Строение кристаллических силикатов

СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СИЛИКАТОВ [c.177]

Понятие о координации катионов принимается в кристаллохимии как главнейший и руководящий принцип, лежащий в основе теории строения кристаллических силикатов и других ионных сот единений. Зависимость свойств кристаллических ионных соединений от их структуры обусловливается двумя важнейшими факторами [c.257]

Свойства силикатов зависят от их состава, строения кристаллической решетки, природы сил, действующих между ионами, [c.304]

Образование твердых растворов и изоморфных смесей. Явления изоморфизма давно известны и являются важной характеристикой многих элементов и их соединений. Изоморфизм способствует выделению с.мешан-ных кристаллов, когда две различные по составу соли, наиример алюминиевые и железные квасцы, образуют общую кристаллическую решетку. Известно, что Д. И. Менделеев считал изоморфизм одной из важных характеристик элементов. Такие кристаллы образуют не только вещества, имеющие близкую ио строению кристаллическую решетку. В более широком смысле такие системы называют твердыми растворами. Хорошо известны твердые растворы разнообразных металлических сплавов, силикатов, соленых систем и т. д. В ряде случаев соосаждение также обусловлено образованием твердых растворов. [c.63]

Жидкость Бернала — имеет структуру того кристалла, из которого она образовалась при плавлении. Переход кристаллов в жидкость происходит без разрыва связей, в результате постепенного преодоления сил сцепления. Жидкость лишена дефектов , разрывов и дырок . Она обнаруживает лишь незначительные отклонения от геометрии кристалла, из которого образовалась. Вблизи точки плавления обладает большой вязкостью. При переохлаждении легко образует стекла. К данному типу жидкости относятся многие расплавы силикатов и большинство стеклообразующих силикатных расплавов. Это свидетельствует о том, что аналогия в строении расплавленных и кристаллических силикатов очень велика. [c.183]

Строение силикатных расплавов изучено меньше, чем структура кристаллических силикатов и твердых силикатных стекол, так как этому вопросу уделялось мало внимания. [c.184]

В кислородных соединениях кремния связи значительно более прочные, чем в соединениях углерода с кислородом, что объясняется особенностями строения диоксида кремния и силикатов. Структурные единицы кристаллического диоксида кремния, как и многих кристаллических силикатов, представляют собой тетраэдры, [c.200]

Первые данные о строении силикатов были получены с помощью химических методов. На основании исследований учеными из школ И. И. Лемберга и В. И. Вернадского удалось сделать важные выводы о строении силикатов и выявить связь между строением и реакционной способностью отдельных групп силикатов. В алюмосиликатах удалось установить наличие стойких комплексов, переходящих при химических превращениях без изменения от одного соединения к другому. Однако в изучении силикатов наибольшие успехи были достигнуты в результате применения рентгеноструктурного и электронографического анализов, а также электронной микроскопии. К настоящему времени можно считать установленным, что основным элементом пространственной группировки кристаллических силикатов является группа 8104 в форме тетраэдра, в которой каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода. Связи 51 — О, играющие главную роль в силикатах, можно считать ковалентными. Однако полярность таких связей значительна. Как в 5102, так и в силикатах атомы кислорода располагаются вокруг атома кремния в вершинах тетраэдра, используя свою вторую валентность большей частью или на связь с другим атомом кремния или на связь с атомом металла. В последнем случае атомы кислорода переходят в состояние однозарядных отрицательных ионов. [c.59]

Общие принципы построения структур ионных кристаллов. Применяя рентгеновские лучи при изучении пространственных решеток кристаллических веществ, удалось установить многие важные детали строения этих веществ, в том числе кристаллических силикатов. [c.21]

Двойное лучепреломление кристаллических силикатов вызывается либо особенностями внутреннего строения кристалла, либо воздействием на кристалл механических усилий, либо обеими этими причинами. В стеклообразных силикатах двойное лучепреломление возможно только как результат действия механических усилий. [c.98]

Применяя рентгеновские лучи при изучении пространственных решеток кристаллических веществ, удалось установить многие важные детали строения этих веществ, в том числе кристаллических силикатов при определении внутренней структуры кристалла прежде всего устанавливают класс симметрии по лауэграммам или гониометрическим показателям измерений различных монокристаллов. [c.53]

А. А. Лебедевым и развитая его учениками [21—24], близка к микрокристаллической теории строения жидкостей, созданной Я. И. Френкелем [25, 26]. Стекло рассматривается как скопление микроструктурных образований, по своим кристаллохимическим характеристикам аналогичных кристаллическим силикатам и кремнезему, химическая природа которых определяется составом стекла — его диаграммой состояния. Микрокристаллические образования в структуре стекла называются кристаллитами, которые являются не просто обломками соответствующих нормальных кристаллических решеток, а представляют собой крайне малые и сильно деформированные структурные образования, разделяющиеся аморфными прослойками. Можно полагать, что центральная часть кристаллитов имеет строение, наиболее близкое к структуре, соответствующей нормальной кристаллической решетке, а при переходе к периферии в строении кристаллитов происходят все большие деформации, так что в периферийной области, граничащей с другими кристаллитами, структура оказывается аморфной. [c.9]

Как указывалось в дискуссии на Втором всесоюзном совещании по строению стекла, мы считаем, что размеры кристаллитов, определяемые но формуле Шеррера, являются заниженными из-за неточности расчетов но этой формуле. В доказательство нами был приведен спектр (рис. 11.117, 7), относящийся к стеклу, электронограмма которого типична для истинного стекла. При такой резкости полос, как на указанной кривой, которая напоминает резкость полос в спектрах кристаллических силикатов, кристаллиты должны иметь размеры не 10—15 А, а больше. Области же локальной неоднородности должны быть еще больше чтобы сохранить подобную резкость полос кристаллиты должны иметь не только достаточные размеры, но и быть в значительной мере экранированы от воздействия другой структуры. [c.225]

Попытки расчета предельных составов области несмешиваемости в силикатных системах, основанные на вышеуказанных аналогиях в атомном строении кристаллических и стекловидных силикатов (ионные радиусы, электростатическая связь), дали достаточно удовлетворительную сходимость с экспериментальными результатами определений этих величин. [c.10]

Применение рентгеноструктурного и электронографического методов анализа дает возможность в ряде случаев более точно установить строение кристаллических решеток и выяснить структуру многих силикатов. [c.31]

Широкое и быстрое распространение природных и синтетических цеолитов в промышленности заставило подробно исследовать их структуру. В частности, изучение силикатов показало, что группы 510 с тетраэдрической структурой могут объединяться между собой при помощи атомов кислорода, расположенных по углам тетраэдра так, что получаются макромолекулярные ионы или макромолекулы с самым различным строением двухмерным (тетраэдры с тремя общими углами), трехмерным (тетраэдры с четырьмя общими углами) и т. д. Таким образом, образуется много различных структур, например, линейные (волокнистые силикаты), двухмерные (слоистые силикаты) и трехмерные (полевые шпаты и цеолиты) макромолекулярные ионы. Среди них есть силикаты с кристаллическими решетками, имеющими пустоты в виде каналов или слоев. [c.83]

После открытия Лауэ (1912 г.) дифракции рентгеновских лучей теория кристаллической решетки, которая начала развиваться еще в ХУП в., получила полное экспериментальное подтверждение. Методом рентгеноструктурного анализа были измерены межатомные расстояния и определено положение атомов в кристаллах. При этом было установлено, что структура кристаллов является плотнейшей упаковкой соответствующих структурных единиц и определяется прежде всего размерами этих структурных единиц. Согласно правилу Гольдшмидта (1927 г.), строение кристалла определяется числом его структурных единиц (ионов), отношением их радиусов, а также их поляризационными свойствами. Усиленное изучение связи состава и свойств твердых веществ с их кристаллической структурой привело к формированию новой отрасли химии — кристаллохимии. Кристаллохимические исследования, среди которых выдающееся значение имели работы Л. Полинга, А. В. Шубникова, Н. В. Белова, А. И. Китайгородского, помогли глубже понять природу твердых веществ, раскрыть закономерности, управляющие образованием кристаллических структур, в том числе таких сложных, как структуры силикатов и алюмосиликатов. [c.166]

Тонкое строение кристаллических силикатов установлено только в последнее время, главным образом путем рентгеновских исследований. Определение структуры нри помощи рентгеновских лучей показало, что кристаллические силйкаты образуют координационные решетки, которые в первом приближении можно рассматривать как ионные. Принцип [c.541]

Внутреннюю структуру и оптические свойства кристаллов изучают с помощью точных методов рентгеновского, электрономикроскопического и кристалло-оптическо о анализов. Развитие этих методов позволило достичь в настоящее время значительных успехов в изучении строения кристаллических силикатов. [c.9]

Тонкое строение кристаллических силикатов установлено только в последнее время, главным образом путем рентгеновских исследований. Определение структуры при помощи рентгеновских лучей показало, что кристаллические силикаты образуют координационные решетки, которые в первом приближении можно рассматривать как ионные . Принцип строения всех исследованных до сих пор кристаллических силикатов один и тот же, и он основан на образовании кислородных тетраэдров вокруг каждого иона , причем расстояние Si О равно около 1,60 А. Если на каждый ион Si + стехиометрически приходится меньше четырех ионов 0 -, то этот принцип построения сохраняется благодаря тому, что ионы 0 могут быть общими для соседних тетраэдров. Между отрицательными комплексными ионами, состоящими из отдельных тетраэдров SIO4 или из тетраэдров, соединенных между собой общими ионами 0 , располон<ены положительные ионы, участ- [c.485]

Приводятся сведения по кремнию и его соединениям. Описываются современное состояние системы кремнезема диаграммы состояния важнейших силикатных систем принципы фазового анализа систем и основ1.1 количественного расчета фаз теоретические представления о строении стекол, расплавов п кристаллических силикатов методы изучения структуры силикатов ))еакции в смесях твердых веществ термодинамика силикатов и основы термодинамических расчетов. [c.2]

При введении в состав расплава катионов первой группы отношение О 81 постепенно увеличивается, а связи 51—О—81 заменяются на 51—О—Ме (здесь Ме — металл). В этом случае пространственные комплексы все более и более дробятся. Все большее количество анионов кислорода оказывается необобщеиным, принадлежащим только одному тетраэдру. Образующиеся кремнекислородные комплексы напоминают кремнекислородные группировки в решетках кристаллических силикатов, имеющих ту же величину отношения О 81. Это могут быть слои, ленты, цепочки, кольца и отдельные тетраэдры [5104]. При содержании 0,10 молярной доли МегО или 0,20—МеО в значительной мере деформированная сетка из 5102 распадается на отдельные куски. Когда отношение О 51 достигает величины порядка 2,5, в расплаве превалируют комплексные анионы [51205] , которые образуют слои. При дальнейшем введении оксида металла возникают одномерные цепочки [810з]1 , в которых отношение О 81 равно 3. В присутствии комплексообразующих катионов А13+, В , Р + состав и строение комплексов усложняются. Полимеризованные кремнекислородные анионы в расплавах в той или иной степени отражают структуры твердых силикатов. [c.186]

Ионно-координационная гипотеза А. А. Аппена основана на ионных представлениях о строении силикатных стекол. Автор исходит из сравнения физико-химических свойств силикатов в кристаллическом и стеклообразном состояниях. Для кристаллических силикатов, как и для других ионных соединений, характерно наличие координационной решетки, в которой каждый катион симметрично окружен анионами, а структура в целом слагается из координационных полиэдров. При недостатке кислорода силикаты об- [c.199]

Строение силикатных расплавов. Поскольку кристаллические силикаты и алюминаты состоят в основном из решеток ионного типа, их расплавы также являются ионными. В первом приближении расплавы можно рассматривать как жидкости — диссоциированные электролиты, состоящие из ионов Са-+, Mg=+, Si +, 0 - и т. д., что объясняется наличием ковалентных связей. Степень ковалентности в расплавах больше, чем в кристаллах, при этом связи между анионами 0=- и катионами Ме+, Ме + имеют в основном ионный характер, а связи между О - и Si +, А1 +, Р + — смешанный, ионно-ковалентный, с различной долей этих типов связей. Катионы с большей долей ковалентной связи (З В +) образуют в расплавах комплексные, например кремнекислородные, анионы различной формы и размера, как это имеет место у кристаллических силикатов. Степень комплексообразования в расплаве зависит от атомарного отношения О Si, В расплаве SiOj атомарное отношение [c.99]

Жанэ [9] обсудил в своем обзоре роль кремнезема в период добиотической эволюции. В дальнейшем роль кремнезема в постепенном развитии жизни была рассмотрена Седлаком. [10] и Высоцким, Даниловым и Стрелко [11]. Если коллоидные силикаты на первом этапе представляли собой молекулярную кристаллическую решетку, играюш ую роль в происхождении жизни, то необходимость в подобном строении отпадала, как только устанавливалось высокоупорядоченное, активное, живое расположение органического веш ества. Если гипотеза справедлива, то структура живого веш ества должна была бы унаследовать в некоторой степени строение кристаллической решетки. Например, должно было бы наблюдаться некоторое соответствие между молекулярной структурой биологических веш еств белкового типа и межатомными расстояниями, характерными для поверхностей таких коллоидных силикатов, как бентонит, палыгорскит или каолинит. [c.1007]

Адсорбенты, в которых на долю пор приходится большая часть их общего объема, встречаются довольно часто. Так, например, пористость силикагелей, изученных А. В. Киселевым [60] и И. Е. Неймарком с сотр. [63], варьирует от 36 до 84%. Кистлером [64] был приготовлен аэрогель с пористостью 99%. Пористость аэросилов достигает 95—98% [65]. Аналогичные структуры формируются и при диспергировании с помощью поверхностно-активных агентов волокнистых кристаллических силикатов типа хризотила. Образующиеся при этом отдельные волоконца трубчатого типа [66] с диаметром около 18 ммкм вследствие взаимного переплетения создают очень рыхлые устойчивые коллоидные дисперсии с высоким значением пористости [67]. По-видимому, подобное, сетчатое строение имеют лиогели, аэросилы и некоторые особенно рыхлоупакованные ксерогели, глобулярные цепочки которых связаны между собой так, что число контактов для большинства глобул равно 2. В узлах такой сетки, придающей жесткость скелету геля, число соприкосновений частицы с соседними должно быть равно 3. [c.51]

Кристаллическое состояние силикатов представляет наибольший интерес для минералогов и петрографов, так как именно в этом состоянии они наиболее часто встречаются в природе и находят наиболее важное применение в промышленности. Исследования в области минералогии силикатов всегда развивались параллельно исследованиям по кристаллографии. При этом наметился путь, по которому можно установить соотношения между свойствами кристаллического вещества и его химическим составом. Особенно за последние десятилетия мы были свидетелями быстрых успехов, достигнутых в представлениях атомистического, т. е. прерывного, строения кристаллической структуры, выявившего ее преимущества перед теорией физической сплошности вещества. Представление о пространственных решетчатых структурах позволило вывести общие принципы, управляющие соотношениями между морфологическими, физическими и химическими результатами кристаллографических исследований. Отсюда вытекает необходимость рассмотрения кристаллического состояния силикатов и вывода их свойств на основании теории пространственной решетки. Основанием для рассматривания свойств силикатов как результата их атомистическо-кристаллографического строения служат данные точных исследований, проведенных новейшими методами интерференции рентгеновых лучей, отраженных материальными точками пространственной решетки. Этот метод дал прекрасные результаты, полученные, в частности, для силикатов Брэггом и его сотрудниками [c.13]

Физическое строение жидкостей и стекол характеризуется статистической неупорядоченностью, в которой находятся атомы, молекулы или более сложные комплексы и сверхмолекулы . Это состояние неупорядоченности противопоставляется упорядоченной структуре кристаллических силикатов, установленной рентгенографическими методами. Дифракция в трехмерных структурах с дискретными максимумами интерференции, подчиняющаяся основным уравнениям Лауэ и Брегга, в хаотических фазах не наблюдается. Теорию дифракционных явлений в этих фазах можно развить при помощи статистических методов и дать уравнения для интенсивности дифрагированных лучей. Выводы этих уравнений, основанные на вычислении характеристических функций распределения изотропных фаз, были сделаны Цернике и Принсом для газов и жидкостей, которые рассматриваются ими как конденсированные газы. В основу выводов положено допущение, согласно которому интенсивность дифракции монохроматических рентгеновских лучей, исходящих от материальных частиц 1(з) под углом ф определяется дисперсионной функцией g(r), которая представляет собой функцию вероятности распределения частиц на сферах с радиусом г. [c.167]

На этих немногих примерах мы видим, как знание кристаллической решетки силикатов помогает понять самые разнообразные их свойства. Иногда решетка позволяет предугадать еще неизвестные свойства вещества и найти для него полезное применение. Так, советским кристаллохимиком Беловым на основании строения кристаллической решетки спутника хибиногорского апатита— нефелина было предугадано применение этого отброса апатитовых разработок в качестве отбеливающего материала. [c.591]

За последние годы вместе с сотрудниками Г. Г. Хейнманом, Г. Г. Зуевым и другими Эргард Викторович исследовал силикатные расплавы и равновесия в системе шлак—металл, вязкость и электропроводность, а также строение стеклообразных и кристаллических силикатов. Часть этих работ опубликована в Известиях Академии Наук, Отделение технических наук и вызвала большой интерес своим оригинальным подходом и новой трактовкой вопроса о распределении серы между шлаком и металлом. [c.14]

Силикаты марганца. Марганец образует два силиката ортосиликат 2Мп0 5102 и метасиликат МпО- 03. Последний получается при сплавлении окиси марганца и кремнезема в стехиометрических отношениях. Его строение кристаллическое, окраска светло-розовая, т. пл. 1273° С. Природная разновидность — родонит, или орлец,— является ценным минералом. Цвет родонита розовый, иногда с сероватым оттенком блеск стеклянный твердость 5—5,5 уд. вес 3,4—3,75. В соляной кислоте медленно разлагается, образуя кремнезем. Относится к группе силикатов с непрерывными цепочками. Структурная формула его МПз[51з09], [c.43]

Основой всех исследований структуры натриевосиликатных стекол методом инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния являются экспериментально установленные колебательные спектры кремнезема п кристаллических силикатов этой системы. Только путем прямого сопоставления соответствующих спектров кристаллов и стекол можно получить действительно надежные сведения о строении стекла. Проведение такого сопоставления для простейших щелочных силикатов систем МбгО — 8102 и в частности системы N830 — ЗЮд натолкнулось на ряд весьма серьезных препятствий, преодоление которых требовало постановки специальной прецизионной экспериментальной работы. Эти препятствия заключаются в следующем. [c.39]

Изучение структуры силикатного стекла оказалось делом столь труд-ны-м не только потому, что сам по себе вопрос этот весьма сложен и требует сопоставления результатов, пол5 енных многими методами, но в значительной степени также и оттого, что до сих пор мы не знаем всего многообразия кристаллических силикатов тех систем, со стеклами которых исследователи работают десятки лет. В этом заключается третье серьезное затруднение, препятствующее развитию работ по строению стекла, проводимых любыми методами. [c.40]

Сопоставление всех приведенных спектров между собой показывает, что продуктами кристаллизации стекол системы LigO — SiOj являются не только силикаты, известные из диаграммы состояния. Помимо них продукты кристаллизации содержат группы высококремнеземистых и группы высокощелочных соединений. В каждой из этих групп соединения различаются по химическому составу и строению кристаллической решетки. Рассматривая каждый спектр в отдельности, можно заметить, что помимо основного соединения продукт кристаллизации всегда содержит примеси силикатов различного химического состава. [c.261]

Рассматриваемые два типа атомных группировок в стекле являются не только областями химической неоднородности, но и представляют собой в то же время области упорядоченной химической неоднородности. Можно выкристаллизовать из стекла в виде первых фаз те кристаллы, кристаллиты которых были в исходном стекле. Спектры этих фаз для литиевых стекол показаны кривой 7, для натриевых стекол — кривой 4. Из литиевого стекла выкристаллизовалась смесь, состоящая из высококремнеземистого силиката и высокощелочных силикатов. Положения максимумов в спектре смеси из кристаллов и в спектре стекла точно совпадают. Поскольку положения максимумов селективного отражения в спектрах кремнезема и кристаллических силикатов связаны не только с химическим составом вещества, но и со строением его кристаллической решетки (разные модификации одного и того же соединения имеют разные спектры), то совпадение частот в спектрах стекла и кристаллов свидетель- [c.273]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология