Atacamite

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Introduction

L'atacamite est une espèce minérale composée d'oxychlorure de cuivre de formule Cu2Cl(OH)3. Les cristaux peuvent atteindre une taille de 10cm.

Inventeur et étymologie

Décrite initialement dans un mémoire de l'Académie Royale des Sciences Examen d'un sable vert cuivreux du Pérou par le Duc de la Rochefoucault, Baumé et de Fourcroy en 1786. C'est la description faite par D. de Gallitzen en 1801 qui fait référence et qui donne son nom à ce minéral ; le nom est inspiré du topotype.

Topotype

  • Le désert d'Atacama, au nord du Chili.
  • Les échantillons types sont déposés à Harvard University, Cambridge, Massachusetts, États-Unis, N° 110816.

Cristallographie et propriétés physiques

Structure cristalline de l'atacamite Cu2Cl(OH)3, projetée sur le plan (a, c). En rouge : atomes de cuivre, en vert : chlore, en bleu : oxygène, en gris : hydrogène. Le parallélépipède noir représente la maille conventionnelle.

L'atacamite cristallise dans le groupe d'espace orthorhombique Pnma (Z = 4).

  • Paramètres de la maille conventionnelle : a = 6,030 Å, b = 6,865 Å, c = 9,120Å ; V = 377,5 Å
  • Densité calculée = 3,76 g/cm

Les ions Cl ont une coordination trigonale prismatique (3+3) de cuivre et d'hydrogène.

Les ions Cu sont situés sur deux sites non-équivalents, Cu1 et Cu2. Cu1 (aux sommets et au centre de la maille) est en coordination octaédrique déformée (4+2) de groupes hydroxyles (OH) et de chlore, Cu2 est en coordination octaédrique déformée (5+1) d'OH et Cl. Les groupes octaédriques de cuivre sont reliés entre eux par leurs arêtes de façon similaire aux octaèdres AlO6 dans la structure de la spinelle.

La distribution des longueurs de liaison dans les octaèdres Cu1Cl2(OH)4 et Cu2Cl(OH)5, quatre liaisons Cu-O courtes entre 1,94 Å et 2,02 Å et deux liaisons Cu-O et Cu-Cl plus longues entre 2,34 Å et 2,78 Å, 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 Cu(OH)4.

Dans cette description, les groupes Cu1(OH)4 sont reliés par un sommet et forment des chaînes en zig-zag le long de la direction b, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 124,5°. Les groupes Cu2(OH)4 sont reliés par leurs arêtes et forment des chaînes non-planes le long de la direction a, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 97,8°. Les chaînes Cu1(OH)3 et Cu2(OH)2, perpendiculaires, sont reliées par deux sommets d'une arête d'un groupe Cu2(OH)4, formant des triangles isocèles de Cu.

La connaissance exacte de la configuration géométrique des porteurs de moment magnétique (ici, les ions Cu, de spin 1/2) dans un matériau est essentielle pour comprendre ses propriétés magnétiques. Dans les oxydes de Cu(II), les interactions magnétiques entre spins ont en général lieu par superéchange via les atomes d'oxygène, puisqu'il y a recouvrement des orbitales atomiques du cuivre et de l'oxygène. Les angles de liaison Cu-O-Cu jouent un rôle important dans la nature des interactions magnétiques. Comme les angles de liaison dans l'atacamite sont supérieurs à 90°, les interactions le long des deux types de chaînes sont antifféromagnétiques. Cependant, la configuration de spins triangulaire entre les chaînes peut, selon la force des différentes interactions, entraîner une frustration magnétique, empêchant un ordre à longue distance des spins. Des mesures en température de la susceptibilité magnétique ont montré qu'en dessous de T = 9 K, l'atacamite présente un système antiferromagnétique désordonné : les spins ne sont ordonnés que localement (verre de spin).

Cristallochimie

  • L'atacamite, la botallackite, la clinoatacamite et la paratacamite sont des polymorphes de la formule Cu2Cl(OH)3.
  • L'atacamite sert de chef de file à un groupe de minéraux qui porte son nom.

Groupe de l'atacamite

  • Atacamite : Cu2[(OH)3|Cl]
  • Botallackite : Cu2[(OH)3|Cl]
  • Clinoatacamite : Cu2[(OH)3|Cl]
  • Gillardite : Cu3Ni(OH)6Cl2
  • Haydeeite : Cu3Mg(OH)6Cl2
  • Herbertsmithite : Cu3Zn[(OH)3|Cl]2
  • Kapellasite : Cu3Zn[(OH)3|Cl]2
  • Paratacamite : Cu3(Cu,Zn)[(OH)3|Cl]2

Gîtologie

  • Minéral supergène des zones superficielles de gisements de cuivre, le plus souvent en zones désertiques arides.
  • En altération des objets en bronze ou cuivre de la période préhistorique et antique.

Minéraux associés

Cuprite, brochantite, linarite, calédonite, malachite, chrysocolle, paratacamite, botallackite.

Synonymie

  • alacamite : faute typographique très répandue au XIX siècle
  • cuivre muriaté (René Just Haüy 1801)
  • halochalcite
  • marcylite (Shepard 1856)
  • remolinite (Breithaupt, 1841), le terme fait référence au topotype supposé la région de Remolinos au Chili.

Gisements remarquables

Moonta mines, Moonta, Yorke Peninsula, South Australia

  • Canada

Mine Jeffrey, Asbestos, Les Sources RCM, Estrie, Québec

  • Chili

Mine de Remolinos, Cabeza de Vaca district, Province de Copiapó, Atacama

  • France

Mine La Finosa , Ghisoni, Corte, Haute-Corse

Mines de Roua (Clue de Roua), Daluis, Guillaumes, Alpes-Maritimes

Utilisation

  • Elle servait autrefois (avant l'apparition des buvards) de poudre pour sécher l'encre, et était importée du Chili pour cet usage.