Anatasa

Anatase es una forma mineral metaestable de dióxido de titanio (TiO₂) con una estructura cristalina tetragonal. Aunque incolora o blanca cuando es pura, la anatasa en la naturaleza suele ser un sólido negro debido a las impurezas. Se sabe que existen de forma natural otros tres polimorfos (o formas minerales) de dióxido de titanio: brookita, akaogiita y rutilo, siendo el rutilo el más común y estable del grupo. La anatasa se forma a temperaturas relativamente bajas y se encuentra en concentraciones menores en rocas ígneas y metamórficas. Películas delgadas de vidrio recubierto de TiO₂ muestran propiedades antivaho y autolimpiantes bajo la radiación ultravioleta.

La anatasa siempre se encuentra en forma de cristales pequeños, aislados y muy desarrollados y, como el rutilo, cristaliza en un sistema tetragonal. La anatasa es metaestable a todas las temperaturas y presiones, siendo el rutilo el polimorfo de equilibrio. Sin embargo, la anatasa es a menudo la primera fase de dióxido de titanio que se forma en muchos procesos debido a su menor energía superficial, con una transformación a rutilo que tiene lugar a temperaturas elevadas. Aunque el grado de simetría es el mismo para las fases anatasa y rutilo, no existe relación entre los ángulos interfaciales de los dos minerales, excepto en la zona del prisma de 45° y 90°. El hábito cristalino octaédrico común de anatasa, con cuatro planos de clivaje perfectos, tiene un ángulo sobre su borde polar de 82°9', mientras que los octaedros de rutilo solo tienen un ángulo de borde polar de 56°52½'. El ángulo más pronunciado le da a los cristales de anatasa un eje vertical más largo y una apariencia más delgada que el rutilo, lo que llevó al mineralogista francés René Just Haüy a nombrar el mineral anatasa en 1801, del griego anatasis ("extensión"). Existen diferencias importantes adicionales entre los caracteres físicos de la anatasa y el rutilo. Por ejemplo, la anatasa es menos dura (5,5–6 frente a 6–6,5 en la escala de Mohs) y menos densa (gravedad específica de aproximadamente 3,9 frente a 4,2) que el rutilo. La anatasa también es ópticamente negativa, mientras que el rutilo es ópticamente positivo. La anatasa también tiene un brillo más fuertemente adamantino o metálico-adamantino que el del rutilo.

Hábito de cristal

Porción extendida de la celosa anatasa.

Se pueden distinguir dos hábitos de crecimiento de los cristales de anatasa. El más común se presenta como octaedros agudos simples con un color azul índigo a negro y un brillo acerado. Los cristales de este tipo abundan en Le Bourg-d'Oisans en Dauphiné, Francia, donde están asociados con cristales de roca, feldespato y axinita en grietas en granito y mica esquisto. Cristales similares de tamaño microscópico están ampliamente distribuidos en rocas sedimentarias como areniscas, arcillas y pizarras, de las cuales pueden separarse lavando los constituyentes más livianos de la roca en polvo. El plano (101) de la anatasa es la superficie termodinámicamente más estable y, por lo tanto, la faceta más expuesta en la anatasa natural y sintética.

Los cristales del segundo tipo tienen numerosas caras piramidales desarrolladas y suelen ser más planos o, a veces, de hábito prismático. Su color es de amarillo miel a marrón. Dichos cristales se parecen mucho al mineral xenotima en apariencia e históricamente se pensó que eran una forma especial de xenotima, denominada wiserine. Se encuentran adheridos a las paredes de grietas en gneises en los Alpes, siendo una localidad muy conocida Binnenthal cerca de Brig en el cantón de Valais, Suiza.

Si bien la anatasa no es una fase de equilibrio del TiO₂, es metaestable cerca de la temperatura ambiente. A temperaturas entre 550 y aproximadamente 1000 °C, la anatasa se convierte en rutilo. La temperatura de esta transformación depende fuertemente de las impurezas o dopantes, así como de la morfología de la muestra.

Anatasa sintética

Debido a su posible aplicación como semiconductor, la anatasa suele prepararse sintéticamente. La anatasa cristalina se puede preparar en laboratorios mediante métodos químicos como el proceso sol-gel. Esto podría hacerse mediante hidrólisis controlada de tetracloruro de titanio (TiCl₄) o etóxido de titanio. A menudo, los dopantes se incluyen en dichos procesos de síntesis para controlar la morfología, la estructura electrónica y la química superficial de una muestra de anatasa.

Nombres alternativos y obsoletos

Otro nombre comúnmente usado para anatasa es octaedrita, que es anterior a anatasa y se le da debido al hábito octaédrico común (agudo) de los cristales. Otros nombres, ya obsoletos, son oisanite y dauphinite, de la conocida localidad francesa de Le Bourg-d'Oisans en Dauphiné.