La cristobalita es un polimorfo mineral de sílice que se forma a muy altas temperaturas. Se utiliza en odontología como componente de materiales de impresión de alginato , así como para hacer modelos de dientes. [6]
Cristobalita | |
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General | |
Categoría | Mineral de óxido , grupo de cuarzo |
Fórmula (unidad de repetición) | SiO 2 |
Clasificación de Strunz | 4.DA.15 |
Clasificación de Dana | 75.1.1.1 |
Sistema de cristal | Tetragonal |
Clase de cristal | Trapezoédrico (422) |
Grupo espacial | P 4 1 2 1 2, P 4 3 2 1 2 |
Celda unitaria | a = 4,9709 (1) Å, c = 6,9278 (2) Å; Z = 4 (α politipo) |
Estructura | |
Jmol (3D) | Imagen interactiva |
Identificación | |
Color | Incoloro, blanco |
Hábito de cristal | Octaedros o esferulitas de hasta varios cm de tamaño |
Hermanamiento | el {111} |
Fractura | Concoidal |
Tenacidad | Frágil |
Escala de Mohs de dureza | 6–7 |
Lustre | Vítreo |
Racha | blanco |
Diafanidad | Transparente |
Gravedad específica | 2.32–2.36 |
Propiedades ópticas | Uniaxial (-) |
Índice de refracción | n ω = 1,487 n ε = 1,484 |
Birrefringencia | 0,003 |
Pleocroísmo | Ninguno |
Punto de fusion | 1713 ° C (β) [1] |
Referencias | [2] [3] [4] [5] |
Tiene la misma fórmula química que el cuarzo , SiO 2 , pero una estructura cristalina distinta. Tanto el cuarzo como la cristobalita son polimorfos con todos los miembros del grupo del cuarzo, que también incluye coesita , tridimita y estishovita . La cristobalita se encuentra en forma de octaedros blancos o esferulitas en rocas volcánicas ácidas y en depósitos de diatomeas convertidos en la Formación Monterey del estado estadounidense de California y áreas similares. La cristobalita es estable solo por encima de 1470 ° C, pero puede cristalizar y persistir de manera metaestable a temperaturas más bajas. Lleva el nombre del Cerro San Cristóbal en el municipio de Pachuca , Hidalgo , México .
La persistencia de cristobalita fuera de su rango de estabilidad termodinámica ocurre porque la transición de cristobalita a cuarzo o tridimita es "reconstructiva", requiriendo romper y reformar la estructura de sílice . Estos marcos están compuestos de tetraedros de Si O 4 en los que cada átomo de oxígeno se comparte con un tetraedro vecino, de modo que la fórmula química de la sílice es Si O 2 . La ruptura de estos enlaces necesarios para convertir la cristobalita en tridimita y cuarzo requiere una energía de activación considerable y puede que no suceda en un marco de tiempo humano. Los silicatos de estructura también se conocen como tectosilicatos .
Hay más de una forma del marco cristobalita. A altas temperaturas, la estructura es cúbica , Fd 3 m, No. 227, símbolo de Pearson cF104 . [7] Una forma tetragonal de cristobalita (P4 1 2 1 2, No. 92, símbolo de Pearson tP12 [8] ) ocurre al enfriarse por debajo de aproximadamente 250 ° C a presión ambiente y está relacionada con la forma cúbica por una inclinación estática del tetraedros de sílice en el marco. Esta transición se llama diversamente bajo-alto otransición. Puede denominarse "desplazante"; es decir, generalmente no es posible evitar que la forma β cúbica se vuelva tetragonal mediante un enfriamiento rápido. En raras circunstancias, la forma cúbica puede conservarse si el grano del cristal se fija en una matriz que no permita la considerable tensión espontánea que está involucrada en la transición, lo que provoca un cambio en la forma del cristal. Esta transición es muy discontinua. La temperatura de transición exacta depende de la cristalinidad de la muestra de cristobalita, que a su vez depende de factores como cuánto tiempo ha sido recocido a una temperatura particular.
La fase β cúbica consta de tetraedros de sílice dinámicamente desordenados. Los tetraedros permanecen bastante regulares y se desplazan de sus orientaciones estáticas ideales debido a la acción de una clase de fonones de baja frecuencia llamados modos unitarios rígidos . Es la "congelación" de uno de estos modos unitarios rígidos que es el modo suave para la transición α-β.
En la transición de fase α-β, sólo uno de los tres ejes cristalográficos cúbicos degenerados retiene un eje de rotación cuádruple en la forma tetragonal. La elección del eje es arbitraria, de modo que se pueden formar varios gemelos dentro del mismo grano. Estas diferentes orientaciones gemelas unidas a la naturaleza discontinua de la transición pueden causar daños mecánicos considerables a los materiales en los que está presente cristobalita y que pasan repetidamente a través de la temperatura de transición, como los ladrillos refractarios.
Cuando se desvitrifica la sílice, la cristobalita suele ser la primera fase en formarse, incluso cuando está fuera de su rango de estabilidad termodinámica. Este es un ejemplo de la regla de pasos de Ostwald . La naturaleza dinámicamente desordenada de la fase β es en parte responsable de la baja entalpía de fusión de la sílice.
Las esferas de escala micrométrica que componen el precioso ópalo exhiben algunos patrones de difracción de rayos X que son similares a los de la cristobalita, pero carecen de un orden de largo alcance, por lo que no se consideran verdaderas cristobalita. Además, la presencia de agua estructural en el ópalo hace que sea dudoso que el ópalo consista en cristobalita. [9] [10]
Un modelo idealizado de β-cristobalita, que muestra tetraedros de Si O 4 unidos a las esquinas . En realidad, los tetraedros caen constantemente.
β-cristobalita vista en otra dirección.
El armazón arrugado de α-cristobalita, relacionado con la forma β por inclinación estática de los tetraedros.
Celda unitaria de α-cristobalita; las esferas rojas son átomos de oxígeno.
Celda unitaria de β-cristobalita; las esferas rojas son átomos de oxígeno.
Referencias
- ^ Deer, WA, RA Howie y J. Zussman, Introducción a los minerales formadores de rocas , Logman, 1966, págs. 340–355 ISBN 0-582-44210-9 .
- ^ Mineralienatlas .
- ^ Cristobalita Archivado el 15 de julio de 2010 en la Wayback Machine . Manual de Mineralogía.
- ^ Cristobalita . Mindat.
- ^ "Datos Minerales de Cristobalita" . Webmineral .
- ^ Anusavice, Kenneth J. (2013). La ciencia de Phillips de los materiales dentales . Elsevier / Saunders. ISBN 9781437724189. OCLC 934359978 .
- ^ Wright AF, Leadbetter AJ (1975). "Las estructuras de las fases de b-cristobalita de SiO 2 y AlPO 4 ". Revista Filosófica . 31 (6): 1391–1401. doi : 10.1080 / 00318087508228690 .
- ^ Downs RT, Palmer DC (1994). "El comportamiento de presión de una cristobalita" (PDF) . Mineralogista estadounidense . 79 : 9-14. Archivado desde el original (PDF) el 15 de mayo de 2019 . Consultado el 15 de diciembre de 2009 .
- ^ Deane K. Smith (1998). "Ópalo, cristobalita y tridimita: no cristalinidad versus cristalinidad, nomenclatura de los minerales de sílice y bibliografía" . Difracción de polvo . 13 (1): 2–19. doi : 10.1017 / S0885715600009696 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ https://www.osha.gov/dsg/topics/silicacrystalline/smithdk/pdf/nomenc.pdf . Archivado el 4 de marzo de 2016 en la Wayback Machine.
Otras lecturas
- Diccionario de términos geológicos del Instituto Geológico Americano .
- Durham, DL, "Formación Monterey: Diagénesis". en: Uranio en la Formación Monterey de California . Boletín del Servicio Geológico de los Estados Unidos 1581-A, 1987.
- Reseñas en Mineralogía y Geoquímica , vol. 29., Sílice: comportamiento, geoquímica y aplicaciones físicas . Sociedad Mineralógica de América, 1994.
- RB Sosman, Las fases de la sílice . (Prensa de la Universidad de Rutgers, 1965)
enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 0809