Октаэдрический слой

Cтраница 2

Аналогичным образом в алюмогидроксильных октаэдрических слоях часть трехвалентных ионов алюминия внутри октаэдров может быть замещена двухвалентными ионами магния. В этом случае также возникают отрицательные заряды, которые компенсируются ионами кальция и другими катионами. [16]

Изоморфные замещения в тетраэдрических и октаэдрических слоях ряд авторов считает наиболее существенной причиной возникновения отрицательного заряда и появления обменных катионов, необходимых для его компенсации. Такая точка зрения вызывает ряд возражений и ограничений. Преувеличивать роль изоморфных замещений гетеровалентных катионов, например 814 на А13, не следует. [17]

Алюминий может входить в октаэдрический слой вместо Mg и в тетраэдрический слой вместо Si. В этом случае А1 сжимает бру-сптовый слой и расширяет кремнекислородный, исключая искривление слоев. Иодер ( Joder, 1952) при составе 5MgO А1203 3Si02 получил пластинчатый алюминиевый серпентин, который устойчив в гидротермальных условиях до 520 С. Выше этой температуры он превращается в клино-хлор. Mg - А1 - серпентин был получен также Гиллери ( Cillery, 1959) в серии составов от Mg3Si305 ( OH) 4 до ( Mg2A ]) [ SiAl) 05 ] ( OH) 4 при температуре ниже 500 С. Эти серпентины образовывались в трех полиморфных формах. [18]

Необходимо различать замещения в тетраэдрических и октаэдрических слоях. Если для первых характерны прочные связи, то у последних они более лабильны, так как действуют, например, в монтмориллоните, изнутри структуры через большие расстояния. Грим [9] считает эти силы главной причиной возникновения обменной катионной емкости минералов с подвижной кристаллической решеткой. [19]

Двухслойный пакет состоит из одного тетраэдрического и одного октаэдрического слоя. Трехслойный - из двух тетраэдрических слоев, между которыми находится октаэдрический слой. [20]

В пакете монтмориллонита две тетраэдрические сетки кремний-кислород сочленены через центральный октаэдрический слой алюминий-кислород, в результате чего верхние и нижние поверхности сложного слоя содержат атомы кислорода. Поскольку пакеты монтмориллонита соединяются через соседние слои кислорода, связь между ними слабее, чем между ОН-груп-пами и кислородом пакетов каолинита. Таким образом, величина периода с не является постоянной и изменяется от 0 96 нм, когда между структурными слоями нет сорбированных полярных молекул, до полного в некоторых случаях разобщения отдельных слоев. Воздушно-сухой монтмориллонит, содержащий в обменных позициях ион Na, имеет между силикатными слоями один слой молекул воды, и в этом случае межплоскостное расстояние в направлении оси с составляет ж 1 25 нм. [21]

Свойства ОН-групп, связанных с катионами А13 или Mg2 октаэдрического слоя минералов, в первом приближении приравниваются к свойствам ОН-групп на поверхности гидратиро-ванных А12О3 и MgO. В кислой, нейтральной и даже слабощелочной средах ОН-группы, связанные с катионами А13 и Mg2 на боковых гранях кристаллов минералов, участвуют только в реакциях анионного обмена. Лишь в области значений рН выше изоэлектрической точки ( для а - А12О3 9 2 и MgO 12 5 [86, 88]) протоны ОН-групп, связанные с приповерхностными катионами диоктаэдрических слоев, вступают в реакции катионного обмена. [22]

Неупорядоченность и сдвиг слоев относительно осей, широкий изоморфизм в октаэдрическом слое, хорошая спайность структурных слоев, высокая степень дисперсности определяют большую поверхностную активность черкасского монтмориллонита. [23]

Такие замещения могут встречаться как в тетраэдрическом, так и в октаэдрическом слое; они зависят от размера и координационного числа ионов, замещающих алюминий и кремний. Таким образом, алюминий может находиться и в теграэдрических, и в октаэдрических слоях некоторых глин. В любом случае исходный ион замещается ионом низшего положительного заряда и каркас приобретает отрицательный заряд при каждом акте замещения. Если минерал находится в виде суспензии в водном растворе и молекулы воды могут проникать между отдельными слоями ячеек, то катионы минерала свободно перемещаются и могут обмениваться с катионами, присутствующими в растворе. Таким Образом, катионообменная емкость этих двух типов глинистых минералов частично увеличивается благодаря обмену, происходящему на краях и углах граней, как в каолините, но в большей степени вследствие замещения катионов, находящихся в межплоскостных пространствах. Степень последнего зависит от интенсивности изоморфного замещения, но, как правило, она значительно выше, чем в первом случае. Кроме того, если катионообменная емкость каолинита может значительно возрастать при уменьшении размера частиц, то емкость глин других типов гораздо в меньшей степени зависит от этого параметра. [24]

Замещение внутри структуры четырехвалентного кремния1 в тстраэдричсских слоях алюминием и трехвалентного алюминия в октаэдрических слоях катионами низшей валентности, обычно магнием. Это вызывает появление некомпенсированных зарядов в структурной ячейке некоторых глинистых минералов. [25]

Как показано выше, причина существования катионов в межпакетном пространстве - изоморфные замещения в тетраэдриче-ских и октаэдрических слоях. Изоморфные замещения в слоистых силикатах широко распространены. [26]

Последовательность слоев в разреае, перпендикулярном плоскости спайности в хлоритных. [27]

Интересно, что в литиевых слюдах ( лепидолит, циннвальдит) положения ионов лития в октаэдрических слоях отличаются от положений ионов калия. В Маргаритах или хрупких слюдах ионы калия в основном замещены ионами кальция. В тальке и пирофиллите слои электрически нейтральны и связаны друг с другом ван-дер-ваальсовы-ми силами. Вследствие этого кристаллы очень мягки и жирны на-ощупь, так же как кристаллы графита. Для разделения слоев в слюде нужно разорвать электростатические связи с одновалентными ионами калия. Поэтому слюды не так мягки; тонкие пластинки достаточно упруги и после изгибания выпрямляются. Разделение слоев в хрупких слюдах сопряжено с разрывом связей с двухвалентными ионами кальция. Эти минералы соответственно более твердые и хрупкие, но еще обнаруживают достаточную спайность. [28]

Эта гипотеза, предложенная главным образом для объяснения присутствия ионов магния сверх тех которые связаны в октаэдрических слоях, изменена в теории обменных катионов магния, расположенных в промежутках между слоями, разработанной Бар-шадом и изложенной выше. Barshad [17], 33, 1948, 675 и ниже) и легко определимых по сравнительно низкому обмену основаниями. [29]

В результате изоморфных замещений структура монтмориллонита всегда электрически неуравновешена; замещение А13 на Мд2 и Fe2 в октаэдрическом слое и, возможно, частичное замещение Si4 на А13 в тетраэдрах создают избыток отрицательных зарядов в решетке, плотность которых составляет в среднем примерно 0 66 элементарного заряда электрона на структурную ячейку. Возникающий отрицательный заряд компенсируется гидратированными обменными катионами, адсорбирующими между структурными слоями, которые вместе с молекулами воды составляют межслоевой комплекс монтмориллонита. [30]

Страницы: 1 2 3 4