#《自然》系列期刊中国作者论文免费读# 在广泛分布铁矿物的火星表面，氯酸盐的形成优先于高氯酸盐（Preferential Formation of Chlorate over Perchlorate on Mars Controlled by Iron Mineralogy）https://t.cn/A6XPOjyp
发表期刊：Nature Astronomy《自然-天文学》
通讯作者：赵宇鴳（中国科学院地球化学研究所）
第一作者：Shuai-Yi Qu(中国科学院地球化学研究所）
DOI：10.1038/s41550-021-01588-6
发表日期：2月7日
论文导读：
科学家对火星就位探测和陨石分析发现，火星表面普遍存在氯氧化物（ClOx-）。高氯酸盐（ClO4- ，Cl为+7价）和氯酸盐（ClO3-，Cl为+5价）是氯氧化物的两种稳定形态。氯氧化物可以使水在-70℃依然保持液态，参与火星表面的氧化还原过程，还可作为某些微生物的能量来源等。弄清火星上氯氧化物的主要形态、分布特征和环境效应，对火星土壤-大气界面的氯循环以及火星有机物探测、未来载人探火的危害评估和就位资源利用等具有重要意义。
本研究针对ClO4-和ClO3-生成比的控制因素开展了实验，着重考察了纯氯化钠、氯化钠与铁硫酸盐、铁（氢）氧化物及含铁黏土的混合物，在紫外+地球大气、紫外+纯二氧化碳大气和臭氧氧化下的氯氧化物产物特征。实验结果表明，与不同类型铁次生矿物混合时，ClO3-/ClO4-生成比具有明显差异。在紫外和臭氧作用下，当氯盐与铁硫酸盐和含铁黏土混合，氧化产物以ClO4-为主；当纯氯盐或氯盐与铁（氢）氧化物混合，氧化产物以ClO3-为主。
臭氧与紫外条件下的结果基本一致。穆斯堡尔谱表征结果显示，四方纤铁矿（FeO(OH,Cl)）在紫外+地球大气和臭氧氧化后，分解形成包含四方纤铁矿、针铁矿、赤铁矿和一种铁氢氧化物过渡相；所释放的氯离子（Cl-）在这些铁矿物组合的氧化催化作用下，可被进一步氧化形成以ClO3-主的氯氧化物。研究表明，火星干旱气候及广泛分布铁（氢）氧化物，使火星表面产生高出ClO4-多个数量级的ClO3-，从而凸显出氯酸盐在现代火星表面环境和宜居性讨论中的重要性。
发表期刊：Nature Astronomy《自然-天文学》
通讯作者：赵宇鴳（中国科学院地球化学研究所）
第一作者：Shuai-Yi Qu(中国科学院地球化学研究所）
DOI：10.1038/s41550-021-01588-6
发表日期：2月7日
论文导读：
科学家对火星就位探测和陨石分析发现，火星表面普遍存在氯氧化物（ClOx-）。高氯酸盐（ClO4- ，Cl为+7价）和氯酸盐（ClO3-，Cl为+5价）是氯氧化物的两种稳定形态。氯氧化物可以使水在-70℃依然保持液态，参与火星表面的氧化还原过程，还可作为某些微生物的能量来源等。弄清火星上氯氧化物的主要形态、分布特征和环境效应，对火星土壤-大气界面的氯循环以及火星有机物探测、未来载人探火的危害评估和就位资源利用等具有重要意义。
本研究针对ClO4-和ClO3-生成比的控制因素开展了实验，着重考察了纯氯化钠、氯化钠与铁硫酸盐、铁（氢）氧化物及含铁黏土的混合物，在紫外+地球大气、紫外+纯二氧化碳大气和臭氧氧化下的氯氧化物产物特征。实验结果表明，与不同类型铁次生矿物混合时，ClO3-/ClO4-生成比具有明显差异。在紫外和臭氧作用下，当氯盐与铁硫酸盐和含铁黏土混合，氧化产物以ClO4-为主；当纯氯盐或氯盐与铁（氢）氧化物混合，氧化产物以ClO3-为主。
臭氧与紫外条件下的结果基本一致。穆斯堡尔谱表征结果显示，四方纤铁矿（FeO(OH,Cl)）在紫外+地球大气和臭氧氧化后，分解形成包含四方纤铁矿、针铁矿、赤铁矿和一种铁氢氧化物过渡相；所释放的氯离子（Cl-）在这些铁矿物组合的氧化催化作用下，可被进一步氧化形成以ClO3-主的氯氧化物。研究表明，火星干旱气候及广泛分布铁（氢）氧化物，使火星表面产生高出ClO4-多个数量级的ClO3-，从而凸显出氯酸盐在现代火星表面环境和宜居性讨论中的重要性。
生铁及钢的化学成分剖析
1.生铁：
生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳（C）：碳在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅（Si）：硅能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。
锰（Mn）：锰能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。
磷（P）：磷属于有害元素，但磷可以使铁水的流动性增加，这是因为硫降低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。
硫（S）：硫在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性降低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。
2．钢：
钢中除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。
硅（Si）：硅是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。
锰（Mn）：锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。由于锰可以与硫形成高熔点(1600℃)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。因此，锰在钢中是一种有益元素。一般认为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。
磷（P）：磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢： P＜0.025%；优质钢： P＜0.04%；普通钢： P＜0.085%。
硫（S）：硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150℃～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
氧（O）：氧在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。氧在钢中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。
氮（N）：铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200℃～300℃加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。
氢（H）：钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑点；在横断面上则是细长的发丝状裂纹。锻件中有了白点，使用时会发生突然断裂，造成不测事故。因此，化工容器用钢，不允许有白点存在。氢产生白点冷裂的主要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧降低。当冷却较快时，氢原子来不及扩散到钢的表面而逸出，就在钢中的一些缺陷处由原子状态的氢变成分子状态的氢。氢分子在不能扩散的条件下在局部地区产生很大压力，这压力超过了钢的强度极限而在该处形成裂纹，即白点。
1.生铁：
生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳（C）：碳在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅（Si）：硅能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。
锰（Mn）：锰能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。
磷（P）：磷属于有害元素，但磷可以使铁水的流动性增加，这是因为硫降低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。
硫（S）：硫在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性降低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。
2．钢：
钢中除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。
硅（Si）：硅是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。
锰（Mn）：锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。由于锰可以与硫形成高熔点(1600℃)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。因此，锰在钢中是一种有益元素。一般认为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。
磷（P）：磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢： P＜0.025%；优质钢： P＜0.04%；普通钢： P＜0.085%。
硫（S）：硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150℃～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
氧（O）：氧在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。氧在钢中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。
氮（N）：铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200℃～300℃加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。
氢（H）：钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑点；在横断面上则是细长的发丝状裂纹。锻件中有了白点，使用时会发生突然断裂，造成不测事故。因此，化工容器用钢，不允许有白点存在。氢产生白点冷裂的主要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧降低。当冷却较快时，氢原子来不及扩散到钢的表面而逸出，就在钢中的一些缺陷处由原子状态的氢变成分子状态的氢。氢分子在不能扩散的条件下在局部地区产生很大压力，这压力超过了钢的强度极限而在该处形成裂纹，即白点。
【养】【耗】【中】【求】【互】【动】
#绿泥石#
chlorite 绿泥石族矿物的总称。成分比较复杂，是镁、铁、铝的铝硅酸盐，常含钙、钛、锰、铬等。按化学成分的不同可分为正绿泥石和鳞绿泥石两个亚族。正绿泥石中FeO和Fe2O3的含量不超过MgO和Al2O3的总量，一般结晶较粗，主要有叶绿泥石和斜绿泥石。鳞绿泥石中的FeO和Fe2O3超过MgO和Al2O3,故又称富铁绿泥石亚族，晶体一般很细小或呈隐晶质，主要有鳞绿泥石和鲕绿泥石。绿泥石为单斜晶系。晶体呈板状，集合体呈片状。鲕状（鲕绿泥石）或致密块状。深浅不同的绿色。解理面呈珍珠光泽。硬度2－2.5。片状解理平行{001}极完全。薄片具挠性。常见于变质岩中，是构成绿泥石片岩的主要矿物成分；也常见于热液蚀变的岩石中。鲕绿泥石则为海洋沉积成因，大量聚积时，可作炼铁矿石。
#绿泥石#
chlorite 绿泥石族矿物的总称。成分比较复杂，是镁、铁、铝的铝硅酸盐，常含钙、钛、锰、铬等。按化学成分的不同可分为正绿泥石和鳞绿泥石两个亚族。正绿泥石中FeO和Fe2O3的含量不超过MgO和Al2O3的总量，一般结晶较粗，主要有叶绿泥石和斜绿泥石。鳞绿泥石中的FeO和Fe2O3超过MgO和Al2O3,故又称富铁绿泥石亚族，晶体一般很细小或呈隐晶质，主要有鳞绿泥石和鲕绿泥石。绿泥石为单斜晶系。晶体呈板状，集合体呈片状。鲕状（鲕绿泥石）或致密块状。深浅不同的绿色。解理面呈珍珠光泽。硬度2－2.5。片状解理平行{001}极完全。薄片具挠性。常见于变质岩中，是构成绿泥石片岩的主要矿物成分；也常见于热液蚀变的岩石中。鲕绿泥石则为海洋沉积成因，大量聚积时，可作炼铁矿石。
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