Apatit

Apatit adalah sangat biasa sebagai mineral aksesori dalam batuan igneus dan metamorf, di mana ia adalah mineral fosfat yang paling biasa. Walau bagaimanapun, kejadian biasanya sebagai butiran kecil yang selalunya kelihatan hanya dalam bahagian nipis. Apatit berhablur kasar biasanya terhad kepada pegmatit, gneis yang diperoleh daripada sedimen yang kaya dengan mineral karbonat, skarn atau marmar. Apatit juga terdapat dalam batuan sedimen klastik apabila butiran terhakis daripada batuan punca.^[4][5] Fosforit ialah batuan sedimen yang kaya dengan fosfat yang mengandungi sebanyak 80% apatit,^[6] yang hadir sebagai jisim kriptokristalin yang dirujuk sebagai kolofan. ^[7] Kuantiti ekonomi apatit juga kadangkala ditemui dalam sienit nefeline atau dalam karbonatit.^[4]

Apatit ialah mineral penentu untuk 5 pada skala Mohs.^[8] Ia boleh dibezakan dalam bidang daripada beril dan turmalin dengan kelembutan relatifnya. Ia selalunya pendarfluor di bawah cahaya ultraviolet.^[9]

Apatit ialah salah satu daripada beberapa mineral yang dihasilkan serta digunakan oleh sistem persekitaran biologi skala mikro.^[4] Hidroksiapatit ialah komponen utama enamel gigi dan mineral tulang. Suatu bentuk langka apatit, di mana kebanyakan kumpulan OH tidak ada, dan memiliki banyak gantian karbonat dan asid fosfat, ialah komponen utama bahan tulang.^[10]

Fluorapatit (atau fluoroapatit) lebih tahan terhadap serangan asid daripada hidroksiapatit; pada pertengahan abad ke-20, didapati bahawa komuniti yang bekalan airnya secara semula jadi mengandungi fluorin mempunyai kadar karies gigi yang lebih rendah. ^[11] Air berfluorida membolehkan pertukaran dalam gigi ion fluorida bagi kumpulan hidroksil dalam apatit. Begitu juga, ubat gigi biasanya mengandungi sumber anion fluorida (cth. natrium fluorida, natrium monofluorofosfat). Fluorida yang terlalu banyak pula mengakibatkan fluorosis gigi dan/atau fluorosis rangka.^[12]

Jejak pembelahan dalam apatit biasanya digunakan untuk menentukan sejarah haba jalur orogenik dan sedimen dalam lembangan sedimen.^[13] pentarikhan (U-Th)/He apatit juga mantap daripada kajian resapan gas adi^{[14][15][16][17][18][19][20]} untuk digunakan dalam menentukan sejarah haba^[21][22] dan aplikasi lain yang kurang lazim seperti pentarikhan kebakaran liar purba.^[23]

Kegunaan utama apatit adalah sebagai sumber fosfat dalam pembuatan baja dan dalam kegunaan industri lain. Ia kadang-kadang digunakan sebagai batu permata.^[8] Apatit tanah digunakan sebagai pigmen untuk Tentera Terakota pada abad ke-3 SM China,^[24] dan dalam enamel Dinasti Qing bagi perkakas logam.^[25]

Semasa penghadaman apatit dengan asid sulfurik untuk membuat asid fosforik, hidrogen fluorida dihasilkan sebagai hasil sampingan daripada sebarang kandungan fluorapatit. Hasil sampingan ini ialah sumber industri kecil asid hidrofluorik.^[26] Apatit juga kadangkala merupakan sumber uranium dan vanadium, hadir sebagai unsur surih dalam mineral.^[8]

Apatit fluoro-kloro membentuk asas sistem fosforus tiub pendarfluor Halophosphor yang kini usang. Unsur dopan mangan dan antimoni, kurang daripada 1% mol – menggantikan kalsium dan fosforus memberikan pendarfluor – dan pelarasan nisbah fluorin kepada klorin mengubah naungan putih yang dihasilkan. Sistem ini telah hampir keseluruhannya digantikan oleh sistem Tri-Phosphor.^[27]

Apatit juga merupakan bahan perumah yang dicadangkan bagi penyimpanan sisa nuklear, bersama-sama dengan fosfat lain.^[28][29][30]

Gemologi

Apatit jarang digunakan sebagai batu permata. Batu-batu lutsinar dengan warna bersih telah dicirikan, dan spesimen merlip telah dipotong secara kabokon.^[31] Batu merlip dikenali sebagai apatit mata kucing,^[31] batu hijau lutsinar dikenali sebagai batu asparagus,^[31] dan batu biru dipanggil sebagai moroksi.^[32] Jika kristal rutil telah tumbuh dalam kristal apatit, dalam cahaya yang betul, batu yang dipotong memaparkan kesan mata kucing. Sumber utama apatit permata ialah Brazil, Myanmar, dan Mexico.^[31] Sumber lain termasuk Kanada, Republik Czech, Jerman, India, Madagascar, Mozambique, Norway, Afrika Selatan, Sepanyol, Sri Lanka, dan Amerika Syarikat.^[31]

Sebagai mineral bijih

Apatit kadangkala didapati mengandungi sejumlah besar unsur nadir bumi dan boleh digunakan sebagai bijih untuk logam tersebut.^[33] Ini adalah lebih baik daripada bijih nadir bumi tradisional seperti monazit^[34] kerana apatit tidak terlalu radioaktif dan tidak menimbulkan bahaya alam sekitar dalam tailing lombong. Walau bagaimanapun, apatit selalunya mengandungi uranium dan nuklida rantaian pereputan radioaktif yang sama.^[35][36]

Bandar Apatity di Rusia Artik Utara dinamakan sempena operasi perlombongannya bagi bijih ini.

Apatite ialah mineral bijih di projek nadir bumi Tasik Hoidas.^[37]

Entalpi piawai pembentukan dalam keadaan kristal hidroksiapatit, kloapatit dan nilai awal untuk bromapatit telah ditentukan oleh kalorimetri larutan tindak balas. Spekulasi mengenai kewujudan ahli kelima dari keluarga kalsium apatit, iodoapatit, telah diambil dari pertimbangan yang bertenaga.^[38]

Sifat struktur dan termodinamik bagi apatit kalsium heksagon kristal, Ca₁₀(PO₄)₆(X)₂ (X= OH, F, Cl, Br), telah disiasat menggunakan potensi Born-Huggins-Mayer semua atom^[39] dengan teknik dinamik molekul. Ketepatan model pada suhu bilik dan tekanan atmosfera telah diperiksa terhadap data struktur kristal, dengan sisihan maksimum sekitar 4% bagi haloapatit dan 8% buat hidroksiapatit. Larian simulasi tekanan tinggi dalam julat 0.5-75 kbar telah dilakukan untuk menganggarkan pekali kebolehmampatan isoterma bagi sebatian tersebut. Ubah bentuk pepejal termampat sentiasa anisotropik, dengan BrAp mempamerkan tingkah laku yang sangat berbeza daripada yang ditunjukkan oleh HOAp dan ClAp. Data pV tekanan tinggi telah dipasang pada persamaan keadaan Parsafar-Mason^[40] dengan ketepatan yang lebih baik daripada 1%.^[41]

Fasa pepejal monoklin Ca₁₀(PO₄)₆(X)₂ (X= OH, Cl) dan sebatian hidroksiapatit cair juga telah dikaji oleh dinamik molekul.^[42][43]

Batuan Bulan yang dikumpul oleh angkasawan semasa program Apollo mengandungi kesan apatit.^[44] Berikutan pandangan baharu tentang kehadiran air di bulan,^[45] analisis semula sampel ini pada tahun 2010 mendedahkan air terperangkap dalam mineral sebagai hidroksil, yang membawa kepada anggaran air di permukaan bulan pada kadar sekurang-kurangnya 64 bahagian setiap bilion – 100 kali lebih besar daripada anggaran sebelumnya – dan setinggi 5 bahagian per juta.^[46] Jika jumlah minimum air terkunci mineral secara hipotesis ditukar kepada cecair, ia akan menutup permukaan Bulan dalam kira-kira satu meter air.^[47]

Kulat ektomikoriza Suillus granulatus dan Paxillus involutus boleh membebaskan unsur daripada apatit. Pelepasan fosfat daripada apatita ialah antara aktiviti-aktiviti terutama kulat mikoriza,^[48] yang meningkatkan pengambilan fosforus.^[49]