Срочность связи расположенных в полостях
тетраэдрических каркасов катионов или молекул Н2О
с (Si, О)-тетраэдрами позволяет подразделить
силикаты на три класса [1]:
пикнолиты: в структурах
минералов этого класса даже малые молекулы Н2О
удерживаются очень крепко и могут быть
освобождены только при перестройке каркаса. К
пикнолитам относят большинство полиморфных
модификаций SiO2, число которых достигло 18,
полевые шпаты и другие минералы;
клатрасилы, в которых
гостевые атомы или молекулы связаны с каркасом ван-дер-ваальсовыми силами (например, содалит Na8Al6Si6O26
* Cl2);
цеолиты, структуры которых
содержат туннели или большие пустоты, вмещающие
слабо связанные с каркасом различные катионы и
молекулы Н2О, способные к ионной диффузии
сквозь кристалл. Общая формула
цеолитов Mn +x/n [(AlO2)-x
(SiO2)]zH2O, где Mn+ -
катион, нейтрализующий отрицательный заряд алюмокремнекислородного каркаса.
Тетраэдрические каркасы цеолитов
характеризуются низкой плотностью (df ),
которая рассчитывается по формуле:
df = 1000nt /Vсell , где Vсell
- объем элементарной ячейки, а nt
- число атомов Si и Al в элементарной ячейке.
 |
| Рис. 3.
Контакт (Si, O)- цепочек и октаэдрических
лент в структурах... |
Значения df варьируют от 12,7 в фожазите
до 29,3 в коэсите (высокобарическая
форма SiO2) [1]. Низкие
величины плотности тетраэдрических каркасов
цеолитов означают присутствие в их структурах
больших полостей и каналов, размер которых
меняется в широких пределах от 3,5 А в ловдарите,
содержащем тройные кремнекислородные кольца, до
15 А в какоксените. К цеолитам
относятся 47 минеральных видов и более 120
синтетических соединений. Большинство синтетических
цеолитов получено в щелочных гидротермальных
средах, в которых структурообразующую роль
выполняют крупные ионы или молекулы, поскольку
вокруг них формируются каркасы из Si- и
Al-тетраэдров. Благодаря структурным
особенностям цеолиты находят применение для
поглощения атомов радиоактивных элементов (клиноптилолит, K2Na2Ca[AlSi5O12]8H2O),
разделения и крекинга углеводородов,
а также в других современных технологиях [2]. Цеолиты широко
используются в качестве молекулярных
сит. Например, шабазит (Ca, Na)2
[Al2Si4O12]6H2O (рис.5,
а) способен поглотить широкий спектр
соединений, содержащих относительно небольшие
молекулы (воду, муравьиную кислоту,
метиловый и этиловый спирты и другие вещества).
Впервые синтезированный специалистами компании
"Union Carbide" цеолит Линде А
(рис. 5, б) с относительно небольшим
размером полостей может освободить бензин
от нежелательных углеводородов с удлиненными
молекулярными цепочками, которые при сгорании
взрываются. Тем самым более высокая концентрация
кольцевых и разветвленных молекул углеводородов
улучшает качество бензина. Этот же цеолит
используется и для очистки от воды
гидравлических тормозных систем.
Следующая страница| Назад
|
