La anatasa es una forma mineral metaestable de dióxido de titanio (TiO 2 ). El mineral en formas naturales se encuentra principalmente como un sólido negro, aunque el material puro es incoloro o blanco. Se conocen otras dos formas minerales naturales de TiO 2 , brookita y rutilo .
Anatasa | |
---|---|
General | |
Categoría | Minerales de óxido |
Fórmula (unidad de repetición) | TiO 2 |
Clasificación de Strunz | 4.DD.05 |
Sistema de cristal | Tetragonal |
Clase de cristal | Ditetragonal dipiramidal (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 | |
Masa de fórmula | 79,88 g / mol |
Color | Negro, rojizo a marrón amarillento, azul oscuro, gris |
Hábito de cristal | Piramidal (los cristales tienen forma de pirámides), tabular (las dimensiones de la forma son delgadas en una dirección). |
Hermanamiento | Raro en {112} |
Escote | Perfecto en [001] y [011] |
Fractura | Subconcoidal |
Tenacidad | Frágil |
Escala de Mohs de dureza | 5.5–6 |
Lustre | De adamantino a espléndido, metálico |
Racha | blanco amarillento pálido |
Diafanidad | Transparente a casi opaco |
Gravedad específica | 3,79–3,97 |
Propiedades ópticas | Uniaxial (-), anormalmente biaxial en cristales de colores profundos |
Índice de refracción | n ω = 2.561, n ε = 2.488 |
Birrefringencia | δ = 0.073 |
Pleocroísmo | Débil |
Referencias | [1] [2] [3] |
La anatasa siempre se encuentra como cristales pequeños, aislados y muy desarrollados , y al igual que el rutilo termodinámicamente estable (el polimorfo más común del dióxido de titanio), cristaliza en el 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 , con una transformación a rutilo que tiene lugar a temperaturas elevadas. [4] Aunque el grado de simetría es el mismo para las fases anatasa y rutilo, no existe relación entre los ángulos interfaciales de los dos minerales, excepto en la zona del prisma de 45 ° y 90 °. La pirámide común de anatasa, paralela a cuyas caras hay escisiones perfectas, tiene un ángulo sobre el borde polar de 82 ° 9 ', siendo el ángulo correspondiente de rutilo 56 ° 52½'. Debido a esta pirámide más empinada, en 1801 René Just Haüy nombró al mineral anatasa , del griego anatasis ("extensión"), siendo el eje vertical de los cristales más largo que en el rutilo. Existen diferencias importantes adicionales entre los caracteres físicos de anatasa y rutilo: el primero es menos duro (5,5 a 6 frente a 6 a 6,5 Mohs ) y denso ( gravedad específica de aproximadamente 3,9 frente a 4,2); la anatasa es ópticamente negativa mientras que el rutilo es positivo; y su brillo es aún más fuertemente adamantino o metálico-adamantino que el del rutilo. [5]
Hábito de cristal
Se pueden distinguir dos hábitos de crecimiento de los cristales de anatasa. El más común ocurre como pirámides dobles agudas simples con un color azul índigo a negro y un brillo acerado. Cristales de este tipo abundan en Le Bourg-d'Oisans en Dauphiné , donde se asocian con cristal de roca, feldespato y axinita en grietas en granito y mica - esquisto . Cristales similares, pero de tamaño microscópico, están ampliamente distribuidos en rocas sedimentarias , como areniscas , arcillas y pizarras , de las cuales pueden separarse lavando los componentes más ligeros de la roca en polvo. [5] El plano (101) de la anatasa es la superficie más estable termodinámicamente y, por lo tanto, es la faceta más expuesta en la anatasa natural y sintética. [6]
Los cristales del segundo tipo tienen numerosas caras piramidales desarrolladas, y suelen ser más planos o, a veces, de hábito prismático; el color es de amarillo miel a marrón. Tales cristales se parecen mucho en apariencia a xenotime y, de hecho, durante mucho tiempo se supuso que pertenecían a esta especie, y se les aplicó el nombre especial wiserine . Ocurren adheridos a las paredes de las grietas en los gneisses de los Alpes , siendo Binnenthal cerca de Brig en el cantón de Valais , Suiza , una localidad muy conocida. También se conocen los pseudomorfos de rutilo de origen natural después de la anatasa. [5]
Si bien la anatasa no es una fase de equilibrio del TiO 2 , es estable 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. [7]
Anatasa sintética
Debido a su posible aplicación como semiconductor, la anatasa a menudo se prepara sintéticamente. La anatasa cristalina se puede preparar en laboratorios mediante métodos químicos como el método sol-gel . Los ejemplos incluyen la hidrólisis controlada de tetracloruro de titanio (TiCl 4 ) o etóxido de titanio . A menudo, los dopantes se incluyen en dichos procesos de síntesis para controlar la morfología, la estructura electrónica y la química de la superficie de la anatasa. [8]
Nombres alternativos y obsoletos
Otro nombre comúnmente utilizado para este mineral es octaedrita , un nombre que, de hecho, es anterior a la anatasa, y se le dio debido al hábito octaédrico común (agudo) de los cristales. Otros nombres, ahora obsoletos, son oisanita y dauphinite, de la conocida localidad francesa. [5]
Ver también
- Lista de minerales
- Adularia
- Delustrante
Referencias
- ^ "Anatase" (PDF) . Manual de mineralogía : a través de geo.arizona.edu.
- ^ "Anatase" . Mindat.org .
- ^ "Anatase" . Webmineral.com . Consultado el 6 de junio de 2009 .
- ^ la transformación de anatasa a rutilo (ART) resumida en J. Mat. Sci.
- ^ a b c d 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 . 1 (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 919–920.
- ^ Assadi, MHN; Hanaor, DAH (2016). "Los efectos del dopaje con cobre sobre la actividad fotocatalítica en (101) planos de anatasa TiO 2: un estudio teórico" . Ciencia de superficies aplicadas . 387 : 682–689. arXiv : 1811.09157 . doi : 10.1016 / j.apsusc.2016.06.178 . S2CID 99834042 .
- ^ Hanaor, Dorian AH; Sorrell, Charles C. (2011). "Revisión de la transformación de fase de anatasa a rutilo" (PDF) . Revista de ciencia de materiales . 46 (4): 855–874. 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 morfología de anatasa TiO2 para química de superficie bien definida" (PDF) . Física Química Física Química . 20 (21): 14362–14373. doi : 10.1039 / C8CP01983E . PMID 29767182 .