Anatasa
| Anatasa | |
|---|---|
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| General | |
| Categoría | Minerales de óxido |
| Fórmula (unidad repetitiva) | TiO2 |
| Símbolo IMA | Hormiga [1] |
| Clasificación de Strunz | 4.DD.05 |
| Sistema de cristal | Tetragonal |
| Clase de cristal | Pirámide ditetragonal (4/mmm) Símbolo HM : (4/m 2/m 2/m) |
| Grupo espacial | Yo 4 1 /amd |
| Celda unitaria | a = 3,7845, c = 9,5143 [Å]; Z = 4 |
| Identificación | |
| Fórmula de masa | 79,88 g/mol |
| Color | Negro, marrón rojizo a amarillento, azul oscuro, gris. |
| Hábito de cristal | Piramidal (los cristales tienen forma de pirámide), tabular (las dimensiones de la forma son delgadas en una dirección). |
| Hermanamiento | Raro en {112} |
| Escisión | Perfecto en [001] y [011] |
| Fractura | Subconcoideo |
| Tenacidad | Frágil |
| Dureza en la escala de Mohs | 5.5–6 |
| Lustre | Adamantino a espléndido, metálico. |
| Racha | Blanco amarillento pálido |
| Diafanidad | Transparente a casi opaco |
| Peso específico | 3,79–3,97 |
| Propiedades ópticas | Uniaxial (−), anómalamente biaxial en cristales de colores profundos |
| Índice de refracción | nω = 2,561, nε = 2,488 |
| Birrefringencia | δ = 0,073 |
| Pleocroísmo | Débil |
| Referencias | [2] [3] [4] |
La anatasa es una forma mineral metaestable del dióxido de titanio (TiO 2 ) con una estructura cristalina tetragonal . Aunque es incolora o blanca cuando está pura, la anatasa en la naturaleza suele ser un sólido negro debido a las impurezas. Se sabe que existen otros tres polimorfos (o formas minerales) del dióxido de titanio en la naturaleza: brookita , akaogiita y rutilo , siendo el rutilo el más común y el más estable del grupo. La anatasa se forma a temperaturas relativamente bajas y se encuentra en concentraciones menores en rocas ígneas y metamórficas . [5] El vidrio recubierto con una película fina de TiO 2 muestra propiedades antivaho y autolimpiantes bajo radiación ultravioleta . [6]
La anatasa siempre se encuentra como cristales pequeños, aislados y muy desarrollados , y al igual que el rutilo, cristaliza en un sistema tetragonal . La anatasa es metaestable a todas las temperaturas y presiones, siendo el rutilo el polimorfo de equilibrio. Sin embargo, la anatasa es a menudo la primera fase de dióxido de titanio que se forma en muchos procesos debido a su menor energía superficial , y la transformación a rutilo tiene lugar a temperaturas elevadas. [7] Aunque el grado de simetría es el mismo para las fases de anatasa y rutilo, no existe relación entre los ángulos interfaciales de los dos minerales, excepto en la zona prismática de 45° y 90°. El hábito cristalino octaédrico común de la anatasa, con cuatro planos de clivaje perfectos , tiene un ángulo sobre su borde polar de 82°9', mientras que los octaedros de rutilo solo tienen un ángulo de borde polar de 56°52½'. El ángulo más pronunciado da a los cristales de anatasa un eje vertical más largo y una apariencia más delgada que el rutilo. Existen otras diferencias importantes entre los caracteres físicos de la anatasa y el rutilo. Por ejemplo, la anatasa es menos dura (5,5-6 frente a 6-6,5 en la escala de Mohs ) y menos densa ( gravedad específica de aproximadamente 3,9 frente a 4,2) que el rutilo. La anatasa también es ópticamente negativa , mientras que el rutilo es ópticamente positiva. La anatasa también tiene un brillo adamantino o metálico -adamantino más marcado que el del rutilo. [8]
Nomenclatura
El nombre moderno fue introducido por René Just Haüy en 1801, pero el mineral ya se conocía y describía antes. Deriva del griego antiguo : ἀνάτασις 'estirarse', porque los cristales se estiran a lo largo de un eje en comparación con otros bipiramidales. [9]
Otro nombre que se utiliza comúnmente para la anatasa es octaedrita , que es anterior a la anatasa y fue dado por Horace Bénédict de Saussure [9] debido al hábito octaédrico común (agudo) de los cristales. Otros nombres, ahora obsoletos, son oisanita (por Jean-Claude Delamétherie ) y dauphinita , de la conocida localidad francesa de Le Bourg-d'Oisans en Dauphiné . [8]
Hábito de cristal
Se pueden distinguir dos hábitos de crecimiento de los cristales de anatasa. El más común se presenta como octaedros agudos simples con un color azul índigo a negro y brillo acerado. Los cristales de este tipo son abundantes en Le Bourg-d'Oisans en Dauphiné, Francia , donde están asociados con cristal de roca, feldespato y axinita en grietas en granito y esquisto de mica . Cristales similares de tamaño microscópico están ampliamente distribuidos en rocas sedimentarias como areniscas , arcillas y pizarras , de las que pueden separarse lavando los componentes más ligeros de la roca en polvo. [8] El plano (101) de la anatasa es la superficie termodinámicamente más estable y, por lo tanto, la faceta más expuesta en la anatasa natural y sintética. [10]
Los cristales del segundo tipo tienen numerosas caras piramidales desarrolladas y suelen ser más planos o, a veces, prismáticos. Su color va del amarillo miel al marrón. Estos cristales se parecen mucho al mineral xenotima en apariencia y, históricamente, se pensaba que eran una forma especial de xenotima, denominada wiserina . Se encuentran adheridos a las paredes de las grietas de los gneises de los Alpes , siendo una localidad muy conocida el Binnenthal, cerca de Brig, en el cantón de Valais , Suiza . [8]
Si bien la anatasa no es una fase de equilibrio del TiO 2 , es metaestable cerca de la temperatura ambiente. A temperaturas entre 550 y aproximadamente 1000 °C, la anatasa se convierte en rutilo. La temperatura de esta transformación depende en gran medida de las impurezas o dopantes , así como de la morfología de la muestra. [11]
Anatasa sintética
Debido a su posible aplicación como semiconductor , la anatasa se suele preparar sintéticamente. La anatasa cristalina se puede preparar en laboratorios mediante métodos químicos como el proceso sol-gel . Esto se puede hacer mediante la hidrólisis controlada de tetracloruro de titanio (TiCl 4 ) o etóxido de titanio . A menudo se incluyen dopantes en dichos procesos de síntesis para controlar la morfología, la estructura electrónica y la química de la superficie de una muestra de anatasa. [12]
Véase también
Referencias
- ^ Warr, LN (2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC". Revista Mineralógica . 85 (3): 291–320. Código Bibliográfico :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
- ^ "Anatase" (PDF) . Manual de mineralogía – vía geo.arizona.edu.
- ^ "Anatasa". Mindat.org .
- ^ "Anatasa". Webmineral.com . Consultado el 6 de junio de 2009 .
- ^ Página 419 Deer, Howie y Zussman "Una introducción a los minerales formadores de rocas" ISBN 0 582 44210 9
- ^ Wang, Rong; Hashimoto, Kazuhito; Fujishima, Akira; Chikuni, Makota; Kojima, Eiichi; Kitamura, Atsushi; Shimohigoshi, Mitsuhide; Watanabe, Toshiya (julio de 1997). "Superficies anfifílicas inducidas por la luz". Naturaleza . 388 (6641): 431–432. Código Bib : 1997Natur.388..431W. doi : 10.1038/41233 . S2CID 4417645.
- ^ Hanaor, Dorian AH; Sorrell, Charles C. (2011). "Revisión de la transformación de la fase de anatasa a rutilo". Journal of Materials Science . 46 (4): 855–874. Bibcode :2011JMatS..46..855H. doi : 10.1007/s10853-010-5113-0 . S2CID 97190202.
- ^ abcd Una o más de las oraciones anteriores incorporan texto de una publicación que ahora es de dominio público : Spencer, Leonard James (1911). "Anatase". En Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica . Vol. 1 (11.ª ed.). Cambridge University Press. págs. 919–920.
- ^ ab Dana, James Dwight (1868). Un sistema de mineralogía. págs. XXXI y 162.
- ^ Assadi, MHN; Hanaor, DAH (2016). "Los efectos del dopaje con cobre en la actividad fotocatalítica en (101) planos de anatasa TiO2: un estudio teórico". Applied Surface Science . 387 : 682–689. arXiv : 1811.09157 . Código Bibliográfico :2016ApSS..387..682A. doi :10.1016/j.apsusc.2016.06.178. S2CID 99834042.
- ^ Hanaor, Dorian AH; Sorrell, Charles C. (febrero de 2011). "Revisión de la transformación de la fase de anatasa a rutilo" (PDF) . Journal of Materials Science . 46 (4): 855–874. Bibcode :2011JMatS..46..855H. doi :10.1007/s10853-010-5113-0. S2CID 97190202.
- ^ Jeantelot, Gabriel; Ould-Chikh, Samy; Sofack-Kreutzer, Julien; Abou-Hamad, Edy; Anjum, Dalaver H.; Lopatin, Sergei; Harb, Moussab; Cavallo, Luigi; Basset, Jean-Marie (2018). "Control de la morfología de la anatasa TiO2 para una química de superficie bien definida". Química física Química Física . 20 (21): 14362–14373. Bibcode :2018PCCP...2014362J. doi : 10.1039/C8CP01983E . hdl : 10754/627938 . PMID 29767182.
