砷铅矿
砷铅矿
名称来源: Mimetite的名称来源于希腊语"imitator"，意为“模仿者”，因砷铅矿与磷氯铅矿很相似，于是人们认为砷铅矿模仿磷氯铅矿。.[1]
属六方晶系，六方双锥晶类。典型晶体呈六方柱状，也呈板状、双锥状、针状，柱面上有纵纹，锥面上有横纹。集合体呈葡萄状、肾状或粒状。砷铅矿族矿物包括砷铅矿、钒铅矿和磷氯铅矿等矿物。
纯净的砷铅矿无色透明，典型颜色为黄色，橙色、褐色、绿色、灰色等相对少见。砷铅矿形成于铅锌矿床氧化带，常与磷氯铅矿、钒铅矿、菱锌矿、异极矿、褐铁矿、毒砂等共生。可与磷氯铅矿、钒铅矿构成完全固溶体系列，砷的含量根据产地而不同。 砷铅矿族矿物包括砷铅矿、钒铅矿和磷氯铅矿等矿物。它们都属六方晶系,其化学分子通式为A5 (XO4 ) 3· Zq 型,其中的A为金属元素离子,X 可以是As、P、V, Z为Cl,而As、P、V 可以互相置换替代,从而形成类质同象系列矿物。 该族矿物特别是砷铅矿是在砷(磷、钒)酸盐矿物中最常见和最稳定的矿物,在我国广西、广东、云南等地均见有产出,但所见报导均缺乏系统的矿物学数据
目录
分布
钒铅矿是一种不常见的矿物，只能从一个已存在的矿物通过化学变化来形成，因此它是一种次生矿物。在干旱气候条件的地区通过原生铅矿石氧化形成这种矿物。自然环境下出现在含铅矿床的氧化带上，钒是从矽酸盐矿物的围岩中溶解出来的。钒铅矿常与砷铅矿、磷氯铅矿、钒铅锌矿、钒铜铅矿、钼铅矿、白铅矿、硫酸铅矿、方解石、重晶石和诸如褐铁矿之类的氧化铁矿物伴生。
钒铅矿的矿藏遍布世界各地，包括奥地利、西班牙、苏格兰、乌拉尔山脉、南非、纳米比亚、摩洛哥、阿根廷、墨西哥和美国的4个州：亚利桑那州、科罗拉多州、新墨西哥州和南达科他州。
在全世界超过400座矿井中发现过钒铅矿。著名的钒铅矿矿山包括摩洛哥的米德勒特和Touisset、纳米比亚的楚梅布、阿根廷的科尔多瓦和美国新墨西哥州的谢拉县及亚利桑那州的希拉县。
在美国新墨西哥州境内位于格兰特郡的西南部，有一座小镇因钒铅矿的发现和采掘而以钒的英文名"Vanadium"命名。
人工分布
人工环境下也有钒铅矿分布。2009年在美国东北部和中西部地区八座城市的饮用水输送管线中发现并确认了由管道含铅衬里表层腐蚀产生的钒铅矿薄层。薄层中的钒来自于水厂输出的饮用水成品所含的低浓度钒元素（浓度在µg·L-1的水平）
人工合成的方法
可以用溶液化学的手段人工合成钒铅矿。在溶液温度保持在60-80℃并不断搅拌的条件下，通过微量滴定管将浓度约为2%（质量体积比）正钒酸钠稀溶液滴加入氯化铅的浓溶液中反应，约12小时后就能完成反应并以析出沉淀物的形式获得产物。
在这个过程中，首先是正钒酸根与铅离子反应形成钒酸铅沉淀，接著钒酸铅与氯化铅反应转化成溶解度更小的钒铅矿沉淀（氯化铅的溶度积Ksp=1.7×10-5，钒铅矿的溶度积Ksp≈10-86：
3 PbCl2 + 2 Na3VO4 → Pb3(VO4)2 + 6 NaCl 3 Pb3(VO4)2 + PbCl2 → 2 Pb5(VO4)3Cl
特征
钒铅矿是磷灰石族矿物，与和它属于同一矿物族的磷氯铅矿（Pb5(PO4)3Cl）和砷铅矿（Pb5(AsO4)3Cl）构成了一个矿物化学系列，钒铅矿能与这两种矿物形成固溶体。[3]一般而言，大部分矿物化学系列是由矿物中金属阳离子被其他金属元素取代而形成的，但这个矿物化学系列是由三种不同的酸根阴离子磷酸根（PO4）、砷酸根（AsO4）和钒酸根（VO4）来改变矿物中的阴离子而形成的。钒铅矿中常见的杂质包括磷、砷和钙，前两者是钒的同构替代物，后者是铅的同构替代物。当杂质砷的含量很高时钒铅矿就变成了砷钒铅矿。[2]
钒铅矿矿石通常是鲜红色或橘红色，偶尔也有棕色、红棕色、灰色、黄色或无色。其独特的颜色使它深受矿物收藏家追捧。它的条痕呈浅黄色或棕黄色。钒铅矿可以是透明、半透明或不透明的。它呈现松脂状至金刚石状的光泽。钒铅矿是各向异性的非均质晶体，这表示在钒铅矿晶体的不同轴向上会测出不同的性质。在各向异性轴的垂直方向和平行方向上测得的折射率分别为2.350和2.416，这意味著钒铅矿的双折射率0.066。
钒铅矿是非常脆性的晶体，断裂时会产生小的贝壳状断口。它的摩氏硬度为3至4，与铜制硬币相当。作为半透明的矿石，钒铅矿是相当重的。它的摩尔质量达到1416.27 g/mol，由于存在杂质使得它的比重介于6.6至7.2之间。
用途
A pile of thousands of crystals, showing their hexagonal shape. 出自摩洛哥米德勒特的钒铅矿石 钒铅矿和钒云母、钒酸钾铀矿一道，是工业上提炼金属钒的主要矿物原料，通过对它们进行焙烧和熔炼能将钒元素从矿石中提取出来。偶尔也用于铅的提炼。从钒铅矿提炼金属钒的常见流程是先将矿石与氯化钠或碳酸钠在大约850℃下焙烧生成偏钒酸钠（NaVO3），然后将其溶于水中用盐酸调pH至7.5～8，再加热至70～80℃与氯化铵溶液进行反应生成橘色的偏钒酸铵沉淀。偏钒酸铵高温加热分解生成五氧化二钒，用金属钙还原五氧化二钒得到钒单质。 [3]