Новые минералы – арсмирандит и леманнит – возникли из вулканических газов Плоского Толбачика, который расположен в границах Ключевского природного парка. Ранее считалось, что схожие по структуре и составу минералы можно получить лишь в лабораторных условиях. Открытие ученых Санкт-Петербургского государственного университета поможет в разработке методик синтеза новых материалов, а также в изучении переноса металлов в геологических системах.

Оба минерала имеют эксгаляционное происхождение — рост их кристаллов происходил непосредственно из вулканических газов. Поднявшись на поверхность из глубин земли, эти газы встретились с атмосферой и пониженными температурами, в результате чего и произошло осаждение арсмирандита и леманнита. Минералы были открыты при изучении минералогии фумарол — сравнительно небольших отверстий, через которые выходят горячие газы, — вулкана Плоский Толбачик на Камчатке.

По мнению ученых, открытие минералов арсмирандита и леманнита для науки имеет особое значение. "В лаборатории полиоксометаллаты синтезируются, как правило, из водных растворов, хотя их можно получить из других жидких сред, в частности из ионных жидкостей. Образование полиоксометаллатов из газовой фазы — достаточно необычный процесс", – объясняет участник исследования, заведующий кафедрой кристаллографии СПбГУ профессор Сергей Кривовичев.

Прим. Полиоксометаллаты — это соединения, содержащие наноразмерные кластеры, образованные атомами металла и кислорода. Для них характерны высокая каталитическая активность, интересные магнитные и фармацевтические особенности, а также большое структурное и химическое разнообразнее.

На первый взгляд минералы практически неотличимы друг от друга и представляют собой скопления изумрудно-зеленых кристаллов. Только детальный анализ выявляет их различие. Оба состоят из полиоксометаллатных кластеров, в центре которых находится атом железа (в арсмирандите) или титана (в леманните), которые окружены восемью атомами кислорода. Те, в свою очередь, окружены двенадцатью атомами меди, расположенными по вершинам кубооктаэдра.

«Это так называемое металл-кислородное ядро кластера, которое облеплено со всех сторон восемью арсенатными группами, чем и завершается построение полного кластера. Сами кластеры уложены в структуре в трехмерном шахматном порядке и между ними располагаются атомы натрия и хлора. Можно сказать, что структура минералов представляет собой закономерное размещение полиоксометаллатных кластеров в структуре галита — каменной соли», — говорит Сергей Кривовичев.

Интересно происхождение названий двух новых минералов. Арсмирандит отражает присутствие в минерале мышьяка (приставка ars от arsenicum — латинского названия химического элемента) и его удивительные особенности (от латинского mirandus — достойный удивления, поразительный, удивительный). Леманнит назван в честь немецкого ученого Иоганна Готлоба Леманна, академика Санкт-Петербургской Императорской академии наук. Уроженец Саксонии, он прожил большую часть своей жизни в Дрездене, а в 1761 году прибыл в Санкт-Петербург, где был выбран академиком и директором Императорского кабинета природных материалов. 22 января 1767 года он, работая в химическом кабинете, отравился соединениями мышьяка, который входит в состав леманнита.

Ученые продолжают исследования открытых ими минералов. В ближайшее время должна выйти публикация с полным описанием арсмирандита и леманнита.