Anatase

L’anatase est une espèce minérale formée de dioxyde de titane de formule TiO2 avec des traces de fer, d'antimoine, de vanadium et de niobium.

Anatase
Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1]

Anatase St Christophe-en-Oisans France
Général
Nom IUPAC Dioxyde de titane
Classe de Strunz
4.DD.05
Classe de Dana
4.4.4.1
Formule chimique O2Ti TiO2
Identification
Masse formulaire[2] 79,866 ± 0,002 uma
O 40,07 %, Ti 59,93 %,
Couleur brun, bleu, noir, incolore, grisâtre, verdâtre, vert bleuâtre, jaune, rouge
Classe cristalline et groupe d'espace Ditétragonale-dipyramidale ;
I 41/amd
Système cristallin Tétragonal
Réseau de Bravais Centré I
Macle rare sur {112}
Clivage parfaits sur {001} et {101}
Cassure Subconchoïdale, inégale
Habitus Pseudo-octaédrique, bipyramidal pointu, tabulaire, prismatique, colonnaire. Cristaux striés.
Échelle de Mohs de 5.5 à 6
Trait Blanc, jaune pâle, gris
Éclat adamantin, gras, submétallique
Propriétés optiques
Biréfringence Uniaxial (-); 0.0730.
Fluorescence ultraviolet aucune
Transparence Transparent, translucide
Propriétés chimiques
Densité de 3.9 à 4
Température de fusion 1843 °C
Propriétés physiques
Magnétisme aucun
Radioactivité aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Inventeur et étymologie

Découverte à la fin du XVIIIe par Johann Gottfried Schreiber dans l'Oisans[3], on doit également à ce naturaliste la découverte de la stilbite et de l'axinite. Elle a fait l'objet de différentes descriptions plus ou moins complètes ; c'est celle de René-Just Haüy en qui fait référence, c'est lui qui la baptisera anatase. Le mot dérive du grec " ana " = étiré - " anatasis " = allongement (pour les cristaux octaédriques allongés). L'analyse chimique initiale est due à Louis-Nicolas Vauquelin[4].

Topotype

Saint-Christophe-en-Oisans, Bourg-d'Oisans, Isère, France. Les échantillons de références sont au Muséum national d'histoire naturelle de Paris.

Cristallographie
Unité cellulaire de l’anatase
  • Paramètres de la maille conventionnelle : a = 3.793, c = 9.51, Z = 4 ; V = 136.82
  • Densité calculée = 3,88

Cristallochimie

L'anatase, le rutile et la brookite, sont les trimorphes de TiO2. Chauffée au-delà de 700 °C, elle se transforme en rutile.

Synonymie
  • dauphinite (Glocker 1831) [5]
  • hydrotitanite (George A. Koenig 1876) : décrit par Koenig sur des échantillons, de colombo-pérowskite (Magnet Cove, Arkansas) où l'anatase veanait en pseudomorphose[6].
  • octaédrite (Saussure 1796) [7]
  • oisanite (Delamétherie 1797) [8]
  • Schorl bleu indigo (Jean-Baptiste Romé de L'Isle) [9]
  • Schorl octaédre rectangulaire (Bournon 1787) [10]
  • wisérine (Kenngott 1864) : Dédiée au minéralogiste D.F. Wiser (1802-1878), de Zürich, Suisse[11].
  • Xanthitane ou xanthotitane (Shepard 1856) [12]

Gîtologie

Dans les fentes alpines des gneiss et micaschistes, l'anatase accompagne l'adulaire, l'axinite, la brookite, l'épidote, La préhnite, le quartz, l'ilménite, l'hématite, le rutile. On la trouve également dans des filons de pegmatites et sous forme de grains roulés dans certaines roches sédimentaires. Les cristaux peuvent atteindre jusqu'à 3,75 cm [13] .

Gisements remarquables
  • Allemagne
Grube Louise Charlotte, Hasserode, Wernigerode, Harz, Sachsen-Anhalt
  • Belgique
Daverdisse, Wellin, Province de Luxembourg[14]
  • Canada
Carrière Sintra, Ayer's Cliff, région de l'Estrie, Québec [15]
  • France
Plessis en Laz, Châteauneuf-du-Faou, Finistère[16]
Carrière de la Lande, Plumelin, Morbihan[17]
Saint-Christophe-en-Oisans (Topotype), & Plan-du-lac, Bourg-d'Oisans, Isère[18]
  • Italie
Miniera di Buca della Vena, Ponte Stazzemese, Stazzema, Alpes Apuane, Lucca, Toscane[19]
  • Norvège
Dyrfonni (Dyrefonni), Viveli, Eidfjord, Hardangervidda, Hordaland[20]

Galerie
  • Anatase Massif du St Gothard Suisse
  • Anatase Vallée du Binn Suisse - Muséeum de Bonn
  • Anatase taillée

Utilité

L'anatase gemme peut :

  • être taillée comme pierre fine ;
  • être utilisé comme minerai pour produire des pigments blancs (technologies développées par le groupe Tioxide par exemple, devenu Huntsman Tioxyde) ;
  • être utilisé sous forme de monocristaux ou nanofils d'anatase polymorphe de dioxyde de titane, dans des domaines divers, allant du photovoltaïque, aux revêtements réfléchissants en passant par les memristors,
  • fournir potentiellement (et peut être bientôt) un matériau (ex : mousse d'anatase où la chaleur ne se propage quasiment pas, ou au contraire métal très conducteur) dont on pourrait régler conductivité thermique (κ) grâce à un nouveau processus de diffusion de calories (via des structures polaroniques grâce aux lacunes d'oxygène de ce matériau, qui influence considérablement la valeur de K). "Le dopage de cette mousse d'anatase pourrait annoncer des applications prometteuses, notamment en thermoélectricité" et dans les domaines de l'électronique, de l'automobile, des moteurs de fusée, de la conquête spatiale ou des réacteurs nucléaires (pour les systèmes de refroidissement et échangeurs thermiques notamment)[21].

Articles connexes

Notes et références
  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. Andrée Jean François Marie Brochant de Villers, Alexandre Brongniart, Frédéric Georges Cuvier, Dictionnaire des sciences naturelles, 1829, p. 443.
  4. Traité élémentaire de minéralogie, avec des applications aux arts, Volume 2 Par Alexandre Brongniart
  5. Bulletin de l'I.N.G., Volume 18 Institut national genevois, 1873
  6. Koenig (1876), Academy of Sciences Philadelphia, Proceedings: 82.
  7. Traité de minéralogie, Volume 4 Par René Just Haüy 1822 p.348
  8. Journal de physique, de chimie et d'histoire naturelle, Volumes 54-55 p.240 1802
  9. Dictionnaire universel d'histoire naturelle publié par Charles [Dessalines] d'Orbigny 595 1848
  10. Bournon (1787), Journal phys.: 30: 386.
  11. Kenngott (1864), Jb. Min.: 484
  12. ShepardAm. J. Sc. 22, 96, 1856
  13. The Handbook of Mineralogy Volume III, 1997 Mineralogical Society of America by Kenneth W. Bladh, Richard A. Bideaux, Elizabeth Anthony-Morton and Barbara G. Nichols
  14. Jedwab J., Dejonghe L. (1982): "Contribution à l'étude minéralogique de l'indice radioactif de Daverdisse", Bulletin de la société belge de Géologie 91(4), 217-233.
  15. HORVÁTH, L., PFENNINGER-HORVÁTH, E. (2006) Brookite et anatase à Saint-Pierre-de-Broughton, Québec, Canada: Une minéralisation de type “fentes alpines.” Le Règne Minéral, No.71, 28-42
  16. Germain C., Saget Ph., Tissier J.P. (1990), Le Cahier des Micromonteurs, n°1, pp: 11-19
  17. Le Roc'h P., Bocianowski M. (2001). La carrière de la Lande, Plumelin (Morbihan). Le Cahier des Micromonteurs: 7-10.
  18. J. Valverde, Roger De Ascenção Guedes, « Le Plan du Lac, Isère, France », in Le Cahier des micromonteurs, no. 2, 1999, p. 6-21
  19. Orlandi & Dini, 2004. Die Mineralien der Buca della Vena-Mine, Apuaner Berge, Toskana. Lapis, 29, 1: 11-24.
  20. Nordrum, F.S. (1999): Nyfunn av mineraler i Norge 1998-1999. Bergverksmuseets Skrift 15: 87-90
  21. (en) X. Mettan & al.(2019) Tailoring thermal conduction in anatase TiO2, Nature ; Communications Physics vol. 2, Arti. n°123
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