The high-temperature behavior of charoite

Abstract

The effect of thermal annealing on charoite. K5 Ca8 (Si6O15) (Si2O7) (Si4O9) (OH)·3H2O, have been studied by X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA), thermogravimetry (TG) and thermoluminescence (TL). The chemical composition, established by electron-probe micro-analysis (EPMA), indicates significant amounts of Na, Ba, Fe and F; the environmental scanning electron microscope (ESEM) results reveal the presence of unusual minerals such as tinaksite and aegirine. The cell parameters of both natural and preheated charoite, determined by XRD, are (i) a 19.786(2), b 32.003(3), c 7.8565(9) Å, α 90, β 97.159, γ 90°, with a F(30) of 43 for the non-annealed sample, and (ii) a 19.567(2), b 31.821(3), c 7.1171(7) Å, α 90, β 94.000(2), γ 90°, with a F(30) of 19 for charoite heated to 710°C. The thermal effect indicates a shortening of the cell edges, Δa 0.219(2), Δb 0.182, Δc 0.739 Å, and the β angle tilts only by 3.16°. The DTA-TG and TL emission suggest: (i) a thermal interval of 80°-290°C, explained by the dehydration of charoite, involving different types of H2O, i.e., hydrogen-bonded to the framework and non-bonded H2O, and (ii) an inter-vat 290°-480°C, resulting from a dehydroxylation process.

Le produit d’un recuit thermique de la charoïte, K5 Ca8 (Si6O15) (Si2O7) (Si4O9) (OH)•3H2O, a été étudié par diffraction X (XRD), analyse thermique différentielle (DTA), thermogravimétrie (TG) et thermoluminescence (TL). La composition chimique, établie avec une microsonde électronique, indique des quantités non négligeables de Na, Ba, Fe et F; le microscope électronique à balayage environnemental révèle la présence de minéraux inhabituels comme la tinaksite et l’aegyrine. Les paramètres réticulaires de la charoïte à l’état naturel et chauffée, déterminés par diffraction X, sont: (i) a 19.786(2), b 32.003(3), c 7.8565(9) Å, a 90, b 97.159, g 90°, avec une valeur de F(30) de 49 pour l’échantillon naturel, et (ii) a 19.567(2), b 31.821(3), c 7.1171(7) Å, a 90, b 94.000(2), g 90°, avec une une valeur de F(30) de 19 pour la charoïte chauffée jusqu’à 710°C. Le réchauffement cause un raccourcissement des dimensions de la maille, Da 0.219(2), Db 0.182, Dc 0.739 Å, et l’angle b ne s’incline que par 3.16°. Les données obtenues par DTA–TG et l’émission TL semblent indiquer: (i) un intervalle thermique entre 80° et 290°C au cours duquel il y aurait déshydratation de la charoïte impliquant des différent types de H2O, i.e., H2O fixé au réseau par liaisons hydrogène et H2O moléculaire sans liaisons, et (ii) un intervalle entre 290° et 480°C, résultat d’un processus de déshydroxylation