Анатас

Анатас
Анатас
Общий
Категория	Оксидные минералы
Формула ; (повторяющаяся единица)	ТиО 2
Имеет символ IMA.	Муравей
Классификация Штрунца	4.ДД.05
Кристаллическая система	четырехугольный
Кристаллический класс	Дитетрагональная дипирамидальная (4/ммм) ; Символ HM : (4/м 2/м 2/м)
Космическая группа	Я 4 1 / драм
Элементарная ячейка	а = 3,7845, с = 9,5143 [Å]; З = 4
Идентификация
Формула массы	79.88 g/mol
Цвет	Черный, от красноватого до желтовато-коричневого, темно-синий, серый
Кристальная привычка	Пирамидальные (кристаллы имеют форму пирамиды), таблитчатые (размеры формы тонкие в одном направлении).
Твиннинг	Редкое — это {112}
Расщепление	Идеально подходит для [001] и [011]
Перелом	субконхоидальный
упорство	хрупкий
шкала Мооса твердость	5.5–6
Блеск	Бриллиантовый блеск, металлик
Полоса	Бледно-желтовато-белый
прозрачность	От прозрачного до почти непрозрачного
Удельный вес	3.79–3.97
Оптические свойства	Одноосный (-), аномально двуосный в глубоко окрашенных кристаллах.
Показатель преломления	n ω = 2,561, n ε = 2,488
Двойное лучепреломление	δ = 0,073
Плеохроизм	Слабый
Ссылки

Анатаз представляет собой метастабильную минеральную форму диоксида титана (TiO ₂ ) с тетрагональной кристаллической структурой. Хотя чистый анатаз бесцветен или бел, в природе он обычно представляет собой черное твердое вещество из-за примесей. Известно, что три другие полиморфные модификации (или минеральные формы) диоксида титана встречаются в природе: брукит , акаогит и рутил , причем рутил является наиболее распространенным и наиболее стабильным из них. Анатаз образуется при относительно низких температурах и в незначительных концентрациях встречается в магматических и метаморфических породах. ^[5] Стекло, покрытое тонкой пленкой TiO _2, проявляет противозапотевания и самоочищения свойства под действием ультрафиолетового излучения. ^[6]

Анатаз всегда встречается в виде мелких, изолированных и резко развитых кристаллов и, как и рутил, кристаллизуется в тетрагональной системе . Анатаз метастабилен при всех температурах и давлениях, причем равновесным полиморфом является рутил. Тем не менее, анатаз часто является первой фазой диоксида титана, образующейся во многих процессах из-за его более низкой поверхностной энергии , при этом превращение в рутил происходит при повышенных температурах. ^[7] Хотя степень симметрии одинакова как для анатаза, так и для рутиловой фазы, между межфазными углами двух минералов нет никакой связи, за исключением зоны призмы 45 ° и 90 °. Обычный октаэдрический кристалл анатаза с четырьмя идеальными плоскостями спайности имеет угол над полярным краем 82 ° 9 ', тогда как рутиловые октаэдры имеют только угол полярного края 56 ° 52½ '. Более крутой угол придает кристаллам анатаза более длинную вертикальную ось и более тонкий внешний вид, чем у рутила, что побудило французского минералога Рене Жюста Гаюи назвать минерал анатаз в 1801 году от греческого anatasis («расширение»). Существуют дополнительные важные различия между физическими свойствами анатаза и рутила. Например, анатаз менее тверд (5,5–6 против 6–6,5 по шкале Мооса ) и менее плотен ( удельный вес около 3,9 против 4,2), чем рутил. Анатаз также оптически отрицателен , тогда как рутил оптически положителен. имеет более сильный адамантиновый или металло -адамантиновый блеск , чем рутил. Анатаз также ^[8]

Кристальная привычка

Можно выделить два типа роста кристаллов анатаза. Чаще встречаются простые острые октаэдры цвета от индиго до черного и стального блеска. Кристаллы этого типа в изобилии встречаются в Ле-Бур-д'Уазан в Дофине, Франция , где они связаны с горным хрусталем, полевым шпатом и аксинитом в трещинах гранитных и слюдяных сланцев . Подобные кристаллы микроскопических размеров широко распространены в осадочных породах, таких как песчаники , глины и сланцы , от которых их можно отделить путем вымывания более легких компонентов порошкообразной породы. ^[8] Плоскость (101) анатаза является наиболее термодинамически стабильной поверхностью и, следовательно, наиболее широко открытой гранью природного и синтетического анатаза. ^[9]

Кристаллы второго типа имеют развитые многочисленные пирамидальные грани, обычно более плоские, иногда призматические. Цвет их от медово-желтого до коричневого. Такие кристаллы по внешнему виду очень напоминают минерал ксенотим и исторически считались особой формой ксенотима, называемой визирин . Они встречаются прикрепленными к стенкам расщелин гнейсов в Альпах , известным местом является Бинненталь недалеко от Брига в кантоне Вале , Швейцария . ^[8]

Хотя анатаз не является равновесной фазой TiO ₂ , он метастабилен при температуре около комнатной. При температуре от 550 до примерно 1000 °C анатаз превращается в рутил. Температура этого превращения сильно зависит от примесей или легирующих добавок , а также от морфологии образца. ^[10]

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-процесс . Этого можно добиться путем контролируемого гидролиза тетрахлорида титана (TiCl ₄ ) или этоксида титана . Часто в такие процессы синтеза включаются легирующие примеси для контроля морфологии, электронной структуры и химии поверхности образца анатаза. ^[11]

Альтернативные и устаревшие названия

Другое название, обычно используемое для анатаза, — октаэдрит , более раннее, чем анатаз, и данное из-за общей (острой) октаэдрической формы кристаллов. Другие названия, ныне устаревшие, — уазанит и дофинит , происходящие из известного французского местонахождения Ле Бур-д'Уазан в Дофине . ^[8]

См. также

Черные кристаллы анатаза на дымчатом кварце.

Ссылки

^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
^ «Анатаз» (PDF) . Справочник по минералогии – через geo.arizona.edu.
^ «Анатас» . Mindat.org .
^ «Анатас» . Вебминерал.com . Проверено 6 июня 2009 г.
^ Страница 419 Дир, Хоуи и Зуссман «Введение в породообразующие минералы» ISBN 0 582 44210 9
^ Ацуши; Ватанабэ, Тошия (июль 1997 ) Ван, Ронг; Фуджисима, Акира ; . , Китамура , Кодзима г. : 431–432 Бибкод : 1997Natur.388..431W . doi : 10.1038 . . 41233 /
^ Ханаор, Дориан А.Х.; Соррелл, Чарльз К. (2011). «Обзор фазового превращения анатаза в рутил» . Журнал материаловедения . 46 (4): 855–874. Бибкод : 2011JMatS..46..855H . дои : 10.1007/s10853-010-5113-0 . S2CID 97190202 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Спенсер, Леонард Джеймс (1911). « Анатасий ». В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 1 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 919–920.
^ Ассади, MHN; Ханаор, ДАХ (2016). «Влияние легирования медью на фотокаталитическую активность в плоскостях (101) анатаза TiO 2: теоретическое исследование» . Прикладная наука о поверхности . 387 : 682–689. arXiv : 1811.09157 . Бибкод : 2016ApSS..387..682A . дои : 10.1016/j.apsusc.2016.06.178 . S2CID 99834042 .
^ Ханаор, Дориан А.Х.; Соррелл, Чарльз К. (февраль 2011 г.). «Обзор фазового превращения анатаза в рутил» (PDF) . Журнал материаловедения . 46 (4): 855–874. Бибкод : 2011JMatS..46..855H . дои : 10.1007/s10853-010-5113-0 . S2CID 97190202 .
^ Жантело, Габриэль; Ульд-Чих, Сами; Софак-Крейцер, Жюльен; Абу-Хамад, Эди; Анджум, Далавер Х.; Лопатин, Сергей; Харб, Муссаб; Кавалло, Луиджи; Бассет, Жан-Мари (2018). «Контроль морфологии анатаза TiO2 для четко определенного химического состава поверхности» . Физическая химия Химическая физика . 20 (21): 14362–14373. Бибкод : 2018PCCP...2014362J . дои : 10.1039/C8CP01983E . hdl : 10754/627938 . ПМИД 29767182 .

[1] Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .

[HBM-2] «Анатаз» (PDF) . Справочник по минералогии – через geo.arizona.edu.

[Mindat-3] «Анатас» . Mindat.org .

[Webmin-4] «Анатас» . Вебминерал.com . Проверено 6 июня 2009 г.

[5] Страница 419 Дир, Хоуи и Зуссман «Введение в породообразующие минералы» ISBN 0 582 44210 9

[6] Ацуши; Ватанабэ, Тошия (июль 1997 ) Ван, Ронг; Фуджисима, Акира ; . , Китамура , Кодзима г. : 431–432 Бибкод : 1997Natur.388..431W . doi : 10.1038 . . 41233 /

[7] Ханаор, Дориан А.Х.; Соррелл, Чарльз К. (2011). «Обзор фазового превращения анатаза в рутил» . Журнал материаловедения . 46 (4): 855–874. Бибкод : 2011JMatS..46..855H . дои : 10.1007/s10853-010-5113-0 . S2CID 97190202 .

[EB1911-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Спенсер, Леонард Джеймс (1911). « Анатасий ». В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 1 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 919–920.

[9] Ассади, MHN; Ханаор, ДАХ (2016). «Влияние легирования медью на фотокаталитическую активность в плоскостях (101) анатаза TiO 2: теоретическое исследование» . Прикладная наука о поверхности . 387 : 682–689. arXiv : 1811.09157 . Бибкод : 2016ApSS..387..682A . дои : 10.1016/j.apsusc.2016.06.178 . S2CID 99834042 .

[10] Ханаор, Дориан А.Х.; Соррелл, Чарльз К. (февраль 2011 г.). «Обзор фазового превращения анатаза в рутил» (PDF) . Журнал материаловедения . 46 (4): 855–874. Бибкод : 2011JMatS..46..855H . дои : 10.1007/s10853-010-5113-0 . S2CID 97190202 .

[11] Жантело, Габриэль; Ульд-Чих, Сами; Софак-Крейцер, Жюльен; Абу-Хамад, Эди; Анджум, Далавер Х.; Лопатин, Сергей; Харб, Муссаб; Кавалло, Луиджи; Бассет, Жан-Мари (2018). «Контроль морфологии анатаза TiO2 для четко определенного химического состава поверхности» . Физическая химия Химическая физика . 20 (21): 14362–14373. Бибкод : 2018PCCP...2014362J . дои : 10.1039/C8CP01983E . hdl : 10754/627938 . ПМИД 29767182 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]