рутил

Рутил – минерал, состоящий в основном из титан диоксид (TiO2). Это один из трех основных полезные ископаемые титана вместе с ильменит и лейкоксен. Рутил обычно встречается в Магматические породы, метаморфических пород, и некоторые виды осадочные породы. Это распространенный акцессорный минерал во многих рудные месторождения и часто ассоциируется с такими минералами, как магнетит, гематиткачества циркон.

Название «рутил» происходит от латинского слова «rutilus», что означает «красноватый». Это связано с тем, что рутил может иметь различные цвета, включая красновато-коричневый, черный, желтый и золотой, в зависимости от примесей, присутствующих в минерале. Кристаллическая структура рутила тетрагональная, с удлиненными призматическими кристаллами, часто с исчерченностью.

Рутил имеет несколько важных промышленных применений из-за его высокого показателя преломления и высокой устойчивости к теплу и химической коррозии. Одним из его основных применений является использование в качестве пигмента в красках, пластмассах, керамике и других материалах. Он придает этим продуктам яркий белый цвет и превосходную непрозрачность. Рутил также используется в качестве источника металлического титана, который имеет широкий спектр применения в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, электронная и медицинская.

Помимо промышленного использования, рутил ценится как коллекционный минерал. драгоценный камень. Прозрачные кристаллы рутила иногда гранят и полируют для использования в качестве драгоценных камней. Эти образцы, известные как «рутиловый кварц», демонстрируют тонкие игольчатые включения рутила, которые создают уникальные и визуально поразительные узоры в кварце.

рутил депозиты встречаются по всему миру, значительные запасы находятся в Австралии, Южной Африке, Индии и ряде других стран. Добыча рутила обычно включает добычу полезных ископаемых с последующей обработкой для отделения минерала от других примесей. Обработанный рутил затем используется в различных отраслях промышленности в соответствии с его предполагаемым применением.

В целом рутил является важным минералом с разнообразным применением, от промышленных до декоративных. Его уникальные свойства и широкое распространение делают его ценным ресурсом во многих областях.

Рутил имеет один из самых высоких показателей преломления на реальных длинах волн среди всех известных кристаллов, а также обладает очень высоким двойным лучепреломлением и высокой дисперсией. Благодаря этим свойствам можно производить определенные оптические элементы, особенно поляризованную оптику, для инфракрасных и инфракрасных длин волн, превышающих примерно 4.5.

Натуральный рутил может содержать до 10% железо и большое количество ниобия и тантала. Рутил был впервые описан в 1803 году Авраамом Готтлобом Вернером.

Фамилия: от латинского rutilus, красный, намек на цвет

Объединение: Анатаз, брукит, гематит, ильменит, апатитадуляр, альбит, титанит, хлорит, пирофиллит, кальцит, кварц

Полиморфизм и серия: Триморфный с анатазом и брукитом

Минеральная группа: Группа рутила.

Особенности диагностики: Характеризуется своеобразным алмазным блеском и красным цветом. Меньший удельный вес отличает его от касситерит.

Состав: Диоксид титана, Ti02. Ti = 60 процентов, 0 = 40 процентов. Обычно присутствует небольшое количество железа, которое может составлять до 10 процентов.

Кристаллография: тетрагональный; дитетрагонально-дипирамидальный. Обычны призматические кристаллы с дипирамидальными окончаниями (рис. 315). Вертикально исчерченный. Часто у локтевых близнецов часто повторяются (рис. 316 и 317). Плоскость двойникования представляет собой дипирамиду второго порядка {Oil}. Кристаллы часто тонкие игольчатые. Также компактный массивный.

Химический состав и кристаллическая структура

Химический состав рутила – диоксид титана (TiO2). Он состоит из одного атома титана, связанного с двумя атомами кислорода, что дает соотношение 1:2.

Что касается его кристаллической структуры, рутил принадлежит к тетрагональной кристаллической системе. Кристаллическая структура рутила основана на расположении в решетке атомов титана и кислорода. Каждый атом титана окружен шестью атомами кислорода, образуя октаэдрическую координацию. Атомы кислорода расположены по углам октаэдра, а атом титана расположен в центре. Такое расположение создает трехмерную структуру взаимосвязанных октаэдров.

Элементарная ячейка рутила состоит из двух формульных единиц (TiO2) и имеет уникальную структуру. Для него характерны удлиненно-призматические кристаллы с отчетливым исчерченным рисунком. Полосы или параллельные линии часто наблюдаются на гранях кристаллов и являются результатом закономерностей роста во время образования минерала.

Кристаллическая решетка рутила относительно жесткая и стабильная, что способствует его устойчивости к теплу, свету и химической коррозии. Эта стабильность выгодна в различных применениях, таких как его использование в качестве пигмента и в производстве оптических компонентов.

Важно отметить, что хотя рутил является наиболее распространенной и известной формой диоксида титана, существуют и другие полиморфы TiO2, в том числе анатаз и брукит. Эти полиморфы имеют разные кристаллические структуры и физические свойства. Рутил является наиболее термодинамически стабильной формой при нормальной температуре и давлении, тогда как анатаз и брукит являются метастабильными формами, которые могут со временем превращаться в рутил при определенных условиях.

химические свойства

Рутил с химической формулой TiO2 обладает несколькими важными химическими свойствами:

1. Состав: Рутил состоит из атомов титана и кислорода в соотношении один атом титана к двум атомам кислорода.
2. Стабильность: Рутил является стабильным соединением, устойчивым к теплу, свету и химической коррозии. Он сохраняет свою структурную целостность в нормальных условиях.
3. преломляющая способность: Рутил имеет высокий показатель преломления, что означает, что он преломляет и замедляет свет больше, чем многие другие материалы. Это свойство делает его ценным при производстве оптических линз, призм и высококачественного стекла.
4. Нерастворимость: Рутил нерастворим в воде и большинстве кислот, включая сильные кислоты. Он также устойчив к щелочным растворам.
5. Фотокаталитические свойства: Рутил проявляет фотокаталитическую активность, то есть может инициировать химические реакции под действием света. Это свойство привело к его использованию в таких приложениях, как солнечные батареи, очистка сточных вод и самоочищающиеся поверхности.
6. Окислительно-восстановительные реакции: Рутил может участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, где он может либо приобретать, либо терять электроны. Например, его можно восстановить до металлического титана путем взаимодействия с некоторыми восстановителями.
7. Кристальная структура: Рутил имеет тетрагональную кристаллическую структуру с атомами титана, расположенными в октаэдрической координации. Расположение атомов придает рутилу его характерные свойства и формирует его физическое и химическое поведение.

Эти химические свойства способствуют широкому спектру применения рутила в различных отраслях промышленности, включая пигменты, керамику, оптику, электронику и многое другое.

Физические свойства рутила

Цвет	Кроваво-красный, коричнево-желтый, коричнево-красный, желтый, серовато-черный, черный, коричневый, голубоватый или фиолетовый.
Полоса	Серовато-черный, бледно-коричневый, светло-желтый
Блеск	Адамантин, Металлик
Расщепление	Отчетливый/хороший {110} отчетливый, {100} менее отчетливый; и {111} в следах.
Прозрачность	Прозрачность
Твердость по Моосу	6 – 6,5
Кристальная система	четырехугольный
Упорство	ломкий
Плотность	4.23(2) г/см3 (измерено) 4.25 г/см3 (рассчитано)
Перелом	Неправильная/неравномерная, раковистая, субконхоидальная
Расставание	В {092} из-за двойного планирования; также на {011}.
Другие характеристики	Сильно анизотропный
Кристалл привычка	Кристаллы от игольчатых до призматических, вытянутые и исчерченные параллельно [001].

Оптические свойства рутила

Тип	Анизотропный
Анизотропизм	сильный
Цвет/плеохроизм	Отчетливый; красный, коричневый, желтый, зеленый.
Значения RI:	nω = 2.605 – 2.613 nε = 2.899 – 2.901
Twinning	Общий для {011} или {031}; как контактные близнецы с двумя, шестью или восемью особями, циклические, полисинтетические
Оптический знак	Одноосный (+)
Двойное лучепреломление	δ = 0.294
Облегчение	Очень высоко
Дисперсия:	сильный

Формирование и геологическое залегание

Рутил образуется в результате различных геологических процессов и может быть найден в различных геологических условиях. Вот обзор его формирования и геологического происхождения:

1. Магматическая дифференциация: Рутил может кристаллизоваться из магмы во время охлаждения и затвердевания магматических горные породы. Богатые титаном магмы, например, связанные с анортозиты и норит, обеспечивают благоприятные условия для образования рутила. По мере остывания магмы минералы начинают кристаллизоваться, и рутил может осаждаться вместе с другими минералами, такими как кварц и полевой шпат.
2. Метаморфические процессы: Рутил обычно образуется в ходе регионального или контактного метаморфизма, который включает в себя высокие температуры и давления. В ходе этих процессов ранее существовавшие минералы претерпевают преобразования и рекристаллизацию. При правильных условиях такие минералы, как ильменит и титанит может подвергаться метаморфическим реакциям и образовывать рутил в качестве стабильной фазы.
3. Гидротермальные процессы: Гидротермальные жидкости, которые представляют собой горячие, богатые минералами растворы, могут переносить и откладывать рутил в жилах и трещинах горных пород. Эти жидкости обычно связаны с вулканической деятельностью и могут привносить титан и кислород в горные породы. По мере того как гидротермальные жидкости охлаждаются и выделяют в осадок минералы, рутил может образовываться вместе с другими минералами в гидротермальных жилах.
4. Россыпные месторождения: как упоминалось ранее, рутил может концентрироваться в россыпных месторождениях посредством выветриваниепроцессы эрозии и осадконакопления. Со временем тяжелые минералы, в том числе рутил, могут переноситься водой и накапливаться в руслах рек, пляжах и прибрежных районах. Механическое сортирующее действие воды помогает отделить более плотные зерна рутила от более легких минералов, что приводит к их концентрации в россыпных отложениях.
5. Выветривание и осадочные процессы. Выветривание первичных пород и последующая эрозия могут привести к выбросу рутила в осадочную систему. Обломочный рутил может переноситься реками, ручьями и ветром и в конечном итоге откладываться в осадочных бассейнах. В осадочных породах зерна рутила можно встретить в песчаниках, конгломератах и ​​других осадочных образованиях.

Важно отметить, что конкретные геологические условия и процессы образования рутила могут различаться в зависимости от местоположения и геологической истории конкретного региона. Проявления рутила часто связаны с другими минералами, такими как ильменит, циркон, магнетит и различные силикатные минералы. Понимание геологического контекста и процессов формирования имеет решающее значение для разведки и добычи месторождений рутила.

Промышленное применение рутила

Рутил имеет несколько важных промышленных применений благодаря своим уникальным свойствам и характеристикам. Некоторые из основных промышленных применений рутила включают:

1. Пигменты: Рутил широко используется в качестве белого пигмента в красках, покрытиях, пластмассах и бумаге. Его высокий показатель преломления и превосходная непрозрачность обеспечивают яркий белый цвет и хорошую укрывистость. Рутиловые пигменты известны своей долговечностью, устойчивостью к атмосферным воздействиям и химической стабильностью, что делает их пригодными для наружного применения.
2. Керамический гранулированный песок для гидроразрыва : Рутил используется в керамической промышленности в качестве замутнителя и флюса. Он придает непрозрачность керамической глазури, обеспечивая яркие и однородные цвета. Рутил также используется в качестве флюса при производстве керамических изделий, помогая снизить температуру плавления и улучшить текучесть материалов во время обжига.
3. Огнеупоры: Высокая температура плавления рутила, термическая стабильность и стойкость к химической коррозии делают его ценным в производстве огнеупорных материалов. Огнеупоры, изготовленные из рутила, могут выдерживать высокие температуры и суровые условия окружающей среды, что делает их пригодными для применения в печах, печах и других высокотемпературных процессах.
4. Сварочные электроды: Рутил обычно используется в качестве материала покрытия для сварочных электродов. Рутиловое покрытие обеспечивает стабильность и улучшает характеристики дуги во время сварки, обеспечивая плавный и контролируемый процесс сварки. Наличие рутила также способствует механической прочности и качеству сварных соединений.
5. Катализаторы: Рутил проявляет фотокаталитические свойства, то есть может инициировать химические реакции под действием света. Это свойство используется в различных экологических и энергетических приложениях, таких как фотокаталитическое расщепление воды для производства водорода, фотогальванические устройства и системы очистки воздуха.
6. Оптика: Высокий показатель преломления и прозрачность рутила в видимой и ближней инфракрасной областях электромагнитного спектра делают его ценным при производстве оптических компонентов. Рутил используется в линзах, призмах и поляризаторах для применения в камерах, микроскопах, телескопах и других оптических приборах.
7. Электроды и электронные компоненты: Рутил можно перерабатывать в тонкие пленки и использовать в качестве электродов в электронных устройствах, таких как датчики, конденсаторы и запоминающие устройства. Он обладает хорошей электропроводностью и стабильностью, что делает его подходящим для этих применений.

Это лишь некоторые из известных промышленных применений рутила. Его уникальное сочетание свойств, включая высокий показатель преломления, термическую стабильность и химическую стойкость, делает его универсальным и ценным материалом в различных отраслях промышленности.

Рутил как драгоценный камень

Рутил также ценится как драгоценный камень из-за его уникальных включений и оптические свойства. Наиболее распространенная форма рутила в драгоценных камнях известна как «рутиловый кварц», который состоит из прозрачного кварца с игольчатыми включениями рутила. Эти включения могут различаться по цвету, как правило, золотистого, красновато-коричневого или черного цвета.

Включения рутила в рутиловом кварце создают поразительные узоры и придают драгоценному камню красоту и интерес. Тонкие и тонкие иглы рутила могут располагаться случайным образом или образовывать в кварце организованные узоры, напоминающие лучи, звезды или нити. Эти узоры пользуются большим спросом у коллекционеров драгоценных камней и любителей ювелирных украшений.

Оптический эффект, вызванный включениями рутила, известен как переливчатость или «эффект кошачьего глаза». При правильной огранке и полировке рутиловый кварц может демонстрировать очаровательную переливчатую полосу, которая выглядит как яркая мерцающая линия, движущаяся по поверхности драгоценного камня. Этот эффект вызван отражением света от выровненных игл рутила внутри кварца.

Рутиловый кварц часто используется в различных видах украшений, включая кольца, подвески, серьги и браслеты. Обычно его разрезают на кабошоны или ограненные камни, чтобы продемонстрировать уникальные включения и максимально усилить их визуальный эффект. Золотистые и красновато-коричневые разновидности рутилового кварца особенно популярны благодаря своему теплому и привлекательному внешнему виду.

В дополнение к рутиловому кварцу другие драгоценные камни также могут содержать включения рутила, хотя они встречаются реже. К ним относятся рутил турмалин и рутил топаз, где иглы рутила присутствуют в кристаллических структурах этих драгоценных камней.

Как и в случае любого драгоценного камня, стоимость рутилового кварца зависит от таких факторов, как чистота, размер, цвет, а также качество и видимость включений рутила. Драгоценные камни с четко выраженными, обильными и равномерно распределенными включениями рутила обычно считаются более желательными.

Рутил как драгоценный камень предлагает уникальный и визуально привлекательный вариант для тех, кто ищет драгоценные камни с отличительными характеристиками и естественной красотой. Его необычные включения и оптические эффекты делают рутиловый кварц интересным выбором для любителей ювелирных изделий и драгоценных камней.

Синтез и производство рутила

Рутил можно синтезировать и производить различными методами, включая как естественные процессы, так и лабораторные методы. Вот некоторые распространенные методы, используемые для синтеза и производства рутила:

1. Естественное образование: Рутил может естественным образом образовываться в результате геологических процессов, как обсуждалось ранее. Он может кристаллизоваться из магмы во время охлаждения и затвердевания богатых титаном магматических пород. Кроме того, метаморфические процессы, гидротермальная деятельность и выветривание могут способствовать образованию рутила в естественных условиях в течение длительных периодов времени.
2. Добыча и переработка полезных ископаемых: Рутил в промышленных масштабах производится путем добычи и переработки месторождения полезных ископаемых содержащие значительное количество рутила. Процесс добычи включает добычу полезных ископаемых для получения доступа к рудам, содержащим рутил, с последующим применением различных методов обогащения для отделения рутила от других минералов и примесей. Эти методы могут включать дробление, измельчение, гравитационное разделение, магнитное разделение и флотацию.
3. Химический синтез: Рутил можно синтезировать в лаборатории химическими методами. Одним из распространенных подходов является гидролиз соединений титана, таких как хлорид титана или алкоксиды титана, в присутствии соответствующих реагентов и условий. Этот процесс позволяет контролировать образование наночастиц рутила или более крупных кристаллов рутила.
4. Золь-гель метод: метод золь-гель — еще один метод, используемый для синтеза рутила. Он включает гидролиз и конденсацию материалов-предшественников, обычно алкоксидов металлов, с образованием золя или гелеобразного раствора. Затем золь или гель подвергают термической обработке для превращения в желаемую рутиловую фазу. Этот метод позволяет производить рутил с контролируемым размером частиц, морфологией и кристалличностью.
5. Методы осаждения паров: рутил может быть получен с помощью методов осаждения из паровой фазы, таких как химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и физическое осаждение из паровой фазы (PVD). Эти методы включают введение газов или паров-предшественников на подложку, где рутиловая фаза образуется в результате химических реакций или конденсации. Методы осаждения из паровой фазы часто используются для создания тонких пленок или покрытий из рутила для различных применений.

Конкретный метод синтеза, используемый для производства рутила, зависит от желаемых характеристик, размера частиц и требований к применению. Природные месторождения полезных ископаемых остаются основным источником коммерческого рутила, в то время как методы лабораторного синтеза используются для конкретных исследовательских, инженерных и производственных целей.

Стоит отметить, что хотя рутил является важным минералом и широко доступен, его синтез и производство могут быть сложными и требуют тщательного контроля различных параметров для достижения желаемого качества и свойств.

Рутил в ювелирных изделиях и моде

Рутил, особенно в форме рутилированного кварца, завоевал популярность в мире ювелирных изделий и моды благодаря своему уникальному и очаровательному внешнему виду. Вот как рутил используется в ювелирных изделиях и моде:

1. Ювелирные изделия из рутилового кварца: рутиловый кварц — популярный драгоценный камень, используемый в различных ювелирных изделиях. Золотистые, красновато-коричневые или черные включения рутила в прозрачном кварце создают привлекательные узоры и придают драгоценному камню визуальный интерес. Рутиловый кварц часто разрезают на кабошоны или ограненные камни и используют в кольцах, подвесках, серьгах и браслетах. Он ценится за свою естественную красоту и переливающийся эффект, вызванный выровненными включениями рутила.
2. Части заявления: рутил в ювелирных изделиях часто используется для создания смелых и эффектных украшений. Яркие узоры и уникальные включения рутилового кварца делают его центральным драгоценным камнем, который выделяется и привлекает внимание. Дизайнеры ювелирных украшений используют рутиловый кварц в больших коктейльных кольцах, эффектных подвесках и других эффектных украшениях, чтобы создать эффектный внешний вид.
3. Богемный и естественный стили: рутил в ювелирных изделиях дополняет богемный и естественный стиль моды. Земной и органичный вид рутилового кварца с его золотыми или красновато-коричневыми включениями рутила хорошо перекликается с эстетикой бохо. Он часто используется в сочетании с другими натуральными материалами, такими как дерево, кожа или тканые волокна, для создания эклектичных и свободолюбивых украшений.
4. Модные аксессуары: Рутил можно использовать не только в традиционных украшениях, но и в модных аксессуарах. Дизайнеры используют рутиловый кварц в пряжках для ремней, шпильках, запонках и других модных аксессуарах, чтобы добавить нотку естественной красоты и уникальности. Золотистые или красновато-коричневые вкрапления рутила создают привлекательный контраст с различными материалами, делая эти аксессуары эффектными.

Нося рутиловые украшения или модные аксессуары, важно учитывать уход за камнем и уход за ним. Как и другие драгоценные камни, рутил следует защищать от резких ударов, химикатов и экстремальных температур, чтобы сохранить его внешний вид и долговечность. Регулярная чистка и правильное хранение также рекомендуются для сохранения красоты и долговечности украшений с рутилом.

Отличительный внешний вид рутила и метафизические ассоциации делают его популярным выбором для тех, кто ищет украшения и модные предметы, которые визуально привлекательны и имеют более глубокий смысл.

Распределение

Рутил распространен по всему миру, значительные месторождения находятся в разных странах на разных континентах. Вот некоторые регионы, известные своим распространением рутила:

• Австралия: Австралия является одним из крупнейших производителей рутила. Основные месторождения рутила находятся в Западной Австралии, Квинсленде и Новом Южном Уэльсе. Бассейн Мюррей в Виктории особенно известен своими обширными ресурсами рутила.
• Южная Африка: Южная Африка является еще одним известным производителем рутила. Минерал встречается в прибрежных районах Квазулу-Натала и Восточной Капской провинции. Предприятие Richards Bay Minerals (RBM) в Квазулу-Натал является важным источником рутила в стране.
• Индия: Индия известна своими ресурсами рутила, особенно в прибрежных районах Одиши, Тамил Наду и Кералы. В этих районах находятся значительные месторождения тяжелых минералов, в том числе рутила.
• Сьерра-Леоне: Сьерра-Леоне имеет значительные месторождения рутила вдоль береговой линии. Рутиловый рудник Сьерра в юго-западной части страны является крупным предприятием по добыче рутила.
• Украина: Украина является домом для значительных ресурсов рутила, особенно в Житомирской и Волынской областях. Месторождения в этих районах связаны с богатыми титаном изверженными породами.
• Бразилия: Бразилия имеет месторождения рутила, расположенные в различных штатах, включая Минас-Жерайс, Рио-де-Жанейро и Баию. Рудник Альто-Оризонте в штате Минас-Жерайс является важным производителем рутила в стране.
• Другие страны: Месторождения рутила также можно найти в нескольких других странах, включая Соединенные Штаты (в основном во Флориде и Вирджинии), Мадагаскар, Мозамбик, Китай, Шри-Ланку, Норвегию, Канаду и многие другие.

Важно отметить, что распределение и изобилие месторождений рутила могут различаться в каждой стране, а продолжающиеся усилия по разведке могут обнаружить новые источники в ранее неисследованных регионах. Доступность рутила в различных областях способствует его глобальному предложению для различных промышленных и коммерческих целей.

Рекомендации

• Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
• Дана, JD (1864). Руководство по минералогии… Wiley.
• Справочник минералогии.org. (2019). Справочник минералогия. [онлайн] Доступно по адресу: http://www.handbookofmineralogy.org [По состоянию на 4 марта 2019 г.].
• Mindat.org. (2019): Информация о минералах, данные и местонахождения.. [онлайн] Доступно по адресу: https://www.mindat.org/ [Доступно. 2019].
• Авторы Википедии. (2019, 10 июня). Рутил. В Википедии, свободной энциклопедии. Получено 22:06, 30 июня 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rutile&oldid=901162262.