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minéral De Wikipédia, l'encyclopédie libre
La portlandite est un corps chimique minéral, l'hydroxyde de calcium, de formule brute Ca(OH)2. C'est une espèce minérale naturelle rare, analogue de la brucite. Elle appartient au système cristallin trigonal, et s'observe en minuscules plaques hexagonales, incolore et transparente, à éclat perlé sur les clivages. On la trouve dans les dépôts de produits de sublimation des émanations ou fumerolles volcaniques, ou parmi les produits de dégradation des éjectas transformés à haute température parmi lesquels les laves communes sur les flancs des formations volcaniques, par exemple sur le Vésuve en Italie, mais aussi avec des roches métamorphiques de contact, par exemple à Scawt Hill, comté d'Antrim en Irlande du Nord.
Portlandite Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1] | |
Général | |
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Nom IUPAC | hydroxyde de calcium, en anglais calcium hydoxide |
Numéro CAS | |
Classe de Strunz | 04.FE.05
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Classe de Dana | 06.02.01.04
|
Formule chimique | Ca(OH)2 |
Identification | |
Masse formulaire[2] | 73,085 ± 0,005 uma H 1,38 %, Ca 54,84 %, O 43,78 %, |
Couleur | incolore, blanc, blanc verdâtre, jaune clair ou pâle, etc. |
Système cristallin | trigonal |
Réseau de Bravais | réseau de Bravais hexagonal a = 3,589 Å c = 4,911 Å Z = 1 |
Classe cristalline et groupe d'espace | Trigonale (3 2/m) - hexagonal scalénoédrique, groupe d'espace P3m1 |
Clivage | parfait sur {0001} |
Habitus | cristaux aplatis hexagonaux, à six faces et souvent coupés en croix, cristaux en général plats d'aspects micacés, agrégats fibreux, masses blanches parfois fibreuses, masses pulvérulentes, poudres |
Échelle de Mohs | 2 à 3 |
Trait | blanc |
Éclat | perlé sur clivage |
Propriétés optiques | |
Indice de réfraction | nω = 1,574 nε = 1,547 |
Biréfringence | Uniaxe (-) δ = 0,027 |
Transparence | transparent |
Propriétés chimiques | |
Densité | 2,23 |
Solubilité | très faiblement soluble dans l'eau[3]; |
Comportement chimique | fortement basique en solution aqueuse, suspension appelée lait de chaux |
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
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Ce minéral naturellement rare est très commun dans les ciments et bétons dont il constitue une phase déterminante. De ce fait il est très étudié par les industries de ces matériaux.
Elle a été décrite en 1933 par le professeur Cecil Edgar Tille, géologue et minéralogiste à l'université de Cambridge, à partir d'échantillons de ce type de la colline Scawt, près de Larne. Ce métamorphisme de contact est caractérisé par le couple larnite Ca2SiO4 - spurrite Ca5(SiO4)2CO3. Il s'agit d'un produit d'altération des roches silico-calcaires lors du métamorphisme.
La portlandite est l'ancienne chaux éteinte Ca(OH)2. C'est aussi un produit de l'hydratation des silicates de calcium des ciments. La racine de son nom atteste que, chimiquement, c'est aussi un produit artificiel d'hydrolyse du ciment Portland[4].
La portlandite est très peu soluble dans l'eau, à l'instar de son homologue artificiel la chaux éteinte. Comme elle est souvent pulvérulente, sa poudre peut être transportée aussi loin qu'une substance très soluble. On la trouve parfois dans les milieux arides avec d'autres évaporites alcalines.
C'est un produit basique. Une mesure de pH peut indiquer le minéral naturel ou montrer sa présence à l'état pulvérulent.
La carbonatation des différentes structures de béton est l'une des causes de leur dégradation naturelle, avec les attaques des ions chlorures ou sulfates, les cycles gel-dégel parfois en présence d'eau et les réactions alcalines (alcali-réaction). Elle correspond de façon prépondérante à la transformation d'un composé du béton durci, la portlandite, en calcite, au contact du dioxyde de carbone contenu dans l'air en présence de traces d'eau ou d'humidité résiduelle. Cette transformation progressive s'accompagne d'une diminution théorique du pH basique en milieu solide. Elle devient catastrophique quand la dégradation atteint l'armature métallique, favorisant le développement de la rouille.
La portlandite, un minéral hydroxyde à structure en couches, cristallise de manière trigonale en appartenant au groupe d'espace P3m1. Sa maille est assimilée au réseau hexagonal.
D'un point de cristallochimique, elle se rapproche des analogues de la brucite Mg(OH)2 comme l'amakinite (en) (Fe,Mg)(OH)2, l'ashoverite (en) Zn(OH)2, la paraotwayite (it) Ni(OH)2-x(SO4,CO3)0.5x, de la pyrochroïte (it) Mn(OH)2, de la spertiniite Cu(OH)2, de la sweetite (en) Zn(OH)2, de la théophrastite Ni(OH)2 et de la wülfingite (en) Zn(OH)2.
Toutefois, les empilements d'octaèdres formés par les ions hydroxyle reliés bord à bord la placent selon la classification de Strunz dans le groupe de la brucite, avec l'amakinite, la brucite, la pyrochroïte (it), la théophrastite (it) et la fougerite (Fe,Mg)6Fe2(OH)18•4(H2O).
Seul le dernier membre de ce groupe ne correspond pas à la formule type du cristal ionique M2+(OH−)2. C'est pourquoi elle ne figure pas dans le groupe de la brucite selon Dana.
Outre les zones volcaniques ou de métamorphisme de contact, comme la carrière Caspar sur le volcan Bellerberg de Mayen dans l'Eifel (couple mayenite (en) - ettringite), ce minéral rare peut se trouver dans les eaux alcalines des sources thermales issues de roches ultramafiques. C'est le cas par exemple des sources salées du Jebel Awq à Oman.
C'est aussi un produit de la combustion naturelle des veines de charbon ou des puits naturels de bitume. Ces cas de formation in situ ont été relevés dans les mines du bassin charbonnier de Chéliabinsk, en Russie, ou dans le désert jordanien de Magarin, ou au voisinage d'Hatrurim, dans le Néguev israélien, à partir d'affleurements bitumineux.
La portlandite apparaît également dans les mines de manganèse de Kuruman, dans la province du Cap en Afrique du Sud. Noter les gros cristaux en tablettes de plus de 5 cm et les pièces massives trouvées dans cette partie du désert du Kalahari.
Elle est habituellement associée en paragenèse avec : afwillite, calcite, halite, brownmillerite (en), hydrocalumite, larnite et spurrite, mayenite et ettringite.
La portlandite est la chaux éteinte des anciens chimistes. Elle peut s'employer, là où elle est présente et suivant ses qualités (impuretés), dans la fabrication de liant ou de ciment.
Il est probablement très rare, mais pas à exclure a priori, que ce minéral naturel soit utilisé pour neutraliser les terres trop acides, ainsi qu'en chimie des sels de calcium, des peintures, voire pour durcir les produits à base de caoutchouc ou en pétrochimie.
C'est aussi un minéral de collection, en particulier pour sa valeur scientifique.
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