Anataz - Anatase
| Anataz | |
|---|---|
 | |
| Ogólny | |
| Kategoria | Minerały tlenkowe |
|
Formuła (jednostka powtarzalna) |
TiO 2 |
| Klasyfikacja Strunza | 4.DD.05 |
| Kryształowy system | Tetragonalny |
| Klasa kryształu | Ditetragonalna dipiramidalna (4/mmm) Symbol HM : (4/m 2/m 2/m) |
| Grupa kosmiczna | I 4 1 /md |
| Komórka elementarna | a = 3,7845, c = 9,5143 [Å]; Z = 4 |
| Identyfikacja | |
| Masa formuły | 79,88 g/mol |
| Kolor | Czarny, czerwonawy do żółtawo brązowego, ciemnoniebieski, szary |
| Kryształowy zwyczaj | Piramidalny (kryształy mają kształt piramid), tabelaryczny (wymiary formy są cienkie w jednym kierunku). |
| Bliźniacze | Rzadko {112} |
| Łupliwość | Idealny na [001] i [011] |
| Pęknięcie | Podkonchoidalny |
| Wytrwałość | Kruchy |
| Twardość skali Mohsa | 5,5–6 |
| Połysk | Adamantyn do wspaniałego, metalicznego |
| Pasemko | blado żółtawobiała |
| Przezroczystość | Przezroczysty do prawie nieprzejrzystego |
| Środek ciężkości | 3,79-3,97 |
| Właściwości optyczne | Jednoosiowy (-), anomalnie dwuosiowy w głęboko zabarwionych kryształach |
| Współczynnik załamania światła | n omów = 2.561, n ε = 2.488 |
| Dwójłomność | = 0,073 |
| Pleochroizm | Słaby |
| Bibliografia | |
Anataz jest metastabilną mineralną formą dwutlenku tytanu (TiO 2 ). Minerał w naturalnych formach jest najczęściej spotykany jako czarne ciało stałe, chociaż czysty materiał jest bezbarwny lub biały. Znane są dwie inne naturalnie występujące mineralne formy TiO 2 , brukit i rutyl .
Anataz występuje zawsze jako małe, izolowane i ostro rozwinięte kryształy i podobnie jak termodynamicznie stabilny rutyl (częściej występujący polimorf dwutlenku tytanu) krystalizuje w układzie tetragonalnym . Anataz jest metastabilny we wszystkich temperaturach i ciśnieniach, przy czym polimorfem równowagi jest rutyl. Niemniej jednak anataz jest często pierwszą fazą dwutlenku tytanu, która powstaje w wielu procesach, ze względu na jego niższą energię powierzchniową , przy czym przemiana w rutyl zachodzi w podwyższonych temperaturach. Chociaż stopień symetrii jest taki sam dla fazy anatazu i rutylu, nie ma związku między kątami międzyfazowymi tych dwóch minerałów, z wyjątkiem strefy pryzmatu 45° i 90°. Wspólna piramida anatazu, równoległa do ścian, na których znajdują się doskonałe rozszczepienia, ma kąt ponad biegunową krawędzią 82°9', odpowiedni kąt rutylu wynosi 56°52½'. Z powodu tej bardziej stromej piramidy, w 1801 roku René Just Haüy nazwał minerał anataz — od greckiego anatasis („przedłużenie”), przy czym pionowa oś kryształów jest dłuższa niż w rutylu. Dodatkowe ważne różnice istnieją między cechami fizycznymi anatazu i rutylu: ten pierwszy jest mniej twardy (5,5-6 vs 6-6,5 Mohs ) i gęsty ( ciężar właściwy około 3,9 vs 4,2); anataz jest optycznie ujemny, podczas gdy rutyl jest dodatni; a jego połysk jest jeszcze silniejszy niż adamantynowy lub metalicznie-adamantynowy niż rutylu. Anataz jest polimorfem TiO 2 powstającym w niskiej temperaturze i występuje w niewielkich stężeniach w skałach magmowych i metamorficznych. Cienkie warstwy szkła powlekanego TiO 2 wykazują właściwości przeciwmgielne i samoczyszczące pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.
Kryształowy zwyczaj
Można wyróżnić dwa zwyczaje wzrostu kryształów anatazu. Częściej występuje jako proste ostre podwójne piramidy o kolorze od indygo do czarnego i stalowym połysku. Kryształy tego rodzaju są bogate w Le Bourg-d'Oisans w Dauphiné , gdzie one są związane z rock-kryształu, skalenia i aksynit w szczelinach w granicie i miki - łupków . Podobne kryształy, ale o mikroskopijnych rozmiarach, są szeroko rozpowszechnione w skałach osadowych , takich jak piaskowce , gliny i łupki , z których można je oddzielić, wypłukując lżejsze składniki sproszkowanej skały. Płaszczyzna (101) anatazu jest najbardziej stabilną termodynamicznie powierzchnią, a zatem jest najszerzej eksponowaną ścianką anatazu naturalnego i syntetycznego.
Kryształy drugiego typu mają liczne, ostrosłupowe powierzchnie, zwykle bardziej płaskie, a czasem pryzmatyczne; kolor od miodowo-żółtego do brązowego. Takie kryształy bardzo przypominają wyglądem ksenotime i rzeczywiście przez długi czas miały należeć do tego gatunku, stosując specjalną nazwę wiserine . Występują one przymocowane do ścianek szczeliny w gnejsów w Alpach , na Binnenthal niedaleko Brig w kantonie Valais , Szwajcaria , będąc znanym miejscowości. Znane są również naturalnie występujące pseudomorfy rutylu po anatazie.
Chociaż anataz nie jest fazą równowagi TiO 2 , jest stabilny w pobliżu temperatury pokojowej. W temperaturach od 550 do około 1000 °C anataz przekształca się w rutyl. Temperatura tej przemiany silnie zależy od zanieczyszczeń lub domieszek oraz od morfologii próbki.
Syntetyczny anataz
Ze względu na potencjalne zastosowanie jako półprzewodnik anataz jest często przygotowywany syntetycznie. Anataz krystaliczny można wytwarzać w laboratoriach metodami chemicznymi, takimi jak metoda zol-żel . Przykłady obejmują kontrolowane hydrolizę tetrachlorku tytanu (TiCU 4 ) lub tytanu etanolan . Często w takich procesach syntezy włącza się domieszki, aby kontrolować morfologię, strukturę elektronową i chemię powierzchni anatazu.
Nazwy alternatywne i przestarzałe
Inną powszechnie używaną nazwą tego minerału jest oktaedryt , nazwa, która rzeczywiście jest wcześniejsza niż anataz i jest nadawana ze względu na powszechny (ostry) ośmiościenny pokrój kryształów. Inne nazwy, obecnie przestarzałe, to oisanite i dauphinite, pochodzące ze znanej francuskiej miejscowości.
