Crystal chemistry and optics of bazzite from Furkabasistunnel (Switzerland)

Summary The crystal structure of blue bazzite (space group P6/mcc, Z = 2, = 9.501(1),c = 9.178(1) Å) with the composition Be₃(Sc_1.25Fe³⁺ _0.43Mg_0.32Mn_0.03Al_0.02)_=2.05 Si₆O₁₈Na_0.32(n H₂O)] was refined from X-ray single-crystal data with 422 unique reflections to R = 2.2%. The structure is of the beryl type with octahedra strongly compressed parallel to the c-axis. The octahedral Me-O distance in bazzite is 2.080 A compared to 1.904 Å in beryl. The flattening of octahedra leads to a larger a cell dimension in bazzite compared to beryl (9.209 A). Two-valent cations (mainly Mg) in octahedral coordination are charge balanced by Na at (0, 0, 0) in the structural channels. Polarized single-crystal IR-spectra recorded between 400 and 8000 cm^–1 indicate that H₂O in the structural channels is oriented with the H-H vector perpendicular to thec-axis. The IR-spectra show more absorption bands than known for type II H₂O in beryl thus the existence of more than one H₂O species or even OH-groups is very likely.Refractive indices of the same bazzite were measured using a spindle-stage and employing the wavelength-temperature variation method yielding n_o = 1.6279(3), n_e = 1.6066(5) for 589 nm at 25°C. The birefringence = 0.0213 is significantly larger than the one of near end-member beryl ( = 0.0047). This high birefringence of bazzite is related to the electronic polarizability of octahedral Sc and Fe which increase n_o at a stronger rate than n_e. Transition metals in bazzite are also responsible for a higher refractive index dispersion than found for beryl.

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Kristallchemie und optische eigenschaften des bazzits aus dem Furkabasistunnel

Zusammenfassung Die Kristallstruktur eines blauen Bazzits (Raumgruppe P6/mcc, Z = 2,a = 9.501(1),c = 9.178(1) Å) mit der Zusammensetzung Be₃(Sc_1.25Fe³⁺ _0.43Mg_0.32Mn_0.03Al_0.02)_2=2.05 Si₆)O₁₈Na_0.32(n H₂O)] wurde von Röntgeneinkristalldaten mit 422 Reflexen zu R = 2.2% verfeinert. Die Struktur ist die des Berylltyps mit der Besonderheit, daß die Oktaeder entlang der c-Achse stark zusammengedrückt sind. Die oktaedrischen Me-O Abstände im Bazzit betragen 2.080 Å, im Gegensatz zu 1.904Å im Beryll. Die Stauchung der Oktaeder im Bazzit führt zu einer längeren a-Achse als im Beryll (9.209 Å). Zweiwertige Kationen (vor allem Mg) in oktaedrischer Koordination werden durch Na auf (0, 0, 0), in den strukturellen Kanalen, neutralisiert. Polarisierte Einkristall-IR-Spektren zwischen 400 and 8000 cm^–1 zeigen, daß H₂O Moleküle in den strukturellen Kanalen mit dem H-H Vektor senkrecht zur c-Achse orientiert sind. Die IR-Spektren weisen außerdem mehr Absorptionsbanden auf, als für den H₂O Typ II bekannt sind, sodaß entweder mehr als eine H₂O Spezies oder sogar OH-Gruppen sehr wahrscheinlich sind.Brechungsindizes am gleichen Bazzit wurden auf einem Spindeltisch mit der Wellenlängen-Temperatur Variationsmethode gemessen und ergaben n_o = 1.6279(3), n_e = 1.6066(5) bei 589 nm und 25 °C. Die Doppelbrechung A = 0.0210 ist deutlich höher als für einen nahezu Endgliedberyll (A = 0.0047). Diese hohe Doppelbrechung des Bazzits wird durch die elektronische Polarisierbarkeit von oktaedrischem Sc und Fe verursacht, die n_o starker ansteigen läßt als n_e. Übergangselemente im Bazzit sind auch für die höhere Dispersion der Brechungsindizes als im Beryll verantwortlich.