Cristobalite

من نوع معدن

كريستوبالايت هو نوع متبلور من السيليكا يتكون عند درجات حرارة عالية جدًا. يُستخدم في طب الأسنان كمكون من مواد الطبع الألجيناتية وكذلك لصنع نماذج الأسنان. له نفس الصيغة الكيميائية للكوارتز، SiO2، لكن له بنية بلورية مميزة. كل من الكوارتز والكريستوبالايت هما متشكلان مع جميع أعضاء مجموعة الكوارتز، والتي تتضمن أيضًا الكوسيتيت، والتريديميتي، والستيشوفيت. يتواجد الكريستوبالايت كأوكتاهيدرات بيضاء أو كريات في الصخور البركانية الحمضية وفي رواسب التحويل الدياتومية في تكوين مونتيري بولاية كاليفورنيا الأمريكية ومناطق مشابهة. الكريستوبالايت مستقر فقط فوق 1470 درجة مئوية، لكنه يمكن أن يتبلور ويظل مستقرًا ميتاكزنونيًا عند درجات حرارة أقل. سمي الكريستوبالايت نسبة إلى سيرو سان كريستوبال في بلدية بارتشوكا، هيدالجو، المكسيك. يستمر وجود الكريستوبالايت خارج نطاق استقراره الديناميكي الحراري لأنه يتطلب كسر وإعادة تشكيل إطار السيليكا للتحول إلى الكوارتز أو التريديميتي، وهي عملية تتطلب طاقة تنشيط كبيرة ولا قد تحدث في زمن الإنسان. تُعرف السليكات الإطارية أيضًا بالتيكتوسيليكات. هناك أكثر من شكل واحد لإطار الكريستوبالايت. عند درجات الحرارة العالية، يكون الهيكل مكعبًا، Fd3m, No. 227، الرمز بيرسون cF104. يحدث شكل رباعي من الكريستوبالايت (P41212, No. 92, الرمز بيرسون tP12) عند التبريد أسفل حوالي 250 درجة مئوية عند الضغط الجوي ويرتبط بالشكل المكعب عن طريق ميل ثابت للتيتراهدرا السيليكا في الإطار. يسمى هذا التحول بانتقال المنخفض - العالي أو α − β {\displaystyle \alpha {-}\beta }. ويمكن أن يُطلق عليه "تشويهي"؛ أي أنه لا يمكن عادةً منع الشكل المكعب β من أن يصبح رباعي الأشكال بواسطة التبريد السريع. في ظروف نادرة، يمكن الحفاظ على الشكل المكعب إذا تم تثبيت حبيبة البلور في مصفوفة لا تسمح بالتشوه التلقائي الكبير المتضمن في التحول، مما يسبب تغييرًا في شكل البلورة. هذا التحول شديد الانقطاع. تعتمد درجة الحرارة الانتقالية بالضبط على قوة بلورية العينة، والتي تعتمد بدورها على عوامل مثل مدة تلدينها عند درجة حرارة معينة. الطور المكعب β يتكون من تيترهيدرونات السيليكا غير المنتظمة ديناميكيًا. تبقى التيترهيدرونات منتظمة بشكل كبير وتتحرك بعيدة عن مواقعها الثابتة المثالية نتيجة لتأثير فئة من الفونونات ذات التردد المنخفض تُسمى أنماط الوحدة الصلبة. التجمّد لأحد هذه الأنماط الصلبة هو النمط الناعم للانتقال بين الطورين α–β. في انتقال الطور α–β، يحتفظ فقط واحد من المحاور البلورية المكعبة الثلاثة بدرجة دورانية أربعة أضعاف في الشكل الرباعي. اختيار المحور اعتباطي، بحيث يمكن تشكيل توائم مختلفة داخل نفس الحبيبة. هذه التوجهات التوأمية المختلفة المقترنة بالطبيعة الانقطاعية للتحول يمكن أن تسبب أضرارًا ميكانيكية كبيرة للمواد التي تحتوي على الكريستوبالايت والتي تمر مرارًا عبر درجة حرارة التحول، مثل الطوب المقاوم للحريق. عند إزالة الزجاج من الحالة البلورية، عادة ما يكون كريستوبالايت الطور الأول الذي يتشكل، حتى عندما يكون خارج نطاق استقراره الديناميكي الحراري بكثير. هذا مثال على قاعدة الخطوة لستوولد. الطبيعة غير المنتظمة ديناميكيًا للطور β هي جزء من المسؤولية عن انخفاض حرارة انصهار السيليكا. الكرات الميكرومترية التي تشكل الأوبال الثمين تظهر بعض أنماط حيود الأشعة السينية المماثلة لتلك الخاصة بالكريستوبالايت، ولكنها تفتقد أي نظام طويل المدى لذا فإنها لا تعتبر كريستوبالايت حقيقي. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود الماء الهيكلي في الأوبال يجعل من المشكوك فيه أن الأوبال يتكون من الكريستوبالايت.

الصلابة:

6 - 7

الكثافة:

2.33 g/cm³