La carrollita , CuCo 2 S 4 , es un sulfuro de cobre y cobalto , a menudo con una sustitución sustancial de los iones metálicos por níquel , y es un miembro del grupo de la linneita . Lleva el nombre de la localidad tipo del condado de Carroll, Maryland , EE. UU., en la mina Patapsco, Sykesville. [6]
Grupo espacial: Fd3m. Parámetros de celda unitaria = a = 9,48 Å , Z = 8. Volumen de celda unitaria: V = 851,97 Å 3 (calculado a partir de los parámetros de celda unitaria). [8]
El grupo linneita es un grupo de sulfuros y seleniuros de fórmula general AB 2 X 4 en la que X es azufre o selenio , A es Fe, Ni, Co o Cu divalentes y B es Co, Ni trivalente o, para la daubréelita , Cr. Los minerales son isométricos , del grupo espacial Fd3m e isoestructurales entre sí y con minerales del grupo de las espinelas.
La estructura del grupo de la linneita consiste en una matriz cúbica compacta de X (X es oxígeno en las espinelas y azufre o selenio en el grupo de la linneita). Dentro del conjunto de X hay dos tipos de intersticios, un tipo coordinado tetraédricamente y otro tipo coordinado octaédricamente. Una octava parte de los sitios tetraédricos A están típicamente ocupados por cationes 2+ , y la mitad de los sitios octaédricos B por cationes 3+ . [9] Charnock et al. Confirmó que la carrollita contiene Cu completamente dentro de los sitios tetraédricos. [10] Por lo tanto, la fórmula ideal que uno esperaría para una carrollita como la espinela es Cu 2+ Co 3+ 2 S 2− 4 , pero como en el caso de los sulfuros de cobre en general, el estado de oxidación del átomo de cobre es 1+, no 2+. Es más apropiada una asignación de valencias como Cu + Co 3+ 2 S 1,75− 4 ; esto fue confirmado en un estudio de 2009. [11] El electrón que falta por cada cuatro átomos de azufre está deslocalizado, lo que conduce a conductividad metálica e incluso superconductividad a temperaturas muy bajas, combinado con un comportamiento magnético complicado. [12]
Una solución sólida resulta cuando un catión puede sustituir a otro en un rango de composición apreciable. En la carrollita, el Co 2+ puede sustituir al Cu + en los sitios A, y cuando la sustitución es completa el mineral formado se llama linneita, Co 2+ Co 3+ 2 S 4 . Esto significa que existe una serie de soluciones sólidas entre carrollita y linneita. Además, el Ni sustituye tanto al Co como al Cu en la estructura de la carrollita, [13] dando una solución sólida de carrollita a siegenita cupriana. La siegenita , Co 2+ Ni 3+ 2 S 4 , es en sí misma un miembro de la serie de soluciones sólidas entre la linneita y la polidimita , Ni 2+ Ni 3+ 2 S 4 . (Wagner y Cook no encontraron evidencia de una solución sólida entre carrollita y fletcherita , CuNi 2 S 4 ).
La carrollita se encuentra en depósitos de vetas hidrotermales [14] asociados con tetraedrita , calcopirita , bornita , digenita , djurleita , calcocita , pirrotita , pirita , esfalerita , millerita , gersdorfita , ullmannita , calcita cobaltoana y con miembros del grupo linneita, linneita, siegenita y polidimita.
Se han investigado las relaciones de fase en el sistema Cu-Co-S. [15] A temperaturas alrededor de 900 °C una solución sólida de calcocita-digenita coexiste con sulfuros de cobalto. Al disminuir la temperatura, a 880 °C se desarrolla una solución sólida de carrollita-linneita, que se vuelve más rica en cobre al enfriarse, con la composición de carrollita a aproximadamente 500 °C. Por debajo de 507 °C, la covellita es estable y coexiste con la cattierita que contiene cobre . La calcocita baja aparece a 103 °C, la djurleita aparece a 93 °C, la digenita desaparece y la anilita aparece alrededor de 70 °C. Existe cierta evidencia de sustitución supergénica de un miembro intermedio de la serie linneita-carrollita por djurleita. [15]
La carrollita se encuentra en todo el mundo; reportado en Australia, Austria, Azerbaiyán, Brasil, Bulgaria, Canadá, Chile, China, República Checa, República Democrática del Congo, [16] Francia, Alemania, Japón, Marruecos, Namibia, Corea del Norte, Noruega, Omán, Polonia, Rumania, Rusia, Eslovaquia, Suecia, Suiza, Estados Unidos y Zambia. [6]
