Выведена формула биоминерала меди мулуита

Результаты исследования, проведенного сотрудниками Санкт-Петербургского государственного университета, лаборатории природоподобных технологий и экологической безопасности Арктики Кольского научного центра РАН и Института проблем химической физики РАН опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.

Оксалат меди мулуит представляет собой типичный биоминерал, который образуется в результате контакта медьсодержащих минералов с источниками щавелевой кислоты (например, кислотообразующих организмов – лишайников, грибов, бактерий, или птичьего помета). Единичных монокристаллов мулуита природного происхождения пока не обнаружено. Мулуит был открыт в 1986 году в Западной Австралии как продукт взаимодействия птичьего помета с халькопиритом на станции Мулу-Даунс. Находили его и в лишайниках, растущих на вулканических породах, образованных в том числе и медьсодержащими минералами.

Несмотря на то, что медь – это один из необходимых для высших растений и животных элементов, некоторые ее соединения токсичны для живых организмов. Попадая в почву и воду, медьсодержащие отходы могут снижать активность почвенных ферментов и разнообразие микроорганизмов. Поскольку этот металл и его сплавы широко применяются в машиностроении электротехнике, химическом производстве и других областях хозяйства, проблема очистки от него окружающей среды весьма актуальна.

Перспективным способом очистки территорий в последние годы считают биоремедиацию: технологии, применяющие в качестве главного «инструмента» живые организмы. Для вывода меди из круговорота можно использовать образование нерастворимых соединений, например, мулуита. Например, болгарские ученые описали извлечение меди и других металлов из промышленных сточных вод с помощью плесневого гриба Aspergillus niger. Мулуит рассматривается в качестве прекурсора для образования ряда широко используемых наночастиц, таких как Cu, CuO, Cu2O и Cu(OH)2, и проявляет интересные физико-химические, в том числе антиферромагнитные свойства.

Свойства оксалата меди изучаются уже более пятидесяти лет, но его рентгеноструктурный анализ до сих пор не проводился из-за сложности синтеза монокристаллов. Авторы статьи получили синтетический аналог мулуита, провели рентгеноструктурный анализ монокристаллов и пришли к выводу, что его идеализированная структура должна описываться формулой Cu(C2O4).

Комбинация различных экспериментальных методик позволила предположить механизм встраивания молекул воды в разрывы цепей оксалата меди. Такое встраивание молекул Н2О приводит к структурному разупорядочению, что объясняет отсутствие в природе и в синтетических экспериментах кристаллов, пригодных для рентгеноструктурного анализа. Чем больше содержание Н2О в структуре, тем сильнее беспорядок будет влиять на образование кристаллов. Ученые подтвердили, что наиболее оправданной формулой для этого биоминерала следует считать Cu(C2O4)·nH2O. В целом полученная структурная модель хорошо согласуется с ранее опубликованными данными.  

КНЦ РАН

77 статей

Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.

Показать больше