaTiO3 |
| Identification | |
| Masse formulaire[2] | 135,943 ± 0,006 uma Ca 29,48 %, O 35,31 %, Ti 35,21 %, |
| Couleur | noire à brun-rouge |
| Système cristallin | orthorhombique |
| Réseau de Bravais | primitif P |
| Classe cristalline et groupe d'espace | dipyramidale, P bnm |
| Clivage | bon à {100}, {010}, {001} |
| Cassure | sub-conchoïdale, inégale |
| Habitus | pseudo-hexagonal, botryoïdal, pseudo-cubique |
| Échelle de Mohs | 5,5 |
| Trait | blanc-grisâtre |
| Éclat | submétallique |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | a=2.3, b=2.34, g=2.38 |
| Biréfringence | biaxe (+) ; Δ=0.0800 |
| Angle 2V | 90° (mesuré) |
| Pléochroïsme | x,y,z : incolore |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 4,0 |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
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Historique de la description et appellations
Inventeur et étymologie
Cette espèce minérale a été décrite en 1839 par le minéralogiste allemand Gustav Rose, à partir d'échantillons provenant de l'Oural. Il l'a dédiée au minéralogiste russe Lev Alexeïevitch Perovski (1792–1856)[4]. À noter qu’initialement le terme pérovskite était, en français, masculin[5]. La dénomination retenue par l'Association internationale de minéralogie est Perovskite (sans accent).
Topotype
- Akhmatovskaya Kop (Mine d'Achmatovsk), Monts Nazyamskie, Zlatooust, Oblast de Tcheliabinsk, sud de l'Oural, en Russie.
Synonymie
- Métapérovskite (Federov, 1892)[6]
Caractéristiques physico-chimiques
Critères de détermination
La pérovskite présente un aspect métallique et une couleur noire ou brun-rouge. Elle peut parfois être légèrement transparente. Elle a une densité de 4,0 et une dureté de 5,5 sur l'échelle de Mohs.
Variétés et mélanges
- Dysanalyte (Knop, 1877)[7], variété niobifère de pérovskite décrite initialement à partir d'échantillons de la carrière de Badloch, Mont Orberg, Kaiserstuhl, Baden-Württemberg, Allemagne.
- Knopite[8], variété de pérovskite riche en cérium, de formule idéale (Ca,Ce,Na)(Ti,Fe)O3, décrite à partir d’échantillons de Långörsholmen, Alnön, Commune de Sundsvall, Medelpad, en Suède. Nommée en l'honneur du chimiste allemand Wilhelm Knop (1817-1891).
Cristallographie
La pérovskite cristallise dans le système cristallin orthorhombique, de groupe d'espace Pbnm (no 57) si les paramètres de maille sont rangés par ordre croissant (a < b < c) avec Z = 4 unités formulaires par maille conventionnelle. Ses paramètres de maille à température ambiante sont a = 538,8 pm, b = 544,7 pm et c = 765,4 pm[9], donnant lieu à un volume de la maille de 0,224 6 nm3 et une masse volumique calculée de 4,02 g/cm3.
Le titane a pour voisins six ions O2− dans un environnement octaédrique, sa coordinence est 6. La longueur de liaison Ti-O moyenne est 197 pm.
Le calcium a pour voisins douze ions O2− dans un environnement cuboctaédrique très déformé, sa coordinence est 12. Les longueurs de liaison Ca-O varient entre 240 et 323 pm, avec une moyenne de 273 pm.
Les atomes d'oxygène sont distribués sur deux sites non équivalents, O1 et O2. Tous deux ont pour voisins deux ions Ti4+ et quatre ions Ca2+ dans un environnement octaédrique déformé, leur coordinence est (2+4). Les longueurs de liaison moyennes sont O1-Ti = 195 pm, O1-Ca = 273 pm, O2-Ti = 196 pm et O2-Ca = 273 pm.
Structure cristalline de la pérovskite, projetée sur le plan (a, b). Rouge : Ti, vert : Ca, bleu : O.
Structure cristalline de la pérovskite, projetée sur le plan (b, c). Rouge : Ti, vert : Ca, bleu : O.
Cristallochimie
La pérovskite forme une série avec la lakargiite : Ca(Zr,Sn,Ti)O3 et la mégawite : CaSnO3 dont elle constitue le pôle pur en Ti (la mégawite constitue le pôle pur en Sn).
La pérovskite sert également de chef de file à un groupe de minéraux isostructuraux : le groupe de la pérovskite. Il s'agit d'espèces minérales qui partagent une même structure cristalline appelée structure pérovskite.
Groupe de la pérovskite
- Bariopérovskite ou titanate de baryum : BaTiO3
- Davemaoïte : CaSiO3
- Isolueshite (it) : (Na,La,Ca)(Nb,Ti)O3
- Lakargiite : Ca(Zr,Sn,Ti)O3
- Latrappite (it) : (Ca,Na)(Nb,Ti,Fe)O3
- Loparite-(Ce) : (Na,Ce,Ca,Sr,Th)(Ti,Nb,Fe)O3
- Lueshite ou niobate de sodium : NaNbO3
- Macédonite ou titanate de plomb : PbTiO3
- Mégawite ou stannate de calcium : CaSnO3
- Pérovskite ou titanate de calcium : CaTiO3
- Tausonite ou titanate de strontium : SrTiO3
Études
Pour mieux comprendre les conditions de cristallisation de pérovskites de différentes compositions dans la nature, des expériences ont porté sur la solubilité et la stabilité physicochimique de composés du groupe de la pérovskite en conditions hydrothermales. R.H Mitchell a ainsi montré à la fin des années 1990[10] que la pérovskite est très soluble (jusqu'à 30 %) dans les liquides haplocarbonatitiques et qu'elle cristallise « en masse »[10].
Il a aussi montré que d'autres composés du groupe de la pérovskite sont cependant instables (ils se déstabilisent en une variété de carbonates, des pérovskites à lanthane (La), la loparite calcifère et des niobates calcifères) ; La lueshite et la tausonite ne produisent pas de phases primaires dans les liquides, ce qui laisse supposer que la lueshite et la tausonite ne cristallisent pas dans des liquides carbonatitiques à basse température et que « Ti, les terres rares et Nb se concentrent préférentiellement dans les liquides résiduels où cristallisent la loparite calcifère et divers niobates »[10].
