The crystal structure of nesquehonite, MgCO₃ · 3H₂O, from Lavrion, Greece

Summary

Nesquehonite, MgCO₃ · 3H₂O, has been observed from Sounion, Lavrion mining district, Greece as a late alteration product in crystals up to 4 mm in size. The structure was refined in P2₁/n, Z = 4, to R = 0.032 using CCD X-ray single-crystal data of a twinned specimen showing orthorhombic pseudosymmetry. The precise cell parameters a = 7.701(1) Å, b = 5.365(1)  Å, c = 12.126(2) Å, β = 90.41(1)°, and V = 501.0(1) ų were obtained from a Rietveld refinement of high resolution X-ray powder data with a calculated density of 1.835 gcm⁻³. The atomic coordinates of the Mg, C and O atoms are in accordance to published data, the hydrogen bond system, however, could now be established on the basis of experimentally determined H positions.

The structure of nesquehonite is characterized by infinite chains along [010], formed by cornersharing MgO₆ octahedra. Within the chains, CO₃ groups link three MgO₆ octahedra by two common corners and one edge, which causes strong distortions of the involved polyhedra. These chains are interconnected via hydrogen bonds only: each Mg atom is coordinated by two H₂O ligands, and one free water molecule is situated between the chains. Mean bond lengths are 2.076 Å for Mg-O and 1.283 Å for C–O, the aplanarity of the carboate group is 0.025(3) Å Of the six hydrogen bonds, five are usual ones with O–H⋯O from 2.738(2) Å to 2.820(2) Å the sixth one is found to be bifurcated.

Zusammenfassung

Nesquehonit, MgCO₃ · 3H₂O, ist aus Sounion, Bergbaugebiet Lavrion, Griechenland als spätes Verwitterungsprodukt in Kristallen bis zu 4 mm Größe beobachtet worden. Die Kristallstruktur wurde in P2₁/n, _Z = 4, anhand von CCD-Röntgen-Einkristalldaten eines Zwillings mit orthorhombischer Pseudosymmetrie zu einem R-Wert von 0.032 verfeinert. Die genauen Zellparameter a = 7,701(1) Å, b = 5,365(1) Å, c = 12,126(2) Å, β = 90,41(4)° und V = 501,0(1) ų wurden aus einer Rietveld-Verfeinerung von hochaufgelösten Röntgen-Pulverdaten ermittelt. Die berechnete Dichte ist 1,835 gcm⁻³. Die Atomkoordinaten der Mg, C und O Atome entsprechen den bereits publizierten Daten, jedoch konnte nun das Wasserstoffbrückensystem anhand von experimentell bestimmten H – Positionen geklärt werden.

Die Struktur von Nesquehonit ist durch unendliche Ketten entlang [010] gekennzeichnet, die aus eckenverknüpften MgO₆-Oktaedern gebildet werden. Innerhalb der Ketten verbinden planare CO₃-Gruppen drei MgO₆-Oktaeder über zwei gemeinsame Ecken und eine Kante und verursachen dadurch eine starke Verzerrung der beteiligten Polyeder. Diese Ketten sind untereinander nur mittels Wasserstoffbrücken verbunden: jedes Mg Atom besitzt zwei H₂O-Liganden, und ein freies Wassermolekül liegt zwischen den Ketten. Die mittleren Bindungslängen betragen 2,076 Å für Mg–O und 1,283 Å für C–O, die Aplanarität der Karbonatgruppe ist 0,025(3) Å. Fünf der sechs Wasserstoffbrücken liegen mit O–H · O von 2,738(2) Å bis 2,820(2) Å, im üblichen Bereich, die sechste ist zweifach aufgespalten.