Cтраница 2
Молекулы воды в решетке цеолитов могут занимать строго фиксированные положения, как в случае натролита; в других случаях они могут находиться в двух и трех различных, но определенных состояниях ( сколецит, томсонит) или, наконец, во многих различных состояниях, отличающихся по положению в решетке, по числу и природе ближайших соседей и по характеру и прочности связей с ними. В связи с этим свойства и поведение воды в цеолитах оказываются значительно более разнообразными, чем это принято считать в отношении так называемой цеолитной воды. [16]
Несмотря на различия в составе элементарных ячеек и в симметрии, натролит, сколецит и мезолит имеют одинаковую структуру каркаса, состоящего, как видно на рис. 2.67, из соединенных цепей тетраэдров. Натролит и сколецит являются соответственно Na - и Са-формами одной и той же каркасной структуры. [17]
Хей и Баннистер62 наблюдали, что из сколеци-та легко удаляются молекулы воды в количестве от 16 до 8, тогда как остаточная вода выносятся с гораздо большими затруднениями. Это показывает, что Тейлор правильно определил структуру сколецита: 8 молекул воды в сколеците размещены точно так же, как в нат-ролите, в котором содержится 16 ионов натрия, хотя в сколеците ионы натрия замещены 8 ионами кальция; остаточные 8 молекул воды занимают более неопределенные позиции. [18]
Первая полоса полностью исчезает при нагревании на воздухе до 300, тогда как вторая при этом, наоборот, усиливается. В других даже очень тонкопористых цеолитах, как натро-нит, сколецит и томсонит, по данным авторов [76], устойчивое равновесие между молекулами Н2О цеолита и D20 пара достигалось не более чем через 3 часа. [19]
Особенности ступенчатых кривых дегидратации цеолитов интерпретируются обычно как проявление неравноценности положений разных молекул воды в решетке таких цеолитов. Из данных рентгеновских исследований [91, 90], относящихся к томсониту, сколециту и мезолиту, действительно следует, что в томсоните можно выделить три группы молекул воды, отличающихся по их положению в решетке, а в сколеците и мезолите - две. Рентгеновские исследования [91 ] дают для расстояний между молекулами воды трех разных групп в томсоните и ближайшими кисло-родами 2.84, 2.72 и 2.64 А, а для двух разных молекул воды в сколеците соответственно 2.8 и 2.6 А. [20]
Хей и Баннистер62 наблюдали, что из сколеци-та легко удаляются молекулы воды в количестве от 16 до 8, тогда как остаточная вода выносятся с гораздо большими затруднениями. Это показывает, что Тейлор правильно определил структуру сколецита: 8 молекул воды в сколеците размещены точно так же, как в нат-ролите, в котором содержится 16 ионов натрия, хотя в сколеците ионы натрия замещены 8 ионами кальция; остаточные 8 молекул воды занимают более неопределенные позиции. [21]
Распыленные силикагели, образующиеся из гейландита, десмина и шабазита, представляют собой метакремневые кислоты, тогда как желатинообразные силикагели из сколецита и натролита тождественны ортокремневой кислоте Тиссена ( см. А. Бильц и Ральфе103 также получили из гейландита ортокремневую кислоту, отвечающую той, которая образуется из кристаллического дисиликата натрия. Наиболее замечательная природная псевдоморфоза метакрем-невой кислоты по пироксену описана Абболито104 как гранулина из лав Везувия, разъеденных вулканическими летучими продуктами. Эта псевдоморфоза все еще сохраняет цепочечную структуру исходных пироксенов и, следовательно, существенно отличается от обычного опала. [22]
Согласно Хею91а, при реакциях обмена оснований из мезолита частично получаются продукты, совершенно подобные таковым же, полученным из натролита и сколецита, что свидетельствует в пользу изоструп-турности, но не изоморфизма этих минералов. [23]
Хей и Баннистер62 наблюдали, что из сколеци-та легко удаляются молекулы воды в количестве от 16 до 8, тогда как остаточная вода выносятся с гораздо большими затруднениями. Это показывает, что Тейлор правильно определил структуру сколецита: 8 молекул воды в сколеците размещены точно так же, как в нат-ролите, в котором содержится 16 ионов натрия, хотя в сколеците ионы натрия замещены 8 ионами кальция; остаточные 8 молекул воды занимают более неопределенные позиции. [24]
Иначе обстоит дело со сколецитом и томсонитом. Если сжатие решетки, наблюдающееся после первой стадии обезвоживания этих минералов, не препятствует их полному оводнению и восстановлению структур, то полное обезвоживание, приводящее к более значительному уменьшению параметров решетки, а у сколецита - даже к некоторому изменению ориентировки цепочек ( в связи с увеличением угла ( 3), полностью лишает дегидратированный сколецит поглотительной способности и очень резко сокращает эту способность у томсонита. [25]
Особенности ступенчатых кривых дегидратации цеолитов интерпретируются обычно как проявление неравноценности положений разных молекул воды в решетке таких цеолитов. Из данных рентгеновских исследований [91, 90], относящихся к томсониту, сколециту и мезолиту, действительно следует, что в томсоните можно выделить три группы молекул воды, отличающихся по их положению в решетке, а в сколеците и мезолите - две. Рентгеновские исследования [91 ] дают для расстояний между молекулами воды трех разных групп в томсоните и ближайшими кисло-родами 2.84, 2.72 и 2.64 А, а для двух разных молекул воды в сколеците соответственно 2.8 и 2.6 А. [26]
Иначе обстоит дело со сколецитом и томсонитом. Если сжатие решетки, наблюдающееся после первой стадии обезвоживания этих минералов, не препятствует их полному оводнению и восстановлению структур, то полное обезвоживание, приводящее к более значительному уменьшению параметров решетки, а у сколецита - даже к некоторому изменению ориентировки цепочек ( в связи с увеличением угла ( 3), полностью лишает дегидратированный сколецит поглотительной способности и очень резко сокращает эту способность у томсонита. [27]
Обратимость процесса дегидратации существенно зависит от условий нагревания. Действительно, по данным [76], томсонит полностью дегидратируется в вакууме при 370 и при этом теряет способность снова поглощать воду вследствие разрушения структуры кристаллической решетки. Наоборот, сколецит, полностью обезвоженный путем нагревания в вакууме при 270, легко регидратируется [76], тогда как полное обезвоживание сколецита на воздухе делает регидратацию невозможной. Следовательно, при одинаковой степени дегидратации, достигаемой нагреванием малотермостойких цеолитов на воздухе и в вакууме, изменения в структуре кристаллов, происходящие в обоих случаях, могут быть существенно различными; в одном случае они могут быть обратимыми, в другом - необратимыми. [28]
Еще на ранних стадиях рентгенографических исследований структур цеолитов ( например, шабазита) 51 был обнаружен возрастающий распад структуры кристалла в процессе дегидратации. Такой сильный астеризм рентгеновских лучей особенно заметен в метабрусите55; Ринне указывает на сильное нарушение кристаллической структуры. В процессе дегидратации сколецита до образования ме-тасколецита происходит изменение структуры, которое Ринне5S изучил с применением оптических методов. [29]
Пять тетраэдров соединены в них так же, как в структуре зуньита. Каркасные структуры цеолитов группы 5 можно разделить на 3 типа, соответствующие 3 возможным способам соединения цепей. Первый способ характерен для каркасов натролита, сколецита и мезолита. Второй способ соединения цепей приводит к образованию структур томсонита и гоннардита. Третий способ соединения обнаружен в эдингтоните. Хотя цепь тетраэдров сама по себе является достаточно жестким образованием, соседние цепи соединяются между собой через атомы кислорода не жестко и могут вращаться при дегидратации или при включении катионов разных размеров. Три способа соединения цепей различаются расположением связывающих атомов кислорода. Если все такие атомы лежат на плоскостях симметрии, образуется самый простой каркас - каркас эдингтонита. [30]