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Fluorine

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Ne pas confondre avecFluor, dont « Fluorine » est le nom anglais

Fluorine
Catégorie III : halogénures[1]
Image illustrative de l’article Fluorine
Fluorine sur quartz - Le Burg - France -Muséum de Toulouse.
Général
Classe de Strunz
3.AB.25

3 HALOGÉNURES
 3.A Halogénures simples, sans H2O
  3.AB M:X = 1:2
   3.AB.25 Frankdicksonite BaF2
groupe d'espace F m3m
groupe ponctuel 4/m3 2/m
   3.AB.25 Fluorite CaF2
groupe d'espace F m3m
groupe ponctuel 4/m3 2/m

Classe de Dana
9.2.1.1

Halogénures
9. Halogénures

9.2.1.1Fluorite CaF2

Formule chimiqueCaF2  [Polymorphes]CaF2
Identification
Masse formulaire[2]78,075 ± 0,004 uma
Ca 51,33 %, F 48,67 %,
Couleurincolore, vert, rose, violet, bleu, etc.
Système cristallincubique
Réseau de Bravaisfaces centrées F
Classe cristalline etgroupe d'espacehexakisoctaédrique,
Fm3m (no 225)
cubique

Hermann-Mauguin :F 4/m 3¯ 2/m{\displaystyle F\ 4/m\ {\bar {3}}\ 2/m\,}
Hermann-Mauguin court :Fm3¯m{\displaystyle Fm{\bar {3}}m\,}

Schoenflies :Oh5{\displaystyle O_{h}^{5}\,}
Maclepar pénétration sur {111}
Clivage{111} parfait
Cassureconchoïdale ; esquilleuse ; irrégulière
Habituscubique, octaédrique, dodécaédrique, massif, grenu, grossier, fin,botryoïdal, fibreux, hexaédrique, concrétionnaire, etc.
Échelle de Mohs4
Traitblanc
Éclatvitreux
Propriétés optiques
Indice de réfractionn = 1,433-1,435
Biréfringencenulle
Pléochroïsmenul
Dispersion optique0,007
Fluorescence ultravioletoui
Transparencetransparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité3,18
Température de fusion[3]1 403°C
Solubilitésoluble dansHCl +borate ouAlCl3 pour complexer les ions F,

dansH2SO4 concentré chaud (dégage duF2)[4],
dans l'eau : nulle à20 °C[3]

ImpuretésY, Ce, Si, Al, Fe, Mg, Eu, Sm, O, Cl, composés organiques
Propriétés physiques
Radioactivitéaucune

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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Lafluorine (oufluorite[a]) est une espèceminérale composée defluorure de calcium, de formule idéale CaF2 mais comportant des traces deY,Ce,Si,Al,Fe,Mg,Eu,Sm,O,Cl et composés organiques. Les différents ions en traces sont à l'origine des multiples couleurs et zonations colorées rencontrées pour ce minéral.

Historique de la description et appellations

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Inventeur et étymologie

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Connue depuis l'Antiquité, c'est la description deGeorgius Agricola en 1529 qui fait référence. Le terme « fluorite » est du naturaliste Napione[5]. Son nom vient du latinfluere qui veut dire fondant (qui coule).

Topotype

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Le topotype se situe àSankt-Joachimsthal, Erzgebirge (République tchèque).

Synonymes

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Il existe plusieurs synonymes pour cette espèce minérale :

Caractéristiques physico-chimiques

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Critères de détermination

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La détermination est facile si la fluorite est cristallisée, par sonhabitus le plus fréquemment en cube et par son clivage caractéristique.

D'éclat vitreux, elle est transparente à translucide. Sa couleur est très variée, en fonction des traces d'éléments qu'elle contient. Elle estfluorescente lorsqu'elle est éclairée par un rayonnementultraviolet. Sontrait est blanc.

Sa dureté (4) sert de référence pour l'échelle de Mohs. Sacassure estconchoïdale, esquilleuse et irrégulière.

Comme tous les minéraux contenant ducalcium, elle colore la flamme d'un orange-rouge caractéristique de ce métal. Chauffée, elle décrépite en une poudre blanche. On la dissout dans l'acide sulfuriqueH2SO4 pour produire du fluorure d'hydrogèneHF, gaz toxique et corrosif.

Variétés et mélanges

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Variétés

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Antozonite etcalcite, mine de Margnac (France).
  • Antozonite[11] (synonyme : fluorite fétide), variété de fluorite, violet foncé à noire (le plus souvent opaque), contenant du fluor à l’état gazeux, par bombardement derayons α naturels, dans les dépôts thorium-uranium. L’écrasement du matériel libère ce gaz avec une odeur d’ozone (le fluor gazeux réagit avec l’humidité naturelle de l’air pour donner de l’ozone et de l’hydrogène fluoré. Elle fut décrite parSchönbein en 1861, à partir des échantillons de Wölsendorf,Schwandorf, Haut-Palatinat, enBavière, Allemagne. En France elle se rencontre à Margnac, Compreignac, Haute-Vienne, dans le Limousin[12].
  • Chlorophane, variété de fluorine qui présente une fortethermoluminescence, trouvée initialement en Sibérie[13].
  • Yttrofluorite, variété riche enyttrium qui vient remplacer partiellement le calcium. Elle a été déclassée par l'IMA en 2006 de son rang d'espèce à celui de simple variété de fluorine. Sa formule idéale est (Ca,Y)F2-3. Elle fut décrite à partir des échantillons de Hundholmen, Tysfjord,Nordland, Norvège[14], par Th. Vogt en 1914.

Mélanges

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  • Fluorbaryte, mélange de fluorine et debaryte décrit par J.F.L. Hausmann en 1847[15].
  • Ratofkite[16], fluorine terreuse connue dans la haute région de la Volga en Russie et décrite par Fischer en 1809 ; le nom dérive de la rivière Ratofka. C'est en fait un mélange de diverses espèces minérales où la fluorine est majoritaire.

Cristallographie

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Structure de la fluorine. Gris : calcium, vert : fluor.

La fluorite est un assemblage d'ions Ca2+ et F. Lesanions F sont deux fois plus nombreux que lescations Ca2+.

La fluorite cristallise dans lesystème cristallin cubique, degroupe d'espaceFm3m (Z = quatre unités formulaires parmaille conventionnelle)[17] :

La structure de la fluorite correspond à un remplissage d'une structure hôte. Les anions F forment un réseau cubique simple dans lequel les cations Ca2+ occupent la moitié des sites cubiques. Les cations et les anions ont à peu près la même taille. Il est aussi possible d'inverser les rôles des cations et des anions et de considérer que les cations Ca2+ forment un réseau hôtecubique à faces centrées et les anions F occupent tous les sites tétraédriques. Ces deux visions sont équivalentes.La structure de la fluorite peut être assimilée à deux sous-réseaux : les cations Ca2+ forment un sous-réseau cubique à faces centrées et les anions F forment un sous-réseau cubique primitif.

Dans la structure de la fluorite :

Propriétés physiques

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La fluorite peut présenter les phénomènes defluorescence,triboluminescence etthermoluminescence.

La fluorite est largement utilisée pour traiter ou réaliser des lentilles pour l'astronomie etles objectifs photo, car elle permet de limiter lesaberrations chromatiques.

Gîtes et gisements

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Gîtologie et minéraux associés

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La fluorite est un minéral des dépôts de basse température, le plus souvent sous forme defilon. On la trouve aussi comme dépôt dans les granites ou desroches métamorphiques comme legneiss.

Elle est particulièrement associée aux minéraux métalliques : les sulfures deplomb, dezinc et d'argent, où elle forme une partie de lagangue. Elle peut être associée alors avec de labarytine, duquartz et de lacalcite.

Réserves mondiales

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Des gisements de fluorite sont connus dans plus de 9 000 zones dans le monde. Les réserves mondiales sont estimées à 230 Mt (millions detonnes), principalement enAfrique du Sud (environ 41 Mt), auMexique (32 Mt) et enChine (24 Mt).

Le principal producteur est la Chine (environ 3 Mt/an en 2010), suivie par le Mexique (1,0 Mt/an), laMongolie (0,45 Mt/an), laRussie (0,22 Mt/an), l'Afrique du Sud (0,13 Mt/an), l'Espagne (0,12 Mt/an) et laNamibie (0,11 Mt/an)[18].

Gisements producteurs de spécimens remarquables

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  • Angleterre
Boltsburn Mine, Rookhope District,Weardale,North Pennines, Co.Durham[19]
  • France
Valzergues, Aveyron, Midi-Pyrénées[20]
Mine de Peyrebrune, commune deRéalmont,Tarn,Midi-Pyrénées (anciennes mines)
Mine du Burg (ou du Burc), communes d'Alban etLe Fraysse,Tarn,Midi-Pyrénées
Mines du Moulinal. Communes de Rayssac & Mont-Roc (Tarn, anciennes mines) Proches du site du Sidobre, le plus grand site d'exploitation de granit. Ces anciennes mines sont en cours de réhabilitation durable
Le Beix, Puy-de-Dôme, Auvergne
L'Aiguille Verte,massif du Mont-Blanc,Haute-Savoie : fluorites rouges, vertes. La « fluorite Laurent », découverte par lecristallier Christophe Peray le dans unegéode typique des montagnes de Chamonix, présente l'association unique de fluorite rouge framboise (du fait de défauts appeléscentres colorés, dus à l'irradiation naturelle) et dequartz fumé. C'est la première pierre à être reconnue « bien culturel d’intérêt patrimonial majeur » (loi du relative au mécénat), permettant ainsi de la faire classer dans la collection duMuséum national d'histoire naturelle et de la rendre inaliénable.
  • Maroc
Mine d'El Hammam, mont Hammam, préfecture de Meknès, région deMeknès-Tafilalet[21]

Exploitation des gisements

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En dehors de son utilisation ornementale, elle est utilisée comme fondant par les fabricants d'acier, dans la fabrication de lafibre de verre et duverreopale et surtout pour la production d'acide fluorhydrique et de produits fluorés dérivés, dont lefluorure d'aluminium, utilisé pour corriger le bain électrolytique lors la production d'aluminium métal.Le fluorure de calcium est également utilisé dans l'optique instrumentale, les propriétés de ce solidecristallin étant notoirement meilleures que celles des verres connus, notamment en termes de transmission, deréfraction et dedispersion chromatique.

Le fluorure de calcium (CaF2) s'obtient sous forme demonocristal cubique obtenu sousvide par laméthode de Stockbarger. Sa transmission est bonne de l'ultraviolet dans le vide à l'infrarouge. Son excellente transmission des UV jusqu'à170 nm et ses propriétés nonbiréfringentes en font un matériau idéal pour la transmission de l'UV à courtelongueur d'onde. Le CaF2 pour l'infrarouge est obtenu à un coût nettement moindre à partir de fluorite extraite de mines naturelles. Le CaF2 étant sensible aux chocs thermiques, il doit être manipulé avec précaution. Bien que de faible dureté, elle peut être taillée.

Galerie photographique

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France

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  • Fluorine sur quartz (Le Beix, France) (10 × 7 cm).
    Fluorine sur quartz (Le Beix, France) (10 × 7 cm).
  • Fluorine zonée (Valzergues, Aveyron, France) (39 × 20 cm).
    Fluorine zonée (Valzergues, Aveyron, France) (39 × 20 cm).
  • Fluorine zonée (Valzergues, Aveyron, France) (8,2 × 4 cm).
    Fluorine zonée (Valzergues, Aveyron, France) (8,2 × 4 cm).

Monde

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  • Fluorine et baryte, mine de Berbes, Espagne (34 × 28 cm).
    Fluorine etbaryte, mine de Berbes, Espagne (34 × 28 cm).
  • Fluorine, mine Boltsburn, Angleterre (15 × 8 cm).
    Fluorine, mine Boltsburn, Angleterre (15 × 8 cm).
  • Fluorine, El Hammam, Maroc (29 × 28 cm).
    Fluorine, El Hammam, Maroc (29 × 28 cm).

Gemme et divers

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Notes et références

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Notes

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  1. « Fluorite » est aussi le nom de ce minéral en anglais ainsi que sa désignation internationale.

Références

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  1. Laclassification des minéraux choisie estcelle 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 », surwww.chem.qmul.ac.uk.
  3. a etbFLUORURE DE CALCIUM,Fiches internationales de sécurité chimique
  4. (en) Thomas R. Dulski,A manual for the chemical analysis of metals,vol. 25, ASTM International,, 251 p.(ISBN 0-8031-2066-4,lire en ligne),p. 71.
  5. Louis Albert Necker,Le règne minéral ramené aux méthodes de l'histoire naturelle, Paris, 1835.
  6. Macadam, dansMineralogical Magazine,vol. 7, 1886,p. 42.
  7. (en) Peter G. Embrey et John P. Fuller,A Manual of new mineral names, 1892-1978, British Museum (Natural History), 1980.
  8. de Boodt,Gemm. et lap. hist., 1609, 293.
  9. François Sulpice Beudant,Traité élémentaire de minéralogie,t. 2, Paris, 1837.
  10. (en) DansAmerican Journal of Science, 1854,p. 80.
  11. Parviz Assadi, Marcel Chaigneau et Gauthier-Villars,Sur la nature des gaz occlus dans la fluorine-antozonite, 1962.
  12. (en) J. Leroy,The Margnac and Fanay uranium deposits of the La Crouzille District (western Massif Central, France): geologic and fluid inclusion studies.
  13. De Grotthaus, dansDelamétherie (1794),Journal Phys., 45, 398.
  14. (en) T. Husdal, « The minerals of the pegmatites within the Tysfjord granite, northern Norway », dansNorsk Bergverksmuseum, skrift 38, 2008,p. 5-28.
  15. J.F.L. Hausmann,Handb. Min.,2e éd., 1847,p. 1441.
  16. Andrée Jean François Marie Brochant de Villers, Alexandre Brongniart etcoll.,Dictionnaire des sciences naturelles, Paris, 1826.
  17. (en) B.T.M. Willis, « The anomalous behaviour of the neutron reflexions of fluorite »,Acta Cryst.,vol. 18,no 1,‎,p. 75-76(DOI 10.1107/S0365110X65000130).
  18. Fluorspar, USGS.gov, 2011.
  19. (en) K.C. Dunham,Geology of the Northern Pennine orefield, v. I,2e éd.,British Geological Survey, 1990, Londres, 299 p.
  20. DidierDescouens, « Les Mines de Valzergues », dansMonde et minéraux,no 1-2, 1987,p. 4-6.
  21. (en) « Fluorite: The Collector's Choice », dansExtra Lapis English,Econ. Geol.,vol. 84,no 9, 1989,p. 575-590.

Voir aussi

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Liens externes

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Liste de minéraux, par ordre alphabétique
v ·m
Procédés d'électrolyse
Électrolyse de l'eau
Matériaux produits par électrolyse
Membranes
Voir aussi
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