Brownmillerite

La brownmillerite (simbolo IMA: Bmlr^[7]), nome comune del ferrito alluminato tetracalcico, è un minerale del supergruppo della perovskite, all'interno del quale si trova nel gruppo delle perovskiti non stechiometriche e da lì al sottogruppo della brownmillerite. Appartiene alla famiglia minerale degli "ossidi e idrossidi" e possiede composizione chimica Ca₂Fe³⁺AlO₅.^[2]

Brownmillerite
Classificazione Strunz (ed. 10)	4.AC.10[1]
Formula chimica	Ca2Fe3+AlO5[2]
Proprietà cristallografiche
Sistema cristallino	ortorombico[3]
Classe di simmetria	dipiramidale[3]
Parametri di cella	a = 5,57 Å, b = 14,52 Å, c = 5,34 Å, V = 431,88 ų, Z = 2[4]
Gruppo puntuale	mm2[5]
Gruppo spaziale	Ibm2[5]
Proprietà fisiche
Densità misurata	3,76[4] g/cm³
Densità calcolata	3,70[4] g/cm³
Colore	marrone rossastro[6]
Lucentezza	semi vitrea[4]
Opacità	semitrasparente[3]
Striscio	marrone chiaro[6]
Diffusione	rara
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Etimologia e storia

Il composto artificiale brownmillerite fu chiamato così nel 1932 in onore del dottor Lorrin Thomas Brownmiller (1902-1990), responsabile del reparto chimico della "Alpha Portland Cement Company" di Easton (Pennsylvania, Stati Uniti); il nome fu poi utilizzato anche per il minerale naturale.^[4]

Classificazione

Nella classica nona edizione della sistematica dei minerali di Strunz la brownmillerite è elencata nella classe "4. Ossidi (idrossidi, V[5,6] vanadati, arseniti, antimoniti, bismutiti, solfiti, seleniti, telluriti, iodati)" e nella sottoclasse "4.A Metallo:Ossigeno = 2:1 e 1:1"; questa viene suddivisa ulteriormente in base al rapporto metallo/ossigeno presente nel minerale e alla dimensione dei cationi coinvolti nel composto, in modo da trovare il minerale nella sezione "4.AC M:O = 1:1 (e fino a 1:1,25); con cationi di grande dimensione (± cationi più piccoli)" dove insieme a shulamitite e srebrodolskite forma il sistema nº 4.AC.10.

Nell'edizione successiva, proseguita dal database "mindat.org" e chiamata Classificazione Strunz-mindat, la classificazione e il sistema rimangono invariati ma, insieme ai minerali già citati, si va ad aggiungere anche la sharyginite.^[1]

Nella Sistematica dei lapis (Lapis-Systematik) di Stefan Weiß la brownmillerite si trova nella classe degli "ossidi" e nella sottoclasse degli "ossidi con rapporto metallo:ossigeno = 1:1 e 2:1 (M₂O, MO)", qui insieme a bitikleite, clorkyuygenite, clormayenite, dzhuluite, elbrusite, fluorkyuygenite, fluormayenite, shulamitite, srebrodolskite, tululite e usturite forma il sistema nº IV/A.07.^[8]

Anche nella classificazione dei minerali secondo Dana, usata principalmente nel mondo anglosassone, la brownmillerite si trova nella famiglia degli "ossidi e idrossidi"; qui è nella classe degli "ossidi multipli" e nella sottoclasse degli "ossidi multipli come ossidi di titanio con sostituzioni [4] e [6]"; qui insieme alla srebrodolskite forma il sistema nº 07.11.02.^[9]

Abito cristallino

La brownmillerite cristallizza nel sistema ortorombico con il gruppo spaziale Ibm2 con i parametri reticolari a = 5,57 Å, b = 14,52 Å, c = 5,34 Å, oltre ad avere 2 unità di formula per cella unitaria.^[4]

Origine e giacitura

La brownmillerite è stata trovata in blocchi di calcare metamorfizzati termicamente inclusi nelle rocce vulcaniche e anche in calcari impuri, anch'essi metamorfizzati termicamente ad alta temperatura. A seconda del luogo di ritrovamento, si hanno differenti minerali di accompagnamento: calcite, ettringite, wollastonite, larnite, mayenite, gehlenite, diopside, pirrotite, grossularia, spinello, afwillite, jennite, portlandite e jasmundite (per campioni rinvenuti vicino a Mayen, in Germania); melilite, mayenite, wollastonite, kalsilite e corindone (per campioni provenienti da Klöch, Austria); spurrite, larnite e mayenite (per campioni provenienti dalla formazione di "Hatrurim", in Israele).^[5]

La brownmillerite è un minerale piuttosto raro e non è stato pertanto trovato in molti siti. Le sue località tipo sono il campo "Mayener" e il campo "Ettringer" entrambi in Renania-Palatinato (Germania); sempre in Germania ci sono stati ritrovamenti anche a Iserlohn e Üdersdorf.^[10][11]

Altre località sono: Racoș (Romania); l'oblast' di Donec'k (Ucraina); Oslavany (Repubblica Ceca); Klöch (in Stiria, Austria).^[10][11]

Al di fuori dell'Europa ci sono stati ritrovamenti nell'oblast' di Murmansk (Russia); nei governatorati di Gerico, di Betlemme e di Gerusalemme in Palestina; nei governatorati di Amman e di Irbid (Giordania); nel Distretto Meridionale israeliano; nella prefettura di Hami in Cina.^[10][11]

Chimica del cemento

La brownmillerite è uno dei componenti principali, anche se il meno importante poiché rappresenta solo l'8% circa in peso dell'intera miscela, del clinker di Portland, del quale rappresenta la fase ferrica. Nella chimica del cemento viene anche indicato come C₄AF.^[12]

La brownmillerite si idrata, attraverso una reazione esotermica in grado di liberare 95 kcal/kg, formando alluminati di calcio idrati, in prevalenza C₃AH_6, indicati come C-A-H, e ferriti di calcio idrati, indicati con C-F-H. Insieme a quella dell'alluminato tricalcico, è causa del fenomeno della presa del cemento.

La reazione può schematizzata come:

${\displaystyle {\ce {C4AF + H -> CAH + CFH}}}$

Forma in cui si presenta in natura

La brownmillerite di presenta come piastrine quadrate, con dimensioni di circa 60 µm.^[5]. Il colore del minerale è marrone rossastro con lucentezza quasi vitrea, il colore del suo striscio sulla mattonella di prova è marrone chiaro.^[6]