Силикатные ионы, структура

Хорошо известно, что в водных силикатных растворах, возникающих при растворении кремнезема в щелочи, протекают процессы полимеризации и деполимеризации. Структура образующихся силикатных ионов, по мнению некоторых исследователей, определяется pH. Предлагается несколько способов осуществления полимеризации без учета влияния гидратации, при этом координационное число кремния по отношению к кислороду может быть равно 4 или 6. Мы не приводим структурные формулы этих соединений, поскольку они справедливы лишь для низкотемпературных условий. Внутреннее строение, состояние и свойства многокомпонентных растворов при повышенных температурах и давлениях существенно иные, чем в обычных условиях. Одной из основных закономерностей поведения растворенного вещества в водных растворах электролитов является его стремление к ассоциации при повышении параметров, что приводит к полимеризации. Возникающие при этом полисиликатные ионы имеют весьма сложное строение. Точные данные относительно их структуры и молекулярной массы в литературе отсутствуют. Отмечается лишь, что силикатные полианионы, имеющие в ядре нейтральный ЗЮг с кремнием в четверной координации, а на поверхности несущие заряды группы с 6 координированными атомами кремния, взаимодействуя с натрием, [c.125]

Инфракрасный спектр поглощения силикатного иона в структуре гранатов. [c.255]

Нарисуйте структуры циклического силикатного иона, пироксена и асбеста. [c.325]

Рис. 25.4, Структуры силикатных ионов и примеры содержащих их минералов.

Неудачи попыток возгонки фосфорного ангидрида путем вытеснения его кремнеземом при нормальном давлении, по нашему мнению, объясняются двумя причинами. Во-первых, тем, что в кристалле трикальцийфосфата, представляющем собой ионную структуру (т. е. состоящем из ионов Са " и Р0/ ), тетраэдрический фосфат-ион является прочной, термически устойчивой структурой, превращение которой в фосфорный ангидрид связано с отрывом кислородных ионов и рекомбинацией анионных остатков, что при отсутствии какого-то дополнительного внешнего фактора делает этот процесс маловероятным. Во-вторых, они объясняются растворением силикатных тетраэдров в фосфате без образования химических соединений, в результате чего имело бы место вытеснение фосфорного ангидрида. Образованием растворов и объясняется расхождение между экспериментом и термодинамическими расчетами. [c.79]

Известно, что состав, структура и степень полимеризации силикатных ионов в щелочных растворах зависят от pH раствора, температуры и концентрации [53]. Можно допустить, что такая же зависимость должна иметь место и для алюмосиликатных ионов. Поэтому, если зародыши кристаллов разных цеолитов образуются [c.50]

Рис. 73. Структуры силикатных ионов

Все упоминавшиеся до сих пор силикаты построены из дискретных анионов. Другой класс силикатов содержит бесконечные цепочки связанных между собой кремнекислородных тетраэдров. В некоторых минералах содержатся отдельные силикатные цепочки, описываемые формулой (8Юз) " . Одна из форм асбеста имеет двухцепочечную структуру, показанную на рис. 14-31. Двойные цепочки связываются друг с другом электростатическими силами, действующими между этими цепочками и упакованными вокруг них катионами На , Ре и Ре . Разъединение цепочек осуществляется гораздо легче, чем разрыв ковалентных связей внутри отдельной цепочки. Это объясняет нитевидную легко расщепляемую текстуру асбеста. В кремнекислородных тетраэдрах до одной четверти ионов кремния может замещаться ионами алюминия. Однако каждое такое замещение требует добавления одного положительного заряда путем введения другого катиона (например, К чтобы скомпенсировать заряд на силикатных атомах кислорода. Физические свойства силикатных минералов очень сильно зависят от того, какая доля ионов замещена ионами А1 и сколько дополнительных катионов необходимо в связи с этим для компенсации заряда. [c.634]

Бесконечное расширение двухцепочечной структуры приводит к образованию плоской листовой силикатной структуры (рис. 14-32). Такой структурой обладает тальк, в котором ни один из ионов не замещен на АР . Поэтому не возникает необходимости в дополнительных катионах [c.634]

Слюда напоминает тальк по своей структуре, но в ней одна четвертая часть ионов 81 в кремнекислородных тетраэдрах замешена ионами АР . Каждое такое замещение требует введения дополнительного положительного заряда для сохранения электрической нейтральности. Листовая структура слюды изображена на рис. 14-33. Слои катионов (ион АР служит одновременно катионом между слоями и заместителем в силикатном тетраэдре) связывают силикатные слои электростатическими силами значительно прочнее, чем в тальке. Поэтому слюда не скользкая на ощупь и не обладает хорошими смазочными свойствами. Однако она легко раскалывается, расщепляясь на пластинки (чешуйки), параллельные силикатным слоям. Для того чтобы отделить чешуйку слюды, требуется очень небольшое усилие, но чтобы согнуть ее пополам и сломать, приходится прилагать гораздо большее усилие. [c.636]

Элементарной структурной ячейкой силикатов является кремнекислородный тетраэдр такие тетраэдры могут образовывать циклические, цепные, листовые и трехмерные каркасные структуры. Часть атомов кремния способна замещаться алюминием, но при этом компенсация заряда требует введения дополнительных катионов, что приводит к усилению электростатического вклада в химическую связь кристалла. На примере силикатов иллюстрируются четыре из пяти типов связи, обсуждавшихся в данной главе ковалентная связь между атомами кремния и кислородом в тетраэдрах, вандерваальсовы силы между силикатными листами в тальке, ионное притяжение между заряженными листами и цепочками, а также водородные связи между молекулами воды и силикатными атомами кислорода в глинах. Если включить в этот перечень еще никелевые катализаторы на глиняном носителе, то мы охватим и пятый тип химической связи (металлический). [c.640]

Все эти особенности структуры силикатных кристаллов приводят к тому, что хотя ионы и содержатся в них, однако структура кристалла в отличие от типичных ионных кристаллов определяется здесь силикатным или алюмо-силикатным скелетом, связи в котором являются преимущественно ковалентными. Этим объясняются высокие температуры плавления силикатов и их нелетучесть. Это же приводит к свойственной некоторым силикатам способности легко обменивать ионы одних металлов на ионы других. Так, некоторые природные цеолиты или искусственно приготовляемые силикаты при взаимодействии с водными растворами солей могут частично обменивать содержащиеся в них катионы на катионы, имеющиеся в растворе. При этом обязательным условием является, чтобы размеры этих ионов не различались значительно. Так, ионы натрия Ыа" (радиус 1,05 А) легко обмениваются на ионы кальция Са + (радиус 0,95 А) в соотношении 2 1, причем сохраняется нейтральность кристалла в целом. Искусственные цеолиты используются также в качестве адсорбентов молекулярные сита, см. стр. 373).. [c.135]

Со слоистой структурой некоторых силикатных минералов связано наличие у них ряда весьма ценных свойств. Так, способность глин к набуханию и их пластичность обусловлены тем, что между двойными слоями кремнекислородных колец могут внедряться молекулы воды. В слюдах отдельные слои связываются через катионы. Способность ионов К+ вытеснять из слюд другие катионы (Na+, Са +) приводит к накоплению калия, который может извлекаться растениями и использоваться при их росте, что немаловажно для сельского хозяйства. [c.358]

Дефицитность цинковой пылн привела к разработке силикатных красок, не содержащих металлического цинка и обеспечивающих получение водостойких антикоррозионных покрытий. Для получения таких покрытий в состав силикатных красок вводят кислые и гидрофильные отвердители, способствующие поликонденсации силикатных ионов и образованию водонепроницаемых структур, а также осаждающие отвердители, которые образуют гидросиликаты поливалентных металлов (монофосфат цинка, и др.). Лучшие результаты дает применение электротермофосфориого шлака в грунтовках на калиевом жидком стекле. [c.158]

Дальнейшая полимеризация мономерного силикатного иона приводит к образованию иона 81 0Л , который можно представить также формулой (810 3 )б этот ион встречается в драгоценном минерале берилле (ВезА1281б018). Отметим, что в этом соединении атомы бериллия и алюминия насыщают связи тех 12 атомов кислорода, каждый из которых связан лишь с одним атомом кремния. Структура иона 81 0 д показана на рис. 21.2 двенадцатичленный цикл этого иона имеет гофрированную форму—силикатные тетраэдры направлены вершинами вверх от плоскости чертежа, а связывающие их атомы кислорода, наоборот, лежат ниже плоскости чертежа, в направлении от читателя. Каждый угол О—81—О имеет тетраэдрическое значение (109°), а углы 81—О—81 также близки к этой величине. Таким образом, все члены 12-атомного цикла образуют гофрированную неплоскую структуру. [c.378]

Вернемся к полимерным силикатным системам, которые, как мы уже знаем, образуются в результате последовательных реакций конденсации ортосиликатного иона. Из четырех атомов кислорода, входящих в группу Si04, в ортосили-катном ионе SiO ни один не играет роль мости-кового атома, однако в линейных или циклических силикатных полимерах одна тр)еть атомов кислорода образует мостики Si—О—Si, а в простых силикатных листовых структурах две трети атомов кислорода образуют мостиковые связи Si—О — Si. Наконец, в трехмерных силикатных полимерах (SiOj), все атомы кислорода становятся мостиковыми. Таким образом, можно рассматривать кристалл кремнезема как окончательный продукт полной полимеризации силикатного мономерного аниона. [c.380]

Анализ структуры силикатных ионов по их видам (табл. 16) обнаруживает, что только в растворе с модулем 0,5 образуются кристаллы, состоящие на треть из мономерных ионов 5104Т а с увеличением модуля раствора доля мономерных ионов в кристалле быстро падает до 2%. И наоборот, если низкомодульные кристаллы не содержат полимерных ионов кремнезема, то их доля с увеличением модуля быстро растет до л 70%. Кристаллы силикатов ТБА в значительных количествах содержат ионы, представляющие собой сдвоенные в параллельной плоскости трехчленные и пятичленные циклические структуры, соответственно 51б01Г и 51ю025Т Трехчленные спаренные циклы составляют основную долю, примерно 60% силикатных ионов в низкомодульных кристаллах, а пятичленные спаренные циклы — около четверти всего кремнезема в кристаллах с модулем 2 и 2,5. Удивительно, что при структурном анализе анионов в исходном растворе спаренные циклические ионы или вообще не обнаруживаются, или определяются в количестве не выше 2%. Авторы предполагают, что ионы такого типа образуются в растворе при понижении температуры до 5 °С и стабилизируются водной клатратной структурой. [c.87]

С началом кристаллизации система становится двухфазной. В процессе испарения уменьшается только количество жидкой фазы, анионный состав силикатных ионов раствора останется Постоянным. Поэтому состав донной фазы тоже остается неизменным до начала кристаллизации щелочи. Рост кристалла осуществляется попеременным вхождением катионов и анионов в состав Р.исталлической решетки, а стехиометрическое соотношение меж-ДУ Ними и однородность структуры кристалла регулируется силами ектростатического взаимодействия. [c.99]

Согласно Дитцелю з, ионная структура стекла определяет также термическое расширение вплоть до интервала превращения и даже после него (см. ниже). Химическая стойкость против коррозии также диктуется строением стекла. Вообще говоря, коэффициент при низких температурах тем меньше, чем больше сила поля 2/д2 щелочного катиона. В кал1иевых силикатных стеклах расширение зависит от низкой силы связи между ионами калия и кислорода. Следовательно, катионы калия, находящиеся в каркасе более свободны и более подвержены колебаниям под действием тепловой энергии, чем катионы в силикатных стеклах, содержащих натрий и литий, структура которых сильнее связана электростатически.м притяжением. Дитцель подтвердил, что при высоких температурах коэффициент расширения натриево-силикатных стекол, при рассмотрении в зависимости от концентрации окиси натрия, перестает увеличиваться при содержании НагО выше 25 мол. %. Для калиевых стекол соответствующая предельная концентрация достигается при 20 мол. % КгО в литиевых же стеклах этот предел не достигается даже при 32 мол. % ЫгО. Эти предельные значения соответствуют стереометрическим условиям, которые характеризуются непрерывным разрыхлением каркаса и при указанных значениях — взаимным соприкосновением кислородных полиэдров катионов. Соответствующий низкотемпературный эффект цри этом исключается. Щелочная экстракция стекол также ограничена предельными значениями кон- [c.175]

Как уже обсуждалось в связи со структурой дисиликагного иона при pH от 11 до 12, образование димера вышеуказанного силикатного иона может быть представлено следующим образом [c.54]

Органические и неорганические иониты нерастворимы в воде. Оки представляют собой трехмерный каркас, в который включены несущие заряд группы атомов, называемые потенциалопределяю-щими ионами. Иокы противоположного знака называют противо-ио ами. Они связаны с потенциалопределяющими ионами каркаса электростатическими силами, а потому способны к обмену на другие ионы. Так, структуру стекла составляет трехмерная сетка кремнекислородных (силикатных) ионов. В пустотах этой трехмерной кремнекислородной решетки находятся катионы щелочных или щелочноземельных металлоа, удерживаемые электростатическими сила -, и и способные к обмену на другие катионы (в частности, на ионы водорода). [c.324]

Всем отмеченным условиям удовлетворяет тип структуры дискретных силикатных ионов (Бокрис и Лоу [45]). При добавлении ЗЮг к смеси, отвечающей по составу ортосиликату (66% Мд-Оу), происходит полимеризация до —О—SiOз , [c.266]

Данные табл. 15 и 16 указывают на то, что при одном и том же отношении 8Ю2 А12О3 в гелях относительное количество силикатных ионов, участвующих в построении элементов структуры каркаса цеолитов, увеличивается с уменьшением отношения Na 0 8Ю2 или концентрации щелочи в геле. Последнее может [c.91]

Поэтому вполне естественно, что еще со времен В. М. Гольдшмидта большинство исследователей проводит анализ распределения редких элементов только с позиций изоморфизма. В. М. Гольдшмидт в своих классических исследованиях, заложивших основы современной кристаллохимии и теории изоморфизма, рассматривает силикатные минералы как преимущественно ионные структуры. Эта точка зрения в дальнейшем была принята большинством исследователей и до последнего времени серьезных возражений не вызывала. Поэтому во всех дальнейших геохимических исследованиях В. М. Гольдшмидт и его последователи исходили из концепции о ионном характере связей в силикатах. В связи с этим ионный радиус элемента и заряд его иона стали рассматриваться как главнейшие характеристики элемента, почти полностью определяющие его поведение при образовании силикатных построек. Такой подход распространяется не только на главные петрогенные элементы, составляющие основу силикатов, но и на редкие элементы, входящие в них в качестве изоморфной примеси. [c.190]

Как особый класс представляют цеолитсодержаш,ие алюмо — силикатные катализаторы крекинга нефтяного сырья, в которых главную роль играют кристаллические цеолиты, имеющие каркасную структуру с относительно большими сотообразными полостями, которые сообщаются окнами малых размеров так, что все полости связаны между собой. В 1 г цеолита имеется около 10 полостей и 800 поверхности, способной к ионному обмену на металлы. Цеолиты диспергируются в аморфной матрице, которая выполняет роль носителя с крупными порами, и при крекинге способствуют первичному распаду высокомолекулярного нефтяного сырья и тем самым готовит сырье для последующих вторичных реакций на цеолите. [c.84]

С рядом весьма сложных диаграмм состояния приходится встречаться не только в случае сплавов металлов, но и при изучении силикатов, т. е. соединений, в состав которых входят группы (ионы) 51тО . Окись кремния в сочетании с окислами различных других элементов образует ряд весьма разнообразных систем, которые служат материалом для изготовления цемента, огнеупоров, керамики, стекол, катализаторов или подкладок для катализаторов. Изучению структур силикатов посвящено очень много работ, в которых используются разнообразные методы, в том числе и методы физико-химического анализа. Диаграммы состояния силикатных систем бывают очень сложны вследствие образования ряда промежуточных соединений из основных компонентов системы и вследствие способности многих соединений, а также и исходных компонентов переходить по мере охлаждения от одной кристаллической модификации к другой. Кроме того, в силикатных системах нередко образуются твердые растворы. [c.418]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология