Rutile - Rutile
| Rutile | |
|---|---|
 | |
| General | |
| Categorie | Minerale oxidice |
|
Formula (unitate repetată) |
Ti O 2 |
| Clasificarea Strunz | 4.DB.05 |
| Sistem de cristal | Tetragonal |
| Clasa de cristal | Dipyramidal Ditetragonal (4 / mmm) HM Simbol : (4 / m 2 / m 2 / m) |
| Grup spațial | P 4 2 / mnm |
| Celula unitară | a = 4,5937 Å, c = 2,9587 Å; Z = 2 |
| Identificare | |
| Culoare | Maro, maro roșiatic, roșu sângerat, roșu, galben maroniu, galben pal, galben, albastru pal, violet, rareori verde-iarbă, negru cenușiu; negru dacă este ridicat în Nb – Ta |
| Obiceiul de cristal | Acicular cristalelor prismatice , alungite și striate paralel cu [001] |
| Înfrățire | Comun pe {011} sau {031}; ca gemeni de contact cu doi, șase sau opt indivizi, ciclici, polisintetici |
| Clivaj | {110} bun, {100} moderat, despărțind de {092} și {011} |
| Fractură | Inegal la subconcoidal |
| Duritatea scării Mohs | 6.0–6.5 |
| Luciu | Adamantin până la submetalic |
| Stria | Roșu aprins până la roșu închis |
| Diafanitate | Opac, transparent în fragmente subțiri |
| Gravitație specifică | 4.23 în creștere cu conținutul de Nb-Ta |
| Proprietati optice | Uniaxial (+) |
| Indicele de refracție | n ω = 2.613, n ε = 2.909 (589 nm) |
| Birirefringe | 0,296 (589 nm) |
| Pleochroism | Slab până la distinctiv maroniu roșu-verde-galben |
| Dispersie | Puternic |
| Fuzibilitate | Fuzibil în carbonați alcalini |
| Solubilitate | Insolubil în acizi |
| Impurități comune | Fe, Nb, Ta |
| Alte caracteristici | Foarte anizotrop |
| Referințe | |
Rutila este un mineral oxid compus în principal din dioxid de titan (TiO 2 ), cea mai comună formă naturală a TiO 2 . Mai rare polimorfi de TiO 2 sunt cunoscute, inclusiv anatase , akaogiite și brookit .
Rutila are unul dintre cei mai mari indici de refracție la lungimile de undă vizibile ale oricărui cristal cunoscut și prezintă, de asemenea, o birefringență deosebit de mare și o dispersie ridicată . Datorită acestor proprietăți, este util pentru fabricarea anumitor elemente optice, în special a opticii de polarizare , pentru lungimi de undă vizibile și infraroșii mai lungi de până la aproximativ 4,5 micrometri. Rutilul natural poate conține până la 10% fier și cantități semnificative de niobiu și tantal .
Rutile își trage numele din latinescul rutilus („roșu”), cu referire la culoarea roșie intensă observată la unele exemplare atunci când este privită de lumina transmisă. Rutile a fost descris pentru prima dată în 1803 de Abraham Gottlob Werner .
Apariție
Rutilul este un mineral accesoriu obișnuit în roci metamorfice la temperatură înaltă și presiune ridicată și în roci magmatice .
Termodinamic , rutilul este cel mai stabil polimorf al TiO 2 la toate temperaturile, prezentând energie liberă totală mai mică decât fazele metastabile ale anatazei sau brookitei. În consecință, transformarea metastabile TiO 2 polimorfele la rutil este ireversibil. Deoarece are cel mai mic volum molecular dintre cele trei polimorfe principale, este în general faza primară purtătoare de titan în majoritatea rocilor metamorfice de înaltă presiune, în principal eclogite .
În mediul igneu, rutilul este un mineral accesoriu obișnuit în rocile magmatice plutonice , deși se găsește ocazional și în roci ignitive extruzive , în special în cele cum ar fi kimberlitele și lamproitele care au surse adânci de manta. Anataza și brookitul se găsesc în mediul igneu, în special ca produse de alterare autogenă în timpul răcirii rocilor plutonice; anataza se găsește și în depozitele de placer provenite din rutil primar.
Apariția cristalelor specimenelor mari este cel mai frecvent în pegmatites , skarns și granit greisens . Rutila se găsește ca un mineral accesoriu în unele roci magmatice modificate și în anumite gneise și șisturi . În grupuri de cristale aciculare este frecvent văzut pătrunzând cuarțul ca în flechele d'amour din Graubünden , Elveția . În 2005, Republica Sierra Leone din Africa de Vest avea o capacitate de producție de 23% din aprovizionarea anuală cu rutil din lume, care a crescut la aproximativ 30% în 2008.
Structură cristalină
Rutila are o celulă unitară tetragonală , cu parametrii celulelor unitare a = b = 4.584 Å și c = 2.953 Å. Cationii de titan au un număr de coordonare de 6, ceea ce înseamnă că sunt înconjurați de un octaedru de 6 atomi de oxigen. Anionii de oxigen au un număr de coordonare de 3, rezultând o coordonare plană trigonală. Rutile arată, de asemenea, o axă șurub atunci când octaedrele sale sunt vizualizate secvențial.
Cristale rutil sunt observate cel mai frecvent pentru a expune o prismatică sau acicular obiceiul de creștere cu orientare preferențială de-a lungul lor c axe, [001] direcție . Acest obicei de creștere este favorizat deoarece fațetele {110} ale rutilului prezintă cea mai mică energie liberă de suprafață și, prin urmare, sunt cele mai stabile termodinamic. Creșterea orientată pe axă c a rutilului apare clar în nanorods , nanofire și fenomene anormale de creștere a granulelor din această fază.
Utilizări și importanță economică
În cantități suficient de mari în nisipurile de pe plajă, rutilul formează un component important al zăcămintelor de minerale și minereuri grele . Minerii extrag și separă mineralele valoroase - de exemplu, rutil, zircon și ilmenit . Principalele utilizări pentru rutil sunt fabricarea ceramicii refractare , ca pigment și pentru producția de titan metalic.
Rutilul fin pulbere este un pigment alb strălucitor și este utilizat în vopsele , materiale plastice , hârtie , alimente și alte aplicații care necesită o culoare alb strălucitor. Pigmentul cu dioxid de titan este cea mai mare utilizare a titanului la nivel mondial. Particulele de scara nanometrica de rutil sunt transparente pentru lumina vizibilă , dar sunt extrem de eficiente în absorbția de ultraviolete radiații. Absorbția UV a particulelor de rutil de dimensiuni nano este schimbată în albastru în comparație cu rutilul în vrac, astfel încât lumina UV cu energie mai mare este absorbită de nanoparticule. Prin urmare, acestea sunt utilizate în produsele de protecție solară pentru a proteja împotriva deteriorării pielii provocate de UV.
Ace mici de rutil prezente în pietre prețioase sunt responsabile pentru un fenomen optic cunoscut sub numele de asterism . Pietrele asteriate sunt cunoscute sub numele de pietre "stea". Safirele stelelor , rubinele stelelor și alte pietre prețioase ale stelelor sunt foarte căutate și sunt în general mai valoroase decât omologii lor normali.
Rutila este utilizată pe scară largă ca acoperire a electrodului de sudură . Este, de asemenea, utilizat ca parte a indicelui ZTR , care clasifică sedimentele cu intemperii ridicate.
Rutile, ca semiconductor cu band-gap mare , a făcut în ultimele decenii obiectul unor cercetări semnificative în ceea ce privește aplicațiile ca oxid funcțional pentru aplicații în fotocataliză și magnetism diluat . Eforturile de cercetare utilizează în mod obișnuit cantități mici de rutil sintetic, mai degrabă decât materiale derivate din depozite minerale.
Rutil sintetic
Rutilul sintetic a fost produs pentru prima dată în 1948 și este vândut sub o varietate de nume. Poate fi produs din ilmenitul minereului de titan prin procesul Becher . Rutilul sintetic foarte pur este transparent și aproape incolor, fiind ușor galben, în bucăți mari. Rutilul sintetic poate fi realizat într-o varietate de culori prin dopaj. Indicele ridicat de refracție oferă un luciu adamantin și o refracție puternică care duce la un aspect asemănător diamantului . Substituentul aproape incolor al diamantului este vândut ca „Titania”, care este denumirea chimică de modă veche pentru acest oxid. Cu toate acestea, rutilul este rar folosit în bijuterii, deoarece nu este foarte dur (rezistent la zgârieturi), măsurând doar aproximativ 6 pe scara de duritate Mohs .
Ca rezultat al interesului crescut al cercetării pentru activitatea fotocatalitică a dioxidului de titan, atât în fazele anatazice, cât și în fazele rutile (precum și în amestecurile bifazice ale celor două faze), rutilul TiO 2 sub formă de pulbere și film subțire este fabricat frecvent în condiții de laborator prin soluție trasee bazate folosind precursori anorganici ( în mod tipic TiCl 4 ) sau precursori organometalici (tipic alcoxizi cum ar fi izopropoxid de titan , de asemenea , cunoscut sub numele de TTIP). În funcție de condițiile de sinteză, prima fază care cristalizează poate fi faza anatază metastabilă , care poate fi apoi convertită în faza rutilă de echilibru prin tratament termic. Proprietățile fizice ale rutilului sunt adesea modificate folosind dopanți pentru a conferi o activitate fotocatalitică îmbunătățită printr-o separare îmbunătățită a purtătorului de sarcină generată de fotografii, modificarea structurilor electronice de bandă și reactivitatea îmbunătățită a suprafeței.
Vezi si
Referințe
linkuri externe
- . Enciclopedia Americana . 1920.