क्रिस्टोबलाइट

क्रिस्टोबलाइट
Cristobalite spherulites formed by devitrification from the obsidian matrix. Specimen from California, USA; size: 5.9 cm × 3.8 cm × 3.8 cm (2.3 in × 1.5 in × 1.5 in).
सामान्य
श्रेणी	Oxide mineral, quartz group
Formula (repeating unit)	SiO2
आईएमए प्रतीक	Crs
स्ट्रुन्ज़ वर्गीकरण	4.DA.15
दाना वर्गीकरण	75.1.1.1
क्रिस्टल सिस्टम	Tetragonal
क्रिस्टल क्लास	Trapezohedral (422)
अंतरिक्ष समूह	P41212, P43212
यूनिट सेल	a = 4.9709(1) Å, c = 6.9278(2) Å; Z = 4 (α polytype)
Structure
Jmol (3D)	Interactive image
Identification
Color	रंगहीन, सफेद
क्रिस्टल की आदत	Octahedra or spherulites up to several cm in diameter
ट्विनिंग	on {111}
फ्रैक्चर	Conchoidal
दृढ़ता	Brittle
Mohs scale hardness	6–7
Luster	नेत्रकाचाभ
स्ट्रीक	White
डायफेनिटी	पारदर्शी
विशिष्ट गुरुत्व	2.32–2.36
ऑप्टिकल गुण	एकअक्षीय (-)
अपवर्तक सूचकांक	nω = 1.487 nε = 1.484
बिरफ्रेंसेंस	0.003
प्लोक्रोइज्म	None
गलनांक	1,713 °C (3,115 °F) (β)
संदर्भ

क्रिस्टोबलाइट (/krɪˈstoʊbəˌlaɪt/) सिलिकॉन डाइऑक्साइड का एक खनिज बहुरूपता (पदार्थ विज्ञान) है जो बहुत उच्च तापमान पर बनता है। इसका रासायनिक सूत्र क्वार्ट्ज SiO₂ के समान है लेकिन एक अलग क्रिस्टल संरचना है। क्वार्ट्ज और क्रिस्टोबलाइट दोनों ही क्वार्ट्ज समूह के सभी सदस्यों के साथ बहुरूपक हैं, जिसमें कोसाइट, ट्राइडिमाइट और स्टिशोवाइट भी सम्मिलित हैं। इसका नाम पचुका नगर पालिका, हिडाल्गो (राज्य), मेक्सिको में सेरो सैन क्रिस्टोबल के नाम पर रखा गया है।

इसका उपयोग दंत चिकित्सा में एल्गिनेट अनुप्रभाव पदार्थ के एक घटक के रूप में और साथ ही दांतों के मॉडल बनाने के लिए किया जाता है।

गुण

मितस्थायित्व

क्रिस्टोबलाइट केवल 1470 डिग्री सेल्सियस से ऊपर स्थिर है, लेकिन कम तापमान पर मितस्थायी रूप से क्रिस्टलीकृत और बना रह सकता है। अपनी ऊष्मप्रवैगिकी स्थिरता सीमा के बाहर क्रिस्टोबलाइट की दृढ़ता इसलिए होती है क्योंकि क्रिस्टोबलाइट से क्वार्ट्ज या ट्राइडिमाइट में संक्रमण "पुनर्रचनात्मक" होता है, जिसके लिए सिलिका संरचना को विभाजन करने और सुधारने की आवश्यकता होती है। ये संरचना SiO₄ टेट्राहेड्रा से बने होते हैं जिसमें प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु को पड़ोसी टेट्राहेड्रॉन के साथ साझा किया जाता है, ताकि सिलिका का रासायनिक सूत्र SiO₂ हो। क्रिस्टोबलाइट को ट्राइडिमाइट और क्वार्ट्ज में बदलने के लिए आवश्यक इन आबंधनों को प्रभाजन करने के लिए अत्यधिक सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है और यह कमरे के तापमान पर मानव समय सीमा पर नहीं हो सकता है। संरचना सिलिकेट्स को टेक्टोसिलिकेट्स के रूप में भी जाना जाता है।

जब विकांचीकरण सिलिका, क्रिस्टोबलाइट सामान्य रूप से बनने वाला पहला चरण होता है, तथापि इसकी ऊष्मप्रवैगिकी स्थिरता सीमा के बाहर हो। यह ओस्टवाल्ड चरण नियम का उदाहरण है। सिलिका के संलयन की कम एन्थैल्पी के लिए β चरण की गतिशील रूप से अव्यवस्थित प्रकृति आंशिक रूप से अधीन है।

संरचनाएं

क्रिस्टोबलाइट आकृति के एक से अधिक रूप हैं। उच्च तापमान पर, संरचना को β-क्रिस्टोबलाइट कहा जाता है। यह घनीय क्रिस्टल प्रणाली आकाशी समूह Fd3m (संख्या 227, पियर्सन प्रतीक cF104) में है। इसमें हीरे की संरचना है लेकिन सिलिकॉन और ऑक्सीजन के जुड़े टेट्राहेड्रा के साथ जहां कार्बन परमाणु हीरे में हैं। α-क्रिस्टोबलाइट नामक एक चिराल द्वि समलंबाक्ष रूप (अंतरिक्ष समूह या तो P4₁2₁2, संख्या 92, या P4₃2₁2, संख्या 96, यादृच्छिक रूप से) परिवेश के दबाव में लगभग 250 डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा होने पर होता है और संरचना में सिलिका टेट्राहेड्रा के स्थिर झुकाव से घन रूप से संबंधित होता है। इस संक्रमण को विभिन्न प्रकार से निम्न-उच्च या $\alpha {-}\beta$ संक्रमण कहा जाता है। इसे "विघटनकारी" कहा जा सकता है; अर्थात, तेजी से ठंडा करके घन β रूप को द्वि समलंबाक्ष बनने से प्रतिबंधित करना सामान्य रूप से संभव नहीं है। दुर्लभ परिस्थितियों में घन रूप को संरक्षित किया जा सकता है यदि क्रिस्टल रेणु को एक अधात्री में परिबद्ध किया जाता है जो संक्रमण में सम्मिलित होने वाले अपेक्षाकृत अधिक सामान्य तनाव की अनुमति नहीं देता है, जिससे क्रिस्टल के आकार में परिवर्तन होता है। यह संक्रमण अत्यधिक असंतत है। यह संक्रमण अत्यधिक असंतत है। α रूप से β रूप में जाने से 3 या 4 प्रतिशत की मात्रा में वृद्धि होती है। परिशुद्ध संक्रमण तापमान क्रिस्टोबलाइट नमूने की क्रिस्टलीयता पर निर्भर करता है, जो स्वयं कारकों पर निर्भर करता है जैसे कि किसी विशेष तापमान पर इसे कितने समय तक निरूपित किया गया है।

घन β चरण में गतिशील रूप से अव्यवस्थित सिलिका टेट्राहेड्रा होता है। टेट्राहेड्रा अपेक्षाकृत अधिक सीमा तक नियमित रहता है और अनमनीय इकाई प्रणाली कहे जाने वाले निम्न-आवृत्ति फोनॉन के एक वर्ग की प्रक्रिया के कारण अपने आदर्श स्थिर अभिविन्यास से विस्थापित हो जाता है। यह इन कठोर इकाई प्रणालियों में से एक का "हिमीकरण" है जो कि α-β संक्रमण के लिए अल्कोहल रहित प्रणाली है।

β-क्रिस्टोबलाइट में, सभी तीन अक्षों के समानांतर टेट्राहेड्रा (या सिलिकॉन परमाणुओं) के दक्षिणावर्ती और वामावर्त कुण्डली हैं। α-β चरण संक्रमण में, हालांकि, एक दिशा में केवल दक्षिणावर्ती या वामावर्त कुंडली को संरक्षित किया जाता है (दूसरा दो गुना विकृत अक्ष बन जाता है), इसलिए तीन पतित घन क्रिस्टल-संरचनात्मक अक्षों में से केवल एक को बनाए रखता है। चतुष्कोणीय रूप में चौगुना घूर्णी अक्ष (वास्तव में एक स्क्रू अक्ष) होता है। वह अक्ष "c" अक्ष बन जाता है, और नए "a" अक्षों को अन्य दो पूर्व अक्षों की तुलना में 45 डिग्री घुमाया जाता है। नया "a" जाली पैरामीटर लगभग 2 के वर्गमूल से छोटा होता है, इसलिए α इकाई कोशिका में 8 के अतिरिक्त केवल 4 सिलिकॉन परमाणु होते हैं। अक्ष का चयन यादृच्छिक है, ताकि समान कण के अंदर विभिन्न युग्म बन सकें। संक्रमण की असंतुलित प्रकृति (आयतन और सामान्य आकार परिवर्तन) के साथ युग्मित ये अलग-अलग जुड़वां अभिविन्यास उन पदार्थों को अपेक्षाकृत अधिक यांत्रिक क्षति पहुंचा सकते हैं जिनमें क्रिस्टोबलाइट सम्मिलित है और जो संक्रमण तापमान जैसे उच्चतापसह इष्टिका से बार-बार गुजरते हैं।

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  β-क्रिस्टोबलाइट का एक आदर्श मॉडल, कोर-बंधित SiO₄ टेट्राहेड्रा दिखा रहा है। आधे सफेद वर्गों के केंद्र में दक्षिणवर्ती का चार गुना स्क्रू अक्ष होता है, और दूसरों के केंद्र में वामावर्त वाला होता है। इस प्रक्षेपण में हम विकर्णों पर अक्षों और दर्पणों के समानांतर विसर्पण-तल को देखते हैं। हकीकत में टेट्राहेड्रा निरंतर कंपन रहे हैं।

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  β-क्रिस्टोबलाइट को 101 दिशा में देखा गया।

• A-cristobal.pngg

  टेट्राहेड्रा के स्थिर अवनति द्वारा α-क्रिस्टोबलाइट का आमोटित संरचना, β रूप से संबंधित है। यह दृश्य पूर्व चित्रण की 101 दिशा के साथ दृश्य से समान है, इसके अतिरिक्त कि उस चित्र का "b" अक्ष अब क्षैतिज है। दो गुना स्क्रू अक्षों को यहां सफेद क्षेत्रों के बीच से होकर घूर्णन करने वाले दो गुना अक्षों के रूप में दिखाई देती हैं और लगभग आरोपित ऑक्सीजन परमाणुओं के युग्म के बीच होती हैं।

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  α-क्रिस्टोबलाइट की इकाई कोशिका; लाल गोले ऑक्सीजन परमाणु हैं। हम यहां एक कुंडली में पांच सिलिकॉन परमाणु देखते हैं (पहला और अंतिम जाली में समकक्ष परमाणु हैं) "c" दिशा (पृष्ठ में) में जा रहे हैं। क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर अक्ष "a" अक्ष हैं।

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  β-क्रिस्टोबलाइट की इकाई कोशिका; लाल गोले ऑक्सीजन परमाणु हैं।

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  An idealized model of β-cristobalite, showing corner-bonded SiO₄ tetrahedra. There is a right-handed four-fold screw axis at the centre of half the white squares, and a left-handed one at the centre of the others. In this projection we see glide planes parallel to the axes and mirrors on the diagonals. In reality the tetrahedra are constantly wobbling.

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  β-cristobalite viewed along the 101 direction.

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  The crumpled framework of α-cristobalite, related to the β form by static tilting of the tetrahedra. This view corresponds to the view along the 101 direction of the previous illustration, except that the "b" axis of that picture is now horizontal. The two-fold screw axes appear here as two-fold axes of rotation going through the middle of the white areas and between the pairs of almost superimposed oxygen atoms.

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  Unit cell of α-cristobalite; red spheres are oxygen atoms. We see here five silicon atoms in a helix (the first and the last are equivalent atoms in the lattice) going in the "c" direction (into the page). The horizontal and vertical axes are the "a" axes.

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  Unit cell of β-cristobalite; red spheres are oxygen atoms.

घटना

क्रिस्टोबलाइट अम्लीय ज्वालामुखीय चट्टानों में सफेद ऑक्टाहेड्रा या गोलाकार के रूप में होता है और अमेरिकी राज्य कैलिफोर्निया और इसी तरह के क्षेत्रों के मोंटेरी गठन में परिवर्तित डायटमी निक्षेप में होता है।

सूक्ष्म ओपल बनाने वाले सूक्ष्ममापी-पैमाने के गोले कुछ एक्स-किरण विवर्तन पैटर्न प्रदर्शित करते हैं जो क्रिस्टोबलाइट के समान होते हैं, लेकिन किसी भी लंबी दूरी के क्रम की कमी होती है, इसलिए उन्हें सही क्रिस्टोबलाइट नहीं माना जाता है। इसके अतिरिक्त, ओपल में संरचनात्मक जल की उपस्थिति यह संदिग्ध बनाती है कि ओपल (दूधिया पत्थर) में क्रिस्टोबलाइट होता है।

अग्रिम पठन

• American Geological Institute Dictionary of Geological Terms.
• Durham, D. L., "Monterey Formation: Diagenesis". in: Uranium in the Monterey Formation of California. US Geological Survey Bulletin 1581-A, 1987.
• Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 29., Silica: behavior, geochemistry and physical applications. Mineralogical Society of America, 1994.
• R. B. Sosman, The Phases of Silica. (Rutgers University Press, 1965)

बाहरी संबंध

• International Chemical Safety Card 0809