R2: Crystal structure, crystal chemistry, physical properties of minerals, crystal growth and applied mineralogy

[R2P-07] Differences in the effects of Na and K on the calcitization of vaterite.

*Noboru FURUKAWA¹, Ami Kinoda¹ (1. Chiba University)

Keywords:vaterite, calcitization, sodium, potassium

炭酸カルシウムの多形の一つであるvateriteの合成方法に，CaCl₂の溶液に炭酸塩の水溶液を混合する方法がある．このとき，炭酸塩としてK₂CO₃を用いた場合とNa₂CO₃を用いた場合では，生成されたvateriteの性質に差異はないものとして扱われている． 　発表者らは，K₂CO₃の溶液を使用してvateriteを作成したが，Na₂CO₃を使用して作成したvaterite(松田 他，1968）よりも短時間でcalcite化が進んだ。このことから合成したvateriteをK₂CO₃およびNa₂CO₃の溶液中で反応させ，calcite化の速度を実験的に観察したところ，Kはcalcite化を促進，Naは抑制する可能性があることを見いだした。 　しかし，生成物の回収時に乾燥温度が高すぎた（60℃）ため，乾燥中にcalcite化が進んでいたこと，vateriteの合成条件の違異による結晶形態の違いがカルサイト化の速度に影響を与えている可能性があることなどから，vateriteの合成方法を松田 他，(1968)の方法に統一して，再検討を行った。 　出発物質のvateriteは，攪拌した30℃の3.0M/L CaCl₂溶液20ｍLに，同温度の1.0M/L K₂CO₃溶液もしくは1M/L Na₂CO₃溶液180ｍLを混合し，230rpmのスターラーで15分間攪拌後，ろ過し回収した。0.5ｍLのマイクロチューブに，これらのvateriteと溶液を入れ，30℃の恒温槽に設置し48時間後まで定期的に回収し，XRDでcalcite化した量を求めた。溶液は超純水，及び0.1, 0.25, 0.5M/LのK₂CO₃もしくNa₂CO₃溶液を用いた。，vateriteからcalciteへの変化量は，Rao（1973）の方法を用いて求めた。 　Na₂CO₃溶液で生成したvaterite（以下Vtr(Na))とK₂CO₃溶液で生成したvaterite（以下Vtr(K))では，超純水で反応させた結果，Vtr(K)のほうがVtr(Na)よりも早くcalciteになる傾向を示し，予想とは逆の結果となった。 　一方，反応させた溶液による違いは，Naを含む溶液は，溶液の濃度が増加すると，カルサイト化の速度が低下する傾向を示したのに対し，溶液中のK濃度が増加するとcalcite化する速度が増加する傾向を示した。 　vateriteのcalcite化は水溶液中でvateriteが溶解しcalciteが沈殿する溶解沈殿反応と考えられている。水溶液中では，K⁺イオンは構造破壊型イオンなのに対し，Na⁺イオンは構造形成型イオンという違いがあり（上平,　1998），このような，溶液中での振る舞いの違いがcalcite化の速度に影響しているのかもしれない。 　これらの結果は，これまでのvateriteの関する研究において，出発物質にNaを使用した場合とKを使用した場合の結果を単純に比較することはできないことを示している。