Тетраэдрический слой

Cтраница 4

Хотя мнения о природе метакаолиновой фазы противоречивые, в настоящее время принято считать, что метакаолин не является простой смесью аморфных Si02 и А1203, а имеет некоторую упорядоченность, связанную с наличием гексагональных слоев. При температуре около 1050 С у - А1303 превращается в муллит ЗА12Оа X X 28Ю2 и ( или) силлиманит. Считается, что метакаолин является дефектной фазой, в которой тетраэдрические слои SiOa исходной глинистой структуры ъ основном сохраняются, а к ним присоединены тетраэдры АЮ4, образовавшиеся из исходного октаэдриче-ского слоя. Группы АЮ4 более реакционноспособны и легче вымываются щелочами или кислотами. [46]

Первый и второй эндотермические эффекты на термограмме монтмориллонита резко отличаются друг от друга. Это объясняется следующим: первый эффект обусловлен выделением воды из гидро-ксилов, находящихся в октаэдрических слоях; второй эффект представляет выделение воды, находящейся в тетраэдрических слоях в виде предполагаемых гидро-ксилов. Кроме того, добавочное выделение воды может зависеть от замещения в тетраэдрических слоях ионов Si иа ионы А13 в комбинации с некоторым количеством возможных анионов гидроксила. [47]

В этом минерале основной структурный слой состоит из двух кремнекислородных слоев, в которых каждый атом кремния находится в тетраэдрической координации с окружающими его атомами кислорода и которые связаны со слоем ионов алюминия, находящимся в октаэдрической координации с кислородом кремнекислородных слоев. Она также характерна для групп иллита и слюды. Добавочный фактор, отличающий монтмориллониты, - это непременное наличие некоторой замены 51 4на А1 3в тетраэдрическом слое и возможное также частичное замещение А1 3 на Mg 2 в октаэд-рическом слое. В результате в составе алюмокремнекислородного слоя образуется избыточный отрицательный заряд. Он уравновешивается слоем ионообменных катионов, таких как Na вместе с водой, которая, таким образом, удерживается в алюмокремне-кислородных слоях даже в сухом состоянии. [48]

Ross [567], 205, В, 1945, 23 - 79; Росс применял термин бвйделлит для монтмориллонитов со значительным количеством А13 в тетраэдрических слоях. [49]

Для монтмориллонитов характерна высокая способность к адсорбции и катионному обмену ( см. стр. Катионы, адсорбированные межпакетным пространством, нейтрализуют отрицательный заряд пакета, который образуется в результате гетеровалентных замещений. Из адсорбированных катионов наиболее слабо связаны с пакетами Li и Na, сильнее - К 1, так как его размер соответствует величине пустот в кислородной упаковке, ограничивающей наружный тетраэдрический слой. Катионы, находящиеся в левой части ряда, легко замещаются катионами из правой части. Причина адсорбции катионов на концах слоев в монтмориллоните - ненасыщение валентности периферийных ионов кислорода. [50]

Пространственное изображение структуры каолинита. 1 О. 2 ОН. 3 А1. 4 Si. [51]

В слое атомов, общем для октаэдрических и тетраэдрических групп, две трети атомов разделяются кремнием и алюминием, вследствие чего в этих положениях могут быть атомы кислорода, но не ОН-группы. В октаэдрической сетке атомов алюминия заполнены лишь две трети всех возможных положений. По-видимому, каждые два атома алюминия разделены сверху и снизу группами ОН, которые расположены так, что каждая из них находится прямо под дыркой гексагональной сетки атомов кислорода в тетраэдрическом слое. Минералы каолинитовой группы состоят из непрерывных в направлениях а и b и наложенных один на другой в направлении с структурных элементов. Кислородные атомы и гидроксильные группы прилегающих слоев прочно сгруппированы в пары и сцепления благодаря водородной связи между слоями, расстояние между которыми в среднем составляет 2 93 А. Плоскость между структурными слоями является плоскостью спайности. [52]

Существуют две политипные модификации алмаза: кубический, который содержит восемь атомов углерода в элементарной решетке, и гексагональный - лонсдейлит, содержащий в элементарной ячейке четыре атома углерода. Физические свойства ( плотность, твердость, электрическое сопротивление, оптические свойства) кубической и гексагональной модификации очень близки, что определяется совпадением первого окружения, равенством валентных углов, длин связей, координационных чисел каждого атома углерода. Различие во втором окружении атомов углерода в кубическом алмазе и лонсдейлите обусловлено тем, что в кубическом алмазе все слои, построенные из координационных тетраэдров, ориентированы одинаково, а в лонсдейлите каждый последующий тетраэдрический слой повернут на 60 по отношению к предыдущему. [53]

В структуре палыгорскита ( рис. 7.50) имеются двойные кремнекислород-гые цепи, образующие ленты, аналогичные амфиболовым. Эти тенты соединяются общими ионами кислорода. Катионные ленты: вязаны между собой сдвоенными тетраэдрическими слоями. Окта-дрические ленты параллельны тетраэдрическим слоям. Молекулы юды заполняют продольные каналы между амфиболовыми и ок-аэдрическими лентами. [54]

Характерными представителями глинистых минералов и наиболее широко применяемыми, в том числе и в качестве наполнителей полимеров, являются каолинит и монтмориллонит. Реже используются в качестве наполнителей вермикулит и палыгорскит. Структура этих минералов образована кремний-кислородными тетраэдрами [86], а их грани соединены через кислород в вершинах и находятся в одной плоскости. Атомы кремния расположены в центрах тетраэдров, вершины которых направлены к октаэдрической сетке гидроксильных групп, содержащей в центре атомы алюминия. Размеры решетки ограничиваются октаэдрическим слоем алюминия и тетраэдрическим слоем кремния, в котором гидроксильные группы октаэдра замещены атомами кислорода. [55]

Наряду с этим из гидрогелей, природной глины и из других видов сырья, содержащих алюминий и кремний ( обычно в виде окисей), синтезируют и производят в больших количествах искусственные цеолиты. Большое значение имеет переработка глин, особенно каолина. Каолин ( Al2O3 - 2SiO2 - 2H2O) можно превратить в метакаолин прокаливанием три 600 С; полученный аморфный метакаолин при обработке NaOH ( при 100 С) дает цеолит А. Метакаолин ( 2Al2Si2O7) стабилен до 925 С; при более высокой температуре он перегруппировывается в алюмокремниевую шпинель ( AUSisO) с окисью алюминия типа У; при температуре около 1050 С превращается в муллит ( 3Al2CV2SiQ2) или силиманит. В метакаолине сохраняются тетраэдрические слои SiO2 исходной глинистой структуры, а к ним присоединяются тетраэдры, образовавшиеся из исходного октаэдрйческого слоя. Группы А10 более реакционноспособны и легче вымываются щелочами и кислотами. [56]

Различия в поведении, наблюдаемые при обмене катионов и анионов, можно объяснить тем, что катионы участвуют в обмене, связанном со слабой степенью изоморфного замещения, в равной степени, как и в обмене в сфере поверхностных гидроксильных групп, а анионы участвуют только в обмене на поверхности. Состав талька выражается идеальной формулой Mg3Si4O10 ( OH) 2, и в выбранном образце происходило замещение кремния на алюминий и железо с участием катионов натрия и калия, уравнивающих заряд. Образцы, переведенные в Н - форму с помощью электродиализа, давали при титровании раствором едкого натра емкость, равную 0 0023 мг-экв / г, независимо от размера частиц. Однако каолинит и пирофиллит имеют емкости 0 01 - 0 06 и 0 04 мг-экв / г соответственно, причем зависящие от размера частиц. Пирофиллит имеет структуру, сходную со структурой талька, с той лишь разницей, что магний замещается алюминием. Тот факт, что алюминий ( ионный радиус 0 57 А) может заместить кремний ( 0 57 А) в тетраэдрических слоях, а магний ( 0 78 А) не может, обусловливает большую емкость каолинита и пирофиллита по сравнению с тальком. Однако в настоящее время нет достаточных данных, чтобы сделать выбор между двумя различными механизмами; вероятно, в каолините могут иметь место оба механизма. [57]

Страницы: 1 2 3 4