Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кристобалит
Кристобалит-Фаялит-40048.jpg
Сферы из кристобалита, образованные расстеклованием из обсидиановой матрицы (Калифорния, США) 5,9 × 3,8 × 3,8 см
Общий
КатегорияОксид минеральный , группа кварца
Формула
(повторяющаяся единица)		SiO 2
Классификация Струнца4.DA.15
Классификация Дана75.1.1.1
Кристаллическая системаТетрагональный
Кристалл классТрапецоэдр (422)
Космическая группаС 4 1 2 1 2, С 4 3 2 1 2
Ячейкаа = 4,9709 (1) Å,
с = 6,9278 (2) Å;
Z  = 4 (α-политип)
Структура
Джмол (3D)Интерактивное изображение
Идентификация
ЦветБесцветный, белый
Хрустальная привычкаОктаэдры или сферолиты размером до нескольких см
Twinningна {111}
ПереломКонхоидальный
УпорствоХрупкий
Твердость по шкале Мооса6–7
БлескСтекловидное тело
Полосабелый
ПрозрачностьПрозрачный
Удельный вес2,32–2,36
Оптические свойстваОдноосный (-)
Показатель преломленияn ω = 1,487
n ε = 1,484
Двулучепреломление0,003
ПлеохроизмНикто
Температура плавления1713 ° C (β) [1]
Рекомендации[2] [3] [4] [5]

Кристобалит является минеральным полиморфным из диоксида кремния , который образуется при очень высоких температурах-. Он используется в стоматологии как компонент альгинатных оттискных материалов, а также для изготовления моделей зубов [6]

Она имеет ту же химическую формулу , как кварц , SiO 2 , но отдельной кристаллической структурой. И кварц, и кристобалит являются полиморфными модификациями всех членов кварцевой группы, в которую также входят коэсит , тридимит и стишовит . Кристобалит встречается в виде белых октаэдров или сферолитов в кислых вулканических породах и в преобразованных диатомовых отложениях в формации Монтерей в американском штате Калифорния и подобных областях. Кристобалит стабилен только при температуре выше 1470 ° C, но может кристаллизоваться и метастабильно сохраняться при более низких температурах. Она названа в честь Серро Сан - Кристобаль в Пачука муниципалитета ,Идальго , Мексика .

Устойчивость кристобалита за пределами его диапазона термодинамической стабильности происходит потому, что переход от кристобалита к кварцу или тридимиту является «реконструктивным», требующим разрушения и преобразования каркаса кремнезема . Эти каркасы состоят из тетраэдров Si O 4, в которых каждый атом кислорода является общим с соседним тетраэдром, так что химическая формула кремнезема - Si O 2 . Разрыв этих связей, необходимый для превращения кристобалита в тридимит и кварц, требует значительной энергии активации.и может не произойти в человеческих временных рамках. Каркасные силикаты также известны как тектосиликаты .

Существует несколько форм каркаса кристобалита. При высоких температурах структура кубическая , Fd 3 м, № 227, символ Пирсона cF104 . [7] тетрагональная форма кристобалита (Р4 1 2 1 2, № 92, Пирсон символ TP12 [8] ) происходит при охлаждении ниже примерно 250 ° C при давлении окружающей среды и связан с кубической формой с помощью статического наклона тетраэдры кремнезема в каркасе. Этот переход называют по-разному: от низкого к высокому илипереход. Это можно назвать «смещением»; то есть, как правило, невозможно предотвратить превращение кубической β-формы в тетрагональную за счет быстрого охлаждения. В редких случаях кубическая форма может быть сохранена, если кристаллическое зерно закреплено в матрице, которая не допускает значительной спонтанной деформации, связанной с переходом, которая вызывает изменение формы кристалла. Этот переход очень прерывистый. Точная температура перехода зависит от кристалличности образца кристобалита, которая сама зависит от таких факторов, как продолжительность отжига при определенной температуре.

Кубическая β-фаза состоит из динамически неупорядоченных тетраэдров кремнезема. Тетраэдры остаются довольно регулярными и смещаются из своей идеальной статической ориентации из-за действия класса низкочастотных фононов, называемых модами жестких единиц . Именно «замораживание» одной из этих мод жестких единиц является мягкой модой для перехода α – β.

При фазовом переходе α – β только одна из трех вырожденных кубических кристаллографических осей сохраняет ось вращения четвертого порядка в тетрагональной форме. Выбор оси произвольный, поэтому в одном зерне могут образовываться разные двойники . Эти разные ориентации двойников в сочетании с прерывистой природой перехода могут вызвать значительные механические повреждения материалов, в которых присутствует кристобалит и которые многократно проходят через температуру перехода, таких как огнеупорные кирпичи.

При расстекловывании кремнезема кристобалит обычно образуется первой фазой, даже если он находится далеко за пределами диапазона его термодинамической стабильности. Это пример шагового правила Оствальда . Динамически неупорядоченная природа β-фазы частично отвечает за низкую энтальпию плавления кремнезема.

Сферы микрометрового размера, из которых состоит драгоценный опал, демонстрируют некоторые дифракционные картины рентгеновских лучей, которые похожи на дифракционные картины кристобалита, но не имеют дальнего порядка, поэтому они не считаются истинным кристобалитом. Кроме того, наличие структурной воды в опале вызывает сомнения в том, что опал состоит из кристобалита. [9] [10]

  • Идеализированная модель β-кристобалита, демонстрирующая тетраэдры Si O 4 со связанными углами . На самом деле тетраэдры постоянно кувыркаются.

  • β-кристобалит в другом направлении.

  • Смятый каркас из α-кристобалита, связанный с β-формой статическим наклоном тетраэдров.

  • Элементарная ячейка α-кристобалита; красные сферы - это атомы кислорода.

  • Элементарная ячейка β-кристобалита; красные сферы - это атомы кислорода.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дир, Вашингтон, Р. А. Хоуи и Дж. Зуссман, Введение в горные породы, образующие минералы , Logman, 1966, стр. 340–355 ISBN  0-582-44210-9 .
  2. ^ Mineralienatlas .
  3. ↑ Cristobalite. Архивировано 15 июля 2010 г. в Wayback Machine . Справочник по минералогии.
  4. ^ Кристобалит . Миндат.
  5. ^ "Кристобалит Минеральные данные" . Webmineral .
  6. ^ Anusavice, Kenneth J. (2013). Филлипсовская наука о стоматологических материалах . Эльзевир / Сондерс. ISBN 9781437724189. OCLC  934359978 .
  7. ^ Райт AF, Leadbetter AJ (1975). «Структуры b-кристобалитовых фаз SiO 2 и AlPO 4 ». Философский журнал . 31 : 1391–1401. DOI : 10.1080 / 00318087508228690 .
  8. Перейти ↑ Downs RT, Palmer DC (1994). «Поведение кристобалита под давлением» (PDF) . Американский минералог . 79 : 9–14. Архивировано из оригинального (PDF) на 2019-05-15 . Проверено 15 декабря 2009 .
  9. ^ Дин К. Смит (1998). «Опал, кристобалит и тридимит: некристалличность по сравнению с кристалличностью, номенклатура минералов кремнезема и библиография» . Порошковая дифракция . 13 (1): 2–19. DOI : 10.1017 / S0885715600009696 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  10. ^ https://www.osha.gov/dsg/topics/silicacrystalline/smithdk/pdf/nomenc.pdf . Архивировано 4 марта 2016 года в Wayback Machine.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Словарь геологических терминов Американского геологического института .
  • Дарем, Д.Л., "Формация Монтерей: диагенез". в: Уран в формации Монтерей в Калифорнии . Бюллетень Геологической службы США 1581-A, 1987.
  • Обзоры в Минералогии и геохимии . 29. Кремнезем: поведение, геохимия и физические приложения . Минералогическое общество Америки, 1994.
  • Сосман Р. Б. Фазы кремнезема . (Издательство Рутгерского университета, 1965)

Внешние ссылки [ править ]

  • Международная карта химической безопасности 0809