क्रिस्टोबलाइट

क्रिस्टोबलाइट 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 होते 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।

मितस्थायित्व
क्रिस्टोबलाइट केवल 1470 डिग्री सेल्सियस से ऊपर स्थिर होता 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 संशोधन करने की आवश्यकता होती है। ये संरचना SiO4 टेट्राहेड्रा से बने होते हैं जिसमें प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु को प्रतिवेशी 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 वाली प्रथम प्रावस्था होती 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 प्रावस्था 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 होते है। इसमें हीरे के समान संरचना होती है लेकिन सिलिकॉन और ऑक्सीजन के जुड़े टेट्राहेड्रा के साथ जहां कार्बन परमाणु हीरे में हैं। α-क्रिस्टोबलाइट नामक एक चिराल द्वि समलंबाक्ष रूप (आकाशी समूह या तो P41212, संख्या 92, या P43212, संख्या 96, यादृच्छिक रूप से) परिवेश के दबाव में लगभग 250 डिग्री सेल्सियस से कम ठंडा होने पर होता है और संरचना में सिलिका टेट्राहेड्रा के स्थिर अभिनति 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, तीव्रता 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 आधात्री में परिबद्ध किया जाता है जो संक्रमण में सम्मिलित होने वाले अपेक्षाकृत अधिक सामान्य तनाव की स्वीकृति नहीं देता है, जिससे क्रिस्टल के आकार में परिवर्तन होता है। यह संक्रमण अत्यधिक असंतत है। और  α रूप से β रूप में जाने से 3 या 4 प्रतिशत की मात्रा में वृद्धि होती है। परिशुद्ध संक्रमण तापमान क्रिस्टोबलाइट प्रतिदर्श 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 होती हैं। α-β चरण संक्रमण में, हालांकि, एक दिशा में केवल दक्षिणावर्ती या वामावर्त कुंडली को संरक्षित किया जाता है और 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 युग्मित अभिविन्यास उन पदार्थों को अपेक्षाकृत अधिक यांत्रिक क्षति पहुंचा सकते हैं जिनमें क्रिस्टोबलाइट सम्मिलित होते है और जो संक्रमण तापमान जैसे उच्च-तापसह इष्टिका से बार-बार गुजरते हैं।

घटना
क्रिस्टोबलाइट अम्लीय ज्वालामुखीय चट्टानों में सफेद अष्टफलकीय 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)