Rutile
રુટાઇલ એ ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ (ટી. આઈ. ઓ. 2) નું બનેલું ઓક્સાઇડ ખનિજ છે, જે ટી. આઈ. ઓ. 2 નું સૌથી સામાન્ય કુદરતી સ્વરૂપ છે. ટી. આઈ. ઓ. 2 ના દુર્લભ બહુરૂપો જાણીતા છે, જેમાં એનાટેઝ, એકોગાઇટ અને બ્રુકાઇટનો સમાવેશ થાય છે. રુટાઇલ કોઈપણ જાણીતા સ્ફટિકની દૃશ્યમાન તરંગલંબાઇ પર સૌથી વધુ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકોમાંનું એક ધરાવે છે અને ખાસ કરીને મોટા બાયરેફ્રિન્જન્સ અને ઉચ્ચ વિક્ષેપ પણ દર્શાવે છે. આ ગુણધર્મોને કારણે, તે ચોક્કસ ઓપ્ટિકલ ઘટકો, ખાસ કરીને ધ્રુવીકરણ ઓપ્ટિક્સના ઉત્પાદન માટે ઉપયોગી છે, જે લગભગ 4.5 માઇક્રોમીટર સુધીની લાંબી દૃશ્યમાન અને ઇન્ફ્રારેડ તરંગલંબાઇ માટે ઉપયોગી છે. કુદરતી રુટાઇલમાં 10 ટકા સુધી આયર્ન અને નોંધપાત્ર માત્રામાં નિયોબિયમ અને ટેન્ટેલમ હોઈ શકે છે. રુટિલે તેનું નામ લેટિન ('લાલ') પરથી મેળવ્યું છે, જે પ્રસારિત પ્રકાશ દ્વારા જોવામાં આવે ત્યારે કેટલાક નમુનાઓમાં જોવા મળતા ઊંડા લાલ રંગના સંદર્ભમાં છે. રુટાઇલનું વર્ણન સૌપ્રથમ 1803 માં અબ્રાહમ ગોટલોબ વર્નર દ્વારા હોર્કાજુએલો ડે લા સિએરા, મેડ્રિડ (સ્પેન) માં મેળવેલા નમૂનાઓનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું, જે પરિણામે પ્રકારનો વિસ્તાર છે. ઑક્યુરન્સ રુટાઇલ એ ઉચ્ચ-તાપમાન અને ઉચ્ચ-દબાણવાળા મેટામોર્ફિક ખડકોમાં અને અગ્નિકૃત ખડકોમાં એક સામાન્ય સહાયક ખનિજ છે. થર્મોડાયનેમિક રીતે, રુટાઇલ એ તમામ તાપમાને ટી. ઓ. ઓ. 2નું સૌથી સ્થિર બહુરૂપ છે, જે એનાટેઝ અથવા બ્રુકાઇટના મેટાસ્ટેબલ તબક્કાઓ કરતાં ઓછી કુલ મુક્ત ઊર્જા દર્શાવે છે. પરિણામે, મેટાસ્ટેબલ ટી. ઓ. ઓ. 2 પોલિમોર્ફનું રુટાઇલમાં પરિવર્તન બદલી ન શકાય તેવું છે. તેમાં ત્રણ મુખ્ય બહુરૂપતાનો સૌથી ઓછો પરમાણુ જથ્થો હોવાથી, તે સામાન્ય રીતે મોટાભાગના ઉચ્ચ દબાણવાળા રૂપાંતરકારી ખડકોમાં, મુખ્યત્વે ઇક્લોગાઇટ્સમાં પ્રાથમિક ટાઇટેનિયમ ધરાવતા તબક્કા છે. અગ્નિકૃત વાતાવરણમાં, રુટાઇલ એ પ્લુટોનિક અગ્નિકૃત ખડકોમાં એક સામાન્ય સહાયક ખનિજ છે, જો કે તે પ્રસંગોપાત બાહ્ય અગ્નિકૃત ખડકોમાં પણ જોવા મળે છે, ખાસ કરીને કિમ્બરલાઇટ્સ અને લેમ્પ્રોઇટ્સ જેવા કે જે ઊંડા આવરણ સ્ત્રોત ધરાવે છે. એનાટેઝ અને બ્રુકાઇટ અગ્નિકૃત વાતાવરણમાં જોવા મળે છે, ખાસ કરીને પ્લુટોનિક ખડકોના ઠંડક દરમિયાન ઓટોજેનિક ફેરફારના ઉત્પાદનો તરીકે; એનાટેઝ પ્રાથમિક રુટાઇલમાંથી મેળવેલા પ્લેસર થાપણોમાં પણ જોવા મળે છે. મોટા નમૂનાના સ્ફટિકોની ઘટના પેગમેટાઇટ્સ, સ્કાર્ન્સ અને ગ્રેનાઇટ ગ્રેઝન્સમાં સૌથી સામાન્ય છે. રુટાઇલ કેટલાક બદલાયેલા અગ્નિકૃત ખડકોમાં અને અમુક નાઇસ અને શિસ્ટ્સમાં સહાયક ખનિજ તરીકે જોવા મળે છે. એસિક્યુલર સ્ફટિકોના જૂથોમાં તે વારંવાર સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડના ગ્રેબુન્ડેનની જેમ ક્વાર્ટઝમાં પ્રવેશતા જોવા મળે છે. 2005માં પશ્ચિમ આફ્રિકામાં સિએરા લિયોન પ્રજાસત્તાકની ઉત્પાદન ક્ષમતા વિશ્વના વાર્ષિક રુટાઇલ પુરવઠાના 23 ટકા હતી, જે 2008માં વધીને આશરે 30 ટકા થઈ હતી. સ્ફટિક માળખું રુટાઇલ એક ચતુષ્કોણ એકમ કોષ ધરાવે છે, જેમાં એકમ કોષ પરિમાણો a = b = 4.584 Å, અને c = 2.953 Å છે. ટાઇટેનિયમ કેટાયનની સંકલન સંખ્યા 6 હોય છે, જેનો અર્થ થાય છે કે તેઓ 6 ઓક્સિજન અણુઓના ઓક્ટાહેડ્રોનથી ઘેરાયેલા હોય છે. ઓક્સિજન આયનની સંકલન સંખ્યા 3 હોય છે, જે ત્રિકોણાકાર સમતલીય સંકલનમાં પરિણમે છે. રુટાઇલ પણ સ્ક્રૂ અક્ષ દર્શાવે છે જ્યારે તેના ઓક્ટાહેડ્રાને ક્રમિક રીતે જોવામાં આવે છે. જ્યારે ઘટતી પરિસ્થિતિઓમાં રચના થાય છે, ત્યારે ઓક્સિજનની ખાલી જગ્યાઓ ટીઆઈ 3 + કેન્દ્રો સાથે જોડાઈ શકે છે. હાઇડ્રોજન આ અંતરાયોમાં પ્રવેશી શકે છે, જે વ્યક્તિગત ખાલી જગ્યામાં રહેનાર (હાઇડ્રોજન આયન તરીકે જોડી બનાવીને) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે અથવા નજીકના ઓક્સિજન સાથે હાઇડ્રોક્સાઇડ જૂથ બનાવી શકે છે. રુટાઇલ સ્ફટિકો સામાન્ય રીતે પ્રિઝમેટિક અથવા એસિક્યુલર વૃદ્ધિની આદત દર્શાવવા માટે તેમના સી અક્ષ, [001] દિશા સાથે પ્રેફરેન્શિયલ ઓરિએન્ટેશન સાથે જોવા મળે છે. આ વૃદ્ધિની આદતની તરફેણ કરવામાં આવે છે કારણ કે રૂટાઇલના {110} પાસાઓ સૌથી ઓછી સપાટી મુક્ત ઊર્જા દર્શાવે છે અને તેથી થર્મોડાયનેમિકલી સૌથી સ્થિર છે. રુટાઇલની સી-અક્ષ લક્ષી વૃદ્ધિ આ તબક્કાના નેનોરોડ્સ, નેનોવાયર અને અસામાન્ય અનાજ વૃદ્ધિની ઘટનાઓમાં સ્પષ્ટ દેખાય છે. દરિયાકિનારાની રેતીમાં મોટા પ્રમાણમાં, રુટાઇલ ભારે ખનિજો અને અયસ્કની થાપણોનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક બનાવે છે. ખાણિયાઓ મૂલ્યવાન ખનિજોને કાઢે છે અને અલગ કરે છે-દા. ત., રુટાઇલ, ઝિર્કોન અને ઇલ્મેનાઇટ. રુટાઇલનો મુખ્ય ઉપયોગ પ્રત્યાવર્તન સિરામિકનું ઉત્પાદન, રંગદ્રવ્ય તરીકે અને ટાઇટેનિયમ ધાતુના ઉત્પાદન માટે થાય છે. બારીક પાવડર રુટાઇલ એક તેજસ્વી સફેદ રંગદ્રવ્ય છે અને તેનો ઉપયોગ રંગ, પ્લાસ્ટિક, કાગળ, ખોરાક અને અન્ય કાર્યક્રમોમાં થાય છે જે તેજસ્વી સફેદ રંગની માંગ કરે છે. ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ રંગદ્રવ્ય એ વિશ્વભરમાં ટાઇટેનિયમનો સૌથી મોટો ઉપયોગ છે. રુટાઇલના નેનોસ્કેલ કણો દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે પારદર્શક હોય છે પરંતુ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ (સનસ્ક્રીન) ના શોષણમાં અત્યંત અસરકારક હોય છે. નેનો-કદના રુટાઇલ કણોની યુવી શોષણ બલ્ક રુટાઇલની તુલનામાં વાદળી-સ્થાનાંતરિત છે જેથી ઉચ્ચ-ઊર્જા યુવી પ્રકાશ નેનોપાર્ટિકલ્સ દ્વારા શોષાય છે. તેથી, યુવી-પ્રેરિત ત્વચાના નુકસાન સામે રક્ષણ આપવા માટે તેનો ઉપયોગ સનસ્ક્રીનમાં થાય છે. રત્નોમાં હાજર નાની રુટાઇલ સોય એ એસ્ટરિઝમ તરીકે ઓળખાતી ઓપ્ટિકલ ઘટના માટે જવાબદાર છે. એસ્ટરિએટેડ રત્નોને "સ્ટાર" રત્નો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સ્ટાર નીલમ, સ્ટાર રૂબી અને અન્ય સ્ટાર રત્નોની ખૂબ માંગ છે અને સામાન્ય રીતે તેમના સામાન્ય સમકક્ષો કરતાં વધુ મૂલ્યવાન છે. રુટાઇલનો વેલ્ડીંગ ઇલેક્ટ્રોડ આવરણ તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. તેનો ઉપયોગ ઝેડટીઆર અનુક્રમણિકાના એક ભાગ તરીકે પણ થાય છે, જે અત્યંત વાતાવરણીય કાંપનું વર્ગીકરણ કરે છે. સેમિકન્ડક્ટર રુટાઇલ, મોટા બેન્ડ-ગેપ સેમિકન્ડક્ટર તરીકે, તાજેતરના દાયકાઓમાં ફોટોકેટાલિસિસ અને ડાયલ્યુટ મેગ્નેટિઝમમાં એપ્લિકેશનો માટે ફંક્શનલ ઓક્સાઇડ તરીકે એપ્લિકેશનો તરફ નોંધપાત્ર સંશોધનનો વિષય રહ્યો છે. સંશોધન પ્રયાસો સામાન્ય રીતે ખનિજ-થાપણમાંથી મેળવેલી સામગ્રીને બદલે ઓછી માત્રામાં કૃત્રિમ રુટાઇલનો ઉપયોગ કરે છે. સિન્થેટિક રુટાઇલ સિન્થેટિક રુટાઇલનું સૌપ્રથમ 1948માં ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું હતું અને તે વિવિધ નામો હેઠળ વેચાય છે. તે બેચર પ્રક્રિયા દ્વારા ટાઇટેનિયમ ઓર ઇલ્મેનાઇટમાંથી ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. ખૂબ જ શુદ્ધ કૃત્રિમ રુટાઇલ પારદર્શક અને લગભગ રંગહીન હોય છે, જે મોટા ટુકડાઓમાં સહેજ પીળો હોય છે. કૃત્રિમ રુટાઇલ ડોપિંગ દ્વારા વિવિધ રંગોમાં બનાવી શકાય છે. ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એડામેન્ટાઇન ચમક અને મજબૂત રીફ્રેક્શન આપે છે જે હીરા જેવા દેખાવ તરફ દોરી જાય છે. નજીકના રંગહીન હીરાના વિકલ્પને "ટાઇટેનિયા" તરીકે વેચવામાં આવે છે, જે આ ઓક્સાઇડનું જૂના જમાનાનું રાસાયણિક નામ છે. જો કે, ઝવેરાતમાં રુટાઇલનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે કારણ કે તે ખૂબ સખત (સ્ક્રેચ-રેઝિસ્ટન્ટ) નથી, જે મોહની કઠિનતા સ્કેલ પર માત્ર 6 માપવામાં આવે છે. એનાટેઝ અને રુટાઇલ તબક્કાઓ (તેમજ બે તબક્કાઓના બાયફેસિક મિશ્રણ) બંનેમાં ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડની ફોટોકેટાલિટિક પ્રવૃત્તિમાં વધતા સંશોધન રસના પરિણામે, પાવડર અને પાતળા ફિલ્મ સ્વરૂપમાં રુટાઇલ ટી. ઓ. ઓ. 2 વારંવાર અજૈવિક અગ્રદૂત (સામાન્ય રીતે ટી. આઈ. સી. એલ. 4) અથવા ઓર્ગેનોમેટાલિક અગ્રદૂત (સામાન્ય રીતે ટાઇટેનિયમ આઇસોપ્રોપોક્સાઇડ જેવા એલ્કોક્સાઇડ, જેને ટી. ટી. આઈ. પી. તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) નો ઉપયોગ કરીને દ્રાવણ આધારિત માર્ગો દ્વારા પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં બનાવવામાં આવે છે. સંશ્લેષણની પરિસ્થિતિઓના આધારે, સ્ફટિકીકરણનો પ્રથમ તબક્કો મેટાસ્ટેબલ એનાટેઝ તબક્કો હોઈ શકે છે, જેને પછી થર્મલ ટ્રીટમેન્ટ દ્વારા સંતુલન રુટાઇલ તબક્કામાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. સુધારેલ ફોટો-જનરેટેડ ચાર્જ કેરિયર સેપરેશન, બદલાયેલ ઇલેક્ટ્રોનિક બેન્ડ સ્ટ્રક્ચર્સ અને સુધારેલ સપાટીની પ્રતિક્રિયાશીલતા દ્વારા સુધારેલ ફોટોકેટેલિટિક પ્રવૃત્તિ પ્રદાન કરવા માટે રુટાઇલના ભૌતિક ગુણધર્મોને ઘણીવાર ડોપન્ટ્સનો ઉપયોગ કરીને સુધારવામાં આવે છે. ખનિજોની યાદી પણ જુઓ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ટાઇટેનિયમ ખનિજો ઓક્સાઇડ ખનિજો રુટાઇલ જૂથ ટેટ્રાગોનલ ખનિજો અવકાશ જૂથમાં ખનિજો 136 1803 માં વર્ણવેલ ખનિજો