Анастаз – титан диоксидінің тетрагондық кристалл түрі. Табиғатта қара түйірлерде кездеседі, UV сәулеленуде өзін-өзі тазартады. Игниттік және метаморфтық тау жыныстарында кездеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Титан диоксидінің минералды түрі
Mineral form of titanium dioxide
Анатаза – тетрагональды кристалдық құрылымы бар титан диоксидінің (TiO2) метастабильді минералды түрі. Таза күйде түссіз немесе ақ болғанымен, табиғатта анатаза әдетте қоспалардың болуына байланысты қара түсті қатты дене болып табылады. Титан диоксидінің табиғатта кездесетін басқа үш полиморфы (немесе минералды түрі) белгілі: брукит, акаогит және рутил, олардың ішінде рутил ең көп таралған және ең тұрақтысы. Анатаза салыстырмалы түрде төмен температурада пайда болады және магмалық және метаморфтық тау жыныстарында шағын мөлшерде кездеседі. TiO2-нің жұқа пленкасымен жабылған шыны ультракүлгін сәулелену кезінде тұманға қарсы және өздігінен тазартатын қасиеттерді көрсетеді. Анатаза әрқашан кішкентай, жеке және анық дамыған кристалдар түрінде кездеседі, рутил сияқты, тетрагональдық жүйеде кристалданады. Анатаза барлық температура мен қысымда метастабильді, ал рутил – тепе-теңдік полиморфы. Дегенмен, анатаза көптеген процестерде титан диоксидінің алғашқы фазасы болып табылады, себебі оның беткі энергиясы төмен, ал рутилге өту жоғары температурада жүзеге асады. Анатаза мен рутил фазаларының симметрия дәрежесі бірдей болғанымен, 45° және 90° призмалық аймақтан басқа, екі минералдың интерфейстік бұрыштары арасында ешқандай байланыс жоқ. Анатазаның кең таралған октаэдрлі кристалл түрі, төрт өте жақсы жарылу жазықтығымен, полярлық жиегі бойынша 82°9' бұрышқа ие, ал рутилдің октаэдрлері тек 56°52½' полярлық жиек бұрышына ие. Бұрыштың тік болуы анатаза кристалдарына рутилге қарағанда ұзын тік осьті және тар көрініс береді, бұл француз минералогі Рене Жюст Хауйді 1801 жылы минералды анатаза деп атауға алып келді, грек тіліндегі "анатазис" ("кеңейту") сөзінен. Анатаза мен рутилдің физикалық қасиеттерінде қосымша маңызды айырмашылықтар бар. Мысалы, анатаза Мосс шкаласы бойынша 5,5–6 (рутилде 6–6,5) қаттылығымен және төмен тығыздықпен (салмағы шамамен 3,9 рутилде 4,2) сипатталады. Сондай-ақ, анатаза оптикалық жағынан теріс, ал рутил – оң. Анатаза рутилге қарағанда күштірек алмазды немесе металл алмазды жылтырлыққа ие.
Anatase is a metastable mineral form of titanium dioxide (TiO2) with a tetragonal crystal structure. Although colorless or white when pure, anatase in nature is usually a black solid due to impurities. Three other polymorphs (or mineral forms) of titanium dioxide are known to occur naturally: brookite, akaogiite, and rutile, with rutile being the most common and most stable of the bunch. Anatase is formed at relatively low temperatures and found in minor concentrations in igneous and metamorphic rocks. Glass coated with a thin film of TiO2 shows antifogging and self cleaning properties under ultraviolet radiation. Anatase is always found as small, isolated, and sharply developed crystals, and like rutile, it crystallizes in a tetragonal system. Anatase is metastable at all temperatures and pressures, with rutile being the equilibrium polymorph. Nevertheless, anatase is often the first titanium dioxide phase to form in many processes due to its lower surface energy, with a transformation to rutile taking place at elevated temperatures. Although the degree of symmetry is the same for both anatase and rutile phases, there is no relation between the interfacial angles of the two minerals, except in the prism zone of 45° and 90°. The common octahedral crystal habit of anatase, with four perfect cleavage planes, has an angle over its polar edge of 82°9', whereas rutile octahedra only has a polar edge angle of 56°52½'. The steeper angle gives anatase crystals a longer vertical axis and skinnier appearance than rutile, which led French mineralogist René Just Haüy to name the mineral anatase in 1801, from the Greek anatasis ("extension"). Additional important differences exist between the physical characters of anatase and rutile. For example, anatase is less hard (5.5–6 vs. 6–6.5 on the Mohs scale) and less dense (specific gravity about 3.9 vs. 4.2) than rutile. Anatase is also optically negative, whereas rutile is optically positive. Anatase has a more strongly adamantine or metallic adamantine luster than that of rutile as well.
Кристалл әдет
Анатаз кристалдарының екі өсу түрі ерекшеленеді. Көбінесе қара-көк түстен қара түске дейін боялған, болаттай жылтырлы қарапайым өткір сегізжақ кристалдар түрінде кездеседі. Осындай кристалдар Францияның Дофине аймағындағы Ле-Бург-д'Озан жерінде көптеп табылады, олар граниті мен слюдалық тақталы тастардағы жарықтарда тау кристаллы, дала шпаттары және аксинитпен қатар кездеседі. Микроскопиялық өлшемдегі ұқсас кристалдар құмтастар, саз және тақталы тастар сияқты шөгінді жыныстарда кеңінен тараған, олардан ұнтақталған жыныстың жеңіл құрамдас бөліктерін жуу арқылы бөліп алуға болады. Екінші типтегі кристалдар көптеген пирамидалық жақтарымен сипатталады, олар көбінесе жалпақ немесе кейде призма тәрізді болып келеді. Олардың түсі баллы сарыдан қоңырға дейін өзгереді. Мұндай кристалдар сыртқы түрімен ксенотим минералына өте ұқсас және тарихи тұрғыдан ксенотимнің ерекше түрі саналған, оны визерин деп атаған. Олар Альп тауларындағы гнейстердегі жарықтардың қабырғаларына бекітілген, Швейцарияның Валей кантонындағы Бриг қаласына жақын орналасқан Биннентал аймағында кеңінен таралған.
Two growth habits of anatase crystals may be distinguished. The more common occurs as simple acute octahedra with an indigo blue to black color and steely luster. Crystals of this kind are abundant at Le Bourg d'Oisans in Dauphiné, France, where they are associated with rock crystal, feldspar, and axinite in crevices in granite and mica schist. Similar crystals of microscopic size are widely distributed in sedimentary rocks such as sandstones, clays, and slates, from which they may be separated by washing away the lighter constituents of the powdered rock. Crystals of the second type have numerous pyramidal faces developed, and they are usually flatter or sometimes prismatic in habit. Their color is honey yellow to brown. Such crystals closely resemble the mineral xenotime in appearance and were historically thought to be a special form of xenotime, termed wiserine. They occur attached to the walls of crevices in gneisses in the Alps, a well known locality being the Binnenthal near Brig in canton Valais, Switzerland.
Синтетикалық анатаза
Жартылай өткізгіш ретінде қолдану мүмкіндігіне байланысты анатаз көбінесе синтетикалық жолмен дайындалады. Кристалдық анатаз химиялық әдістер арқылы, мысалы, золь-гель процесі арқылы зертханаларда дайындалуы мүмкін. Бұл титан тетрахлоридінің (TiCl4) немесе титан этиоксидінің бақыланатын гидролизі арқылы іске асырылуы мүмкін. Анатаз үлгісінің морфологиясын, электрондық құрылымын және беттік химиясын бақылау үшін мұндай синтез процестеріне көбінесе қоспалар (допанттар) енгізіледі.
Due to its potential application as a semiconductor, anatase is often prepared synthetically. Crystalline anatase can be prepared in laboratories by chemical methods such as the sol gel process. This might be done through controlled hydrolysis of titanium tetrachloride (TiCl4) or titanium ethoxide. Often dopants are included in such synthesis processes to control the morphology, electronic structure, and surface chemistry of an anatase sample.
Балама және ескірген атаулар
Анатаз үшін тағы бір жиі қолданылатын атау – октаэдрит, ол анатаздан бұрын пайда болған және кристалдардың көбінесе (сүйір) октаэдр пішінімен байланысты қойылған. Басқа ескірген атаулар – оисанит және дофинит, олар Францияның Дофине аймағындағы Ле-Бург-д'Уазанс деген танымал жер-сипаттық атауынан шыққан.
Another name commonly in use for anatase is octahedrite, which is earlier than anatase and given because of the common (acute) octahedral habit of the crystals. Other names, now obsolete, are oisanite and dauphinite, from the well known French locality of Le Bourg d'Oisans in Dauphiné.