Каркасная структура - цеолит
Cтраница 1
Каркасная структура цеолита включает тетраэдры SiO и А1О4, образующие основную ячейку решетки - кубооктаэдр. Замещение Si4 на Als приводит к остаточному отрицательному заряду решетки, который нейтрализуется катионами щелочных или щелочноземельных металлов, расположенными во внутренних полостях решетки. [1]
Каркасные структуры цеолитов построены из тетраэдров, соединенных в различные структурные единицы, от простых 4-член-ных колец до больших многогранников. Совершенно очевидно, что из этих же единиц можно построить структуры, не обнаруженные среди известных цеолитов. В этом разделе дается краткий обзор простейших теоретически возможных структур. Когда будет завершен структурный анализ всех известных цеолитов, возможно, окажется, что у некоторых из них топология каркаса соответствует описанным здесь структурам. [2]
Каркасная структура цеолита образована тетраэдрами Si04 и АЮ4, соединяющимися общими ионами кислорода в трехмерную решетку. Замещение Si на А13 приводи: к появлению избыточного отрицательного заряда, который нейтрализуется катионом щелочного или щелочноземельного металла, расположенным в пустотах структуры. Цеолиты имеют большие и малые полости почти сферической формы с диаметром соответственно 1 19 и 0 66 нм. Полости соединяются узкими каналами - окнами, размер которых и определяет молекулярно-ситовые свойства цеолитов. Эффективный диаметр окон зависит от ТИПЕ, цеолита и природы катиона. [3]
Каркасная структура цеолита включает тетраэдры SiO4 и А1О4, образующие основную ячейку решетки - кубооктаэдр. Замещение Si4 на А13 приводит к остаточному отрицательному заряду решетки, который нейтрализуется катионами щелочных или щелочноземельных металлов, расположенными во внутренних полостях решетки. [4]
Прежде чем рассматривать каркасные структуры цеолитов, следует остановиться на отдельных соединениях включения, структура которых неизвестна. Некоторые из них являются соединениями типа комплексов Вернера. [5]
Чередующиеся ( Si0) - и ( А1, 0) - тетраэдры соединяются в трехмерных каркасных структурах цеолитов таким образом, что все их кислороды оказываются поделенными между двумя соседними тетраэдрами, подобно тому как это имеет место в случае тех модификаций Si02, в которых кремний находится в тетраэдрической координации. [6]
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. [7]
При температуре ниже 315 С подвижность ионов кислорода в каркасной структуре цеолита Y не поддается измерению. [8]
Таким образом, цеолиты представляют собой алюмосиликаты кристаллической структуры. Алюминий занимает в них особое положение, он играет в цеолитах роль, близкую роли кремния, и может быть включен в комплексный алюмокремневый радикал. В цеолитах, как и в других алюмосиликатах, алюминий так же, как и кремний, находится в тетраэдрической координации по кислороду и изоморфно замещает кремний в общем кремнеалюмокислородном каркасе. В таких каркасных структурах цеолитов обязательно присутствуют катионы щелочных и щелочноземельных металлов в количествах, строго эквивалентных содержанию алюминия. [9]
 |
Полости в ( Si, A1, ( - каркасах цеолитов группы шабазита. По. [10] |
Отсюда, казалось бы, следует, что цеолиты с большими отношениями Si02: A1203 должны быть и более водными. Такой вывод делается, например, Сендеро-вым [31 ], который обратил внимание на существование некоторой корреляции между отношением Si02: А1203п в цеолитах, с одной стороны, и отношением Н20: А12О3т, с другой. Является, однако, очевидным, что содержание воды в кристаллах разных цеолитов должно быть связано не столько с химией, сколько с геометрией их каркасов. Молекулы воды в цеолитах находятся в пустотах их кремнеалюмокислородных каркасов, архитектура которых своеобразна у цеолитов каждого структурного типа. Пустоты в каркасных структурах цеолитов заполняются водой уже в самом процессе образования кристаллов цеолитов, и общее содержание воды в кристаллах определяется только объемом внутрикристаллических пустот, доступных для молекул воды. [11]
Страницы: 1