Libéthénite

	Libéthénite; Catégorie VIII : phosphates, arséniates, vanadates
Général
Classe de Strunz	8.BB.30
Classe de Dana	41.06.06.02
Formule chimique	Cu2PO4(OH)
Identification
Masse formulaire	239,071 ± 0,008 uma; H 0,42 %, Cu 53,16 %, O 33,46 %, P 12,96 %, ;
Couleur	vert olive foncé
Système cristallin	orthorhombique
Classe cristalline et groupe d'espace	dipyramidale,; Pnnm
Échelle de Mohs	4
Propriétés chimiques
Densité	3,6-3,8
	Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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La libéthénite est un minéral composé de phosphate de cuivre hydraté de formule Cu₂PO₄(OH). Elle fait partie du groupe de l'olivénite.

Historique de la description et appellations

La libéthénite a été trouvée au XIX^e siècle au cours de l’exploitation de filons de minerais de cuivre à Libethen (Empire austro-hongrois), actuellement Ľubietová en Slovaquie.

Caractéristiques physico-chimiques

Cristallochimie

La libéthénite fait partie du groupe de l'olivénite.

Cristallographie

La libéthénite cristallise dans le système cristallin orthorhombique, de groupe d'espace Pnnm (Z = 4 unités formulaires par maille conventionnelle)^[3].

Paramètres de maille : $a$ = 8,062 Å, $b$ = 8,384 Å, $c$ = 5,881 Å (volume de la maille V = 397,51 Å³)
Masse volumique calculée = 3,99 g/cm³

Les cations P⁵⁺ sont en coordination tétraédrique d'anions O²⁻ avec une longueur de liaison P-O moyenne de 1,537 Å.

Les cations Cu²⁺ sont distribués sur deux sites non-équivalents : Cu1 et Cu2. Cu1 est en coordination (2+4) octaédrique déformée d'O²⁻ et de groupes hydroxyles OH avec quatre liaisons Cu1-O courtes (longueur de liaison moyenne 1,971 Å) et deux liaisons Cu1-O longues (2,394 Å). Cette distribution des longueurs de liaison dans les octaèdres Cu1O₄(OH)₂ est typique de l'effet Jahn-Teller rencontré dans les composés de Cu(II) et permet une description alternative de la structure en termes de groupes plans carrés Cu1O₂(OH)₄. Cu2 est en coordination (4+1) trigonale bipyramidale déformée d'O²⁻ et d'OH avec une longueur de liaison Cu2-O moyenne de 2,002 Å.

Les groupes Cu1O₂(OH)₄ sont reliés entre eux par leurs arêtes et forment des chaînes CuO(OH) le long de la direction c. Les groupes Cu2O₄(OH) sont reliés par une arête et forment des dimères Cu₂O₆(OH)₂ ; ils sont reliés aux chaînes CuO(OH) par un groupe hydroxyle des plans carrés Cu1O₂(OH)₄ et, plus faiblement, par un atome d'oxygène formant les liaisons longues des octaèdres Cu1O₄(OH)₂.

Propriétés chimiques

La libéthénite agit comme un puissant catalysateur dans les réactions d'oxydo-réduction^[4].
À partir de 500 °C, la libéthénite montre des signes de déshydratation ; en particulier, son coefficient de dilatation thermique le long de la direction c devient négatif. Au-dessus de 580 °C, la libéthénite est entièrement décomposée en Cu₄(PO₄)₂O + H₂O^[4]^,^[5].

Propriétés physiques

En dessous de 110 K, la libéthénite présente un gap de spin : les moments magnétiques des ions Cu²⁺ ne sont pas ordonnés dans l'état fondamental, même à proximité du zéro absolu. Les interactions magnétiques dominantes sont celles entre les dimères Cu₂O₆(OH)₂ et les chaînes CuO(OH)^[6].

Notes et références

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Libéthénite, sur Wikimedia Commons

↑ La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
↑ ICSD No. 200 422 ; (en) A. Cordsen, « A crystal-structure refinement of libethenite », The Canadian Mineralogist, vol. 16, n^o 2,‎ 1978, p. 153-157
↑ ^{a et b} (en) F.-S. Xiao, J. Sun, X. Meng, R. Yu, H. Yuan, J. Xu, T. Song, D. Jiang et R. Xu, « Synthesis and structure of copper hydroxyphospate and its high catalytic activity in hydroxylation of phenol by H₂O₂ », Journal of Catalysis, vol. 199, n^o 2,‎ 2001, p. 273-281 (DOI 10.1006/jcat.2001.3166)
↑ (en) M. Zema, S.C. Tarantino et A.M. Callegari, « Thermal behaviour of libethenite from room temperature up to dehydration », Mineralogical Magazine, vol. 74, n^o 3,‎ 2010, p. 553-565 (DOI 10.1180/minmag.2010.074.3.553)
↑ (en) A.A. Belik, H.-J. Koo, M.-H. Whangbo, N. Tsujii, P. Naumov et E. Takayama-Muromachi, « Magnetic properties of synthetic libethenite Cu₂PO₄OH: a new spin-gap system », Inorganic Chemistry, vol. 46, n^o 21,‎ 2007, p. 8684-8689 (DOI 10.1021/ic7008418)

[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] ICSD No. 200 422 ; (en) A. Cordsen, « A crystal-structure refinement of libethenite », The Canadian Mineralogist, vol. 16, n^o 2,‎ 1978, p. 153-157

[Xiao-4] {a et b} (en) F.-S. Xiao, J. Sun, X. Meng, R. Yu, H. Yuan, J. Xu, T. Song, D. Jiang et R. Xu, « Synthesis and structure of copper hydroxyphospate and its high catalytic activity in hydroxylation of phenol by H₂O₂ », Journal of Catalysis, vol. 199, n^o 2,‎ 2001, p. 273-281 (DOI 10.1006/jcat.2001.3166)

[5] (en) M. Zema, S.C. Tarantino et A.M. Callegari, « Thermal behaviour of libethenite from room temperature up to dehydration », Mineralogical Magazine, vol. 74, n^o 3,‎ 2010, p. 553-565 (DOI 10.1180/minmag.2010.074.3.553)

[6] (en) A.A. Belik, H.-J. Koo, M.-H. Whangbo, N. Tsujii, P. Naumov et E. Takayama-Muromachi, « Magnetic properties of synthetic libethenite Cu₂PO₄OH: a new spin-gap system », Inorganic Chemistry, vol. 46, n^o 21,‎ 2007, p. 8684-8689 (DOI 10.1021/ic7008418)

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