WikiDer > Анатас

Anatase
Анатас
Анатас Ойсанс.jpg
Общий
КатегорияОксидные минералы
Формула
(повторяющийся блок)		TiO2
Классификация Струнца4.DD.05
Кристаллическая системаТетрагональный
Кристалл классДитетрагональный дипирамидальный (4 / ммм)
Символ HM: (4 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группая41/ драм
Ячейкаа = 3,7845, с = 9,5143 [Å]; Z = 4
Идентификация
Формула массы79,88 г / моль
ЦветЧерный, от красноватого до желтовато-коричневого, темно-синий, серый
Хрустальная привычкаПирамидальная (кристаллы имеют форму пирамид), табличная (размеры формы тонкие в одном направлении).
TwinningРедко на {112}
РасщеплениеИдеально на [001] и [011]
ПереломСубконхоидальный
УпорствоХрупкий
Шкала Мооса твердость5.5–6
БлескАдамантин до блестящего металлического
Полосабледно-желтовато-белый
ПрозрачностьОт прозрачного до почти непрозрачного
Удельный вес3.79–3.97
Оптические свойстваОдноосный (-), аномально двухосный в глубоко окрашенных кристаллах
Показатель преломленияпω = 2,561, пε = 2.488
Двулучепреломлениеδ = 0,073
ПлеохроизмСлабый
Рекомендации[1][2][3]

Анатас это метастабильный минеральная форма оксид титана (TiO2). Минерал в природных формах чаще всего встречается в виде твердого вещества черного цвета, хотя чистый материал является бесцветным или белым. Две другие природные минеральные формы TiO2 известны, Brookite и рутил.

Анатаз всегда бывает маленьким, изолированным и резко развитым. кристаллы, и, как термодинамически стабильный рутил (более часто встречающийся полиморф диоксида титана), он кристаллизуется в тетрагональная система. Анатаз является метастабильным при всех температурах и давлениях, причем рутил является равновесным полиморфом. Тем не менее, анатаз часто является первой фазой диоксида титана, которая образуется во многих процессах из-за его более низкой поверхностная энергия, с превращением в рутил, происходящим при повышенных температурах.[4] Хотя степень симметрии одинакова для фаз анатаза и рутила, нет никакой связи между межфазными углами двух минералов, за исключением призматической зоны 45 ° и 90 °. Общая пирамида из анатаза, параллельная граням которой есть совершенные сколы, имеет угол над полярным краем 82 ° 9 ', соответствующий угол рутила составляет 56 ° 52½'. Из-за этой более крутой пирамиды в 1801 г. Рене Жюст Хаю назвал минерал анатаз - от Греческий анатаз («растяжение»), причем вертикальная ось кристаллов длиннее, чем у рутила. Между физическими характеристиками анатаза и рутила существуют дополнительные важные различия: первый менее твердый (5,5–6 против 6–6,5). Моос) и плотный (удельный вес примерно 3,9 против 4,2); анатаз оптически отрицательный тогда как рутил положительный; и его блеск еще сильнее адамантин или металло-адамантин, чем рутил.[5]

Хрустальная привычка

Шаровидная химическая модель кристалла анатаза
Расширенная часть решетки анатаза.

Два роста привычки кристаллов анатаза. Чаще встречается в виде простых острых двойных пирамид цвета от индиго-синего до черного со стальным блеском. Кристаллов такого типа много в Le Bourg-d'Oisans в Дофине, где они ассоциируются с горным хрусталем, полевой шпат, и аксинит в трещинах в гранит и слюда-сланец. Подобные кристаллы, но микроскопических размеров, широко распространены в осадочные породы, Такие как песчаники, глины, и сланцы, от которого они могут быть отделены путем смывания более легких составляющих порошкообразной породы.[5] Плоскость (101) анатаза является наиболее термодинамически стабильной поверхностью и, таким образом, является наиболее широко открытой гранью природного и синтетического анатаза.[6]

Кристаллы второго типа имеют многочисленные развитые пирамидальные грани, обычно более плоские или иногда призматические; цвет от медово-желтого до коричневого. Такие кристаллы очень похожи на ксенотайм по внешнему виду и, действительно, долгое время считались принадлежащими этому виду, особое название мудрый применяется к ним. Встречаются они прикрепленными к стенкам щелей в гнейсы из Альпы, то Binnenthal возле Бриг в кантоне Вале, Швейцария, являясь известным населенным пунктом. Известны также встречающиеся в природе псевдоморфозы рутила по анатазу.[5]

Хотя анатаз не является равновесной фазой TiO2, он стабилен при комнатной температуре. При температуре от 550 до 1000 ° C анатаз превращается в рутил. Температура этого превращения сильно зависит от примесей или легирующих добавок, а также от морфологии образца.[7]

Синтетический анатаз

Из-за его потенциального применения в качестве полупроводника анатаз часто получают синтетическим путем. Кристаллический анатаз можно получить в лабораториях химическими методами, такими как золь-гель метод. Примеры включают контролируемый гидролиз тетрахлорид титана (TiCl4) или же этоксид титана. Часто легирующие добавки включают в такие процессы синтеза, чтобы контролировать морфологию, электронную структуру и химию поверхности анатаза.[8]

Альтернативные и устаревшие имена

Другое название, обычно используемое для этого минерала, - октаэдрит, название, которое, действительно, предшествует анатазу и дано из-за общей (острой) октаэдрической формы кристаллов. Другие названия, ныне устаревшие, - это ойзанит и дофинит из хорошо известной французской местности.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Анатасе» (PDF). Справочник по минералогии - через geo.arizona.edu.
  2. ^ «Анатасе». Mindat.org.
  3. ^ «Анатасе». Webmineral.com. Получено 2009-06-06.
  4. ^ Превращение анатаза в рутил (ART), как описано в J. Mat. Sci.
  5. ^ а б c d Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в всеобщее достояние: Спенсер, Леонард Джеймс (1911). "Анатас". В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия. 1 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. С. 919–920.
  6. ^ Ассади, MHN; Ханаор, ДАХ (2016). «Влияние легирования медью на фотокаталитическую активность на плоскостях (101) анатаза TiO 2: теоретическое исследование». Прикладная наука о поверхности. 387: 682–689. arXiv:1811.09157. Дои:10.1016 / j.apsusc.2016.06.178. S2CID 99834042.
  7. ^ Hanaor, Dorian A.H .; Соррелл, Чарльз С. (2011). «Обзор превращения анатаза в фазовое превращение рутила» (PDF). Журнал материаловедения. 46 (4): 855–874. Дои:10.1007 / s10853-010-5113-0. S2CID 97190202.
  8. ^ Жантело, Габриэль; Ульд-Чих, Сами; Софак-Кройцер, Жюльен; Абу-Хамад, Эди; Anjum, Dalaver H .; Лопатин, Сергей; Харб, Муссаб; Кавалло, Луиджи; Бассет, Жан-Мари (2018). «Контроль морфологии анатаза TiO2 для четко определенной химии поверхности» (PDF). Физическая химия Химическая физика. 20 (21): 14362–14373. Дои:10.1039 / C8CP01983E. PMID 29767182.