Силикаты с каркасной структурой

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]

Рис. 19. Каркасные структуры силикатов.

Силикаты с каркасной структурой. В этой главе уже упоминались возможные типы трехмерных структур [c.147]

К числу силикатов относится большое разнообразие форм, начиная от простейших растворимых ортосиликатов (8104 ) и кончая полимерами с цепной либо с двумерной (или слоистой) и, наконец, с трехмерной каркасной структурами. Силикаты представляют собой наиболее распространенные в земной коре вещества, которые используются в различных практических целях. Здесь мы перечислим лишь некоторые аспекты их применения. [c.377]

Строение каркасных силикатов. В каркасных силикатах присутствие А1 является обязательным, так как в чисто кремниевом каркасе валентности 81 полностью компенсируются валентностями О и такой каркас становится валентно нейтральным. В этом случае мы приходим к структурам различных модификаций 8Ю2. Эти структуры, как известно, не подчиняются правилам плотнейшей упаковки. Следовательно, каркасные структуры являются рыхлыми , ажурными структурами. Они содержат крупные пустоты, в которых размещаются катионы большого размера и небольшого заряда, способные заполнить объем этих пустот и компенсировать заряд каркаса, получив- [c.337]

Чтобы лучше понять кристаллохимию цеолитов, рассмотрим кратко следующие 5 основных типов силикатов и алюмосиликатов островные структуры, структуры с изолированными группами, цепочечные структуры, слоистые структуры и каркасные структуры [1]. [c.39]

Структуры с трехмерным непрерывным каркасом из тетраэдров [5104] —каркасные структу-р ы. В силикатах с каркасной структурой все 4 атома кислорода каждого тетраэдра являются общими с атомами кислорода четырех соседних тетраэдров. В результате такого обобществления всех четырех вершин тетраэдра образуется бесконечный в трех измерениях трехмерный каркас. Так как атом кислорода в подобном кар- [c.24]

Изоморфные замещения в минералах встречаются очень часто, а для силикатных минералов они являются скорее правилом, чем исключением. Силикаты редко имеют идеальный состав простого химического соединения. Одним из характерных свойств природных силикатов и силикатов, содержащихся в технических продуктах, является сложность их состава, связанная именно с наличием в них многочисленных изоморфных замещений. В табл. 7 приведены примеры изоморфных замещений катионов в силикатах и некоторых других тугоплавких соединениях. Особенно характерны изоморфные замещения для силикатов слоистой и каркасной структуры. [c.73]

Каркасные структуры по сути дела встречаются только среди алюмосиликатов. Каркасных силикатов не существует, за исключением полиморфных модификаций ЗЮг — кварца, кристобалита и тридимита. Структура, образованная соединением всех вершин тетраэдров (8104), сама по себе электронейтральна и не может присоединять катионы. [c.318]

Каркасные минералы. Следующим логическим шагом при переходе от простых ионов 510 к большим и более сложным структурам должны быть трехмерные структуры, в которых каждый атом кислорода является общим для двух тетраэдров. Эмпирическая формула для таких веществ должна быть простой (5102)п, т. е. подобной двуокиси кремния. Если, однако, в таких трехмерных каркасных структурах некоторые атомы кремния замещены атомами алюминия, то каркас должен быть отрицательно заряженным, а остальные катионы должны быть равномерно распределены внутри него. Алюмосиликатами такого типа являются полевые шпаты, цеолиты и ультрамарин, которые, за исключением последнего, широко распространены в природе, очень разнообразны и представляют собой полезные природные силикаты. Кроме того, многие синтетические цеолиты можно получить в лаборатории, некоторые из них производят в промышленных масштабах для использования в качестве ионообменников и молекулярных сит. Полевые шпаты являются [c.323]

Минералы можно подразделить на три типа природные элементы, силикаты и не-силикатные соединения. Силикаты шире всего распространены в природе. Структурной основой этих миниралов являются силикатные тетраэдры 8104, которые путем обобществления атомов кислорода способны связываться друг с другом, образуя цепи, слои и каркасные структуры. Мы обсудили, каким образом макроскопические свойства некоторых силикатов, например способность к разрушению, отражают их молекулярное строение. Во многих минералах ионы 81 замещены ионами А1 , что приводит к образованию алюмосиликатов, к числу которых относятся полевые шпаты. Силикаты являются важными компонентами при получении стекла и цемента процессы получения этих веществ кратко рассматриваются в тексте главы. Однако силикаты в настоящее вре- [c.365]

Рассмотренная закономерность вероятно имеет широкое значение и связана с характером структуры выделяющихся кристаллов. По данным [41] наиболее трудно кристаллизуются силикаты с кольцевой структурой. Силикаты с островной, линейной и каркасной структурой легче кристаллизуются. Влияние второго окисла МеО должно зависеть от того, как этот окисел изменяет структуру кристаллической фазы. [c.171]

Цеолиты представляют собой алюмосиликаты каркасной структуры. Одной из характерных особенностей алюмосиликатов является особое полон ение Л1 в их структуре. Соболев в известной монографии Введение в минералогию силикатов пишет об этом так А1 играет в ряде силикатов (но не во всех) особую роль, близкую к роли 81, и может быть включен в комплексный алюмо-кремниевый радикал, в то время как в других случаях его положение и роль идентичны типичным катионам оснований, в частности Mg. В первом случаемы будет применять термин алюмосиликаты , называя силикаты второго типа просто силикаты алюминия [1, стр. 20, 21]. [c.5]

Ультрамарины. В последнюю из рассматриваемых групп каркасных силикатов входят вещества, называемые ультрамарииами. Это окрашенные силикаты, производимые промышленностью и используемые в качестве красящих пигментов. К этому же типу относится ляпис-лазурь (лазурит) весьма сходргую структуру имеют и некоторые неокрашенные минералы, например содалит. Мы будем для простоты всю эту группу силикатов обозначать термином ультрамарины . Подобно другим каркасным силикатам, их структуры основаны на каркасах (5 , А1)02 с положительными ионами, находящимися в пустотах. Характерным признаком кристаллов этой группы является присутствие в структуре отрицательных ионов, например С1 , 504 - или 52-Подобно полевым шпатам и в отличие от цеолитов ультрама-рины не содержат воды. Ниже приведены формулы характерных представителей этой группы [c.160]

Алюмосиликаты относятся к силикатам с непрерывными трехмерными каркасами из тетраэдров 5104 и АЮ4. В связи с тем, что в каркасной структуре все атомы кислорода являются связующими между кремнекислородными тетраэдрами, свободных валентностей для присоединения катионов нет. о характерно для каркасной структуры кварца. При замещении же четырехвалентного атома кремния трехвалентным атомом алюминия каркасная структура приобретает на каждый замещенный атом кремния один свободный отрицательный электрический заряд, превращаясь таким образом в отрицательно заряженный ион. За счет этого он способен присоединять к себе такие катионы, как Ка , Са и Ва . [c.56]

Приведенные цифры являются лишь средними. Температурный эффект в значительной мере индивидуален величина ослабления интенсивности зависит и от особенностей изучаемого кристалла. При заданной температуре амплитуды колебаний атомов в кристалле определяются силами связи между атомами. Чем прочнее силы взаимодействия атомов, тем меньше их тепловые смещения. Поэтому при облучении кристаллов, в которых все атомы связаны прочными гомеополярными силами, температурный эффект будет незначителен алмаз, кварц, многие силикаты (особенно с каркасными структурами) дают исключительно четкие рентгенограммы. Даже при съемке на молибденовом излучении иногда удается наблюдать отражения во всем интервале углов 8. Наоборот, в тех случаях, когда атомы связаны ван-дер-ваальсовскими силами, ослабление интенсивности будет очень велико, все наблюдаемое дифракционное поле с избытком охватывается при работе на медном излучении. Это относится, в частности, к большинству кристаллов органических соединений. Металлы, сплавы, ионные соединения (в том числе комплексные) занимают в этом отношении промежуточное положение. [c.38]

СИЛИКАТЫ, соли кремниевых к-т. Подобно к-там, различают мета-, орто-, днсиликаты и др. В основе строения всех С. лежат тетраэдры ISiOi]" , способные связываться (полимери.зоваться) своими вершинами с образованием островных, кольцевых, цепочечных, слоистых и каркасных структур (см. Кристаллическая структура). С. щел. металлои относительно легкоплавки (t ниже КЮО °С). Нек-рые С. расти, и ноде (ианр., С. щел. металлов), к-тах (напр., ор1 осиликаты щел.-зем. металлов) все С. разлаг. плавиковой к-той, а также расплавами карбонатов и гидроксидов щел. металлов. Расплавы ми. С. способны затвердевать в виде стекла. Нек-рые С. щел. и щел.-зем. металлов обладают вяжущими св-вами. [c.525]

Бериллий как элемент, имеющий в силикатах координационное число 4 и координационный многогранник тетраэдр, также является имитатором кремния. По этой причине сам берилл можно называть кольчатым силикатом бериллия и алюминия или же бе-риллосиликатом алюминия с каркасной структурой. [c.342]

Максимум при Х—9,5 ц типичен для тетраэдрического каркаса [8104] в стеклах . Этот максимум отвечает аналогичному каркасу в кристаллических силикатах типа кристобалита или полевых шпатов каркасные структуры которых имеют отЕосительно наиболее высокочастотные специфические тетраэдрические колебания. Свойство этих силикатов образовывать стекла тесно связано с таким же свойством содержавшихся в них атомных комплексов. Тем не менее, максимумы в отраженных стеклами лучах никогда не бывают такими же отчетливыми и интенсивными, как в полосатом спектре кристаллов вследствие статистической изменчивости правильного порядка и деформации внешних частей каркасов структур. [c.180]

Чермак, ставя чисто химические опыты по разложению цеолитов кислотами, имел целью установить соответствие между молекулярным составом исходного материала и специфической природой образующихся из него силикагелей (см. А. П1, 178). Мурата разработал правила для корреляции химического состава цеолитов со структурным типом силикатов и их изменений под действием кислот. Цеолиты желатинируются пря условии соблюдения некоторых химических условий например, для цеолитов с трехмерной каркасной структурой существует в этом случае предел отношения ионов алюминия к ионам кремния. Он должен быть, по крайней мере, равен 2 3, чтобы получались желатинированные остаточные силикагели иначе продукт реакции превратится в порошкообразный нерастворимый гидрат кремнезема. О соответствующих правилах для безводных силикатов см. А. 111, 179. [c.671]

Известны некоторые германаты, близкие по строению силикатам но обычно Ое, 5п и РЬ образуют октаэдрические анионы ти-. па [М(ОН)б] Бораты не образуют каркасных структур, но дают циклические или цепочечные полимерные анионы. Самый распространенный борный минерал — бура Na2B407 4H20 содержит анион, имеющий строение (б.ХХУП) [c.143]

Если один из энантиоморфных кристаллов кварца растворить, например в щелочи, его каркасная структура, естественно, исчезает в растворе силиката и раствор неактивен. Левые и правые оптически активные ионные энантиоморфные кристаллы хлората натрия (рис. У. 10, й), вид симметрии 23, образуют с водой невращающие растворы по той же причине. [c.381]

В некоторых силикатах одни металлы могут быть замещены на другие металлы. Например, при замещении части алюминия в берилле ВезА12(81б018) на хром желтая окраска изменяется на травянистозеленую (изумруд). Замена части бериллия на Ре приводит к изменению окраски на зеленовато-голубую (аквамарин). Многие горные породы содержат цепочечные силикаты, например пироксены и асбесты. Плоские макроанионы, соединенные вершинами, составляют основу слоистых минералов, например талька, слюды, каолина. Сложные каркасные структуры характерны для полевых шпатов и цеолитов. [c.402]

Матрицей, ориентирующей подложкой при образовании силикатов, служит поверхность исходного полимера. При наслоении силиката на данной поверхности, т. е. в порах сорбента, происходит постепенное изменение его исходной пористости с постепенным же освобождением пространства, занятого ранее полимерными частицами исходного кремнезема. Огромная дефектность исходной структуры аморфной ПКК предопределяет образование высокодисперсного, высокодефектного силиката мельчайшие кристаллические его частицы, контактируясь между собой в местах контакта глобулярных частиц кремнезема, образуют высокопористую каркасную структуру твердого вещества, обладающего большой удельной поверхностью. Полученные подобным путем высокопористые силикаты металлов должны быть сорбционно-активными материалами, специфичность действия которых зависит от природы металла образующегося силиката. Условия синтеза силиката каждого металла специфичны и обусловлены природой связи 81—О—Ме [4,5]. [c.35]

Кристаллическая структура, 6.2.1. Введение. Химические составы коры и мантии Земли таковы, что среди слагающих их соединений наиболее распространены силикаты (см. гл. 4). Многие минералы имеют сложную структуру, главные Характеристики которой определяются в основном типом соединения кремнекислородных тетраэдров. Различия в степени связи приводят к различным структурным типам, от структур с ршолированными кремнекислородными тетраэдрами (как в оливине, (М , Ре)23104, где ионы М + и Ре расположены так, что локально нейтрализуют отрицательный заряд (4—) каждой отдельной группы 3104) через структуры, в которых тетраэдры объединены в цепочки (как в двух больших минеральных группах — пироксеиах и амфиболах) или слои (как в слюдах) до каркасных структур, присущих полевым шпатам и фельдшпато идам. В силикатах с каркасной структурой тетраэдры ЗЮ4 или (31, А1)04 соединены между собой путем обобществления атомов кислорода во всех направлениях. [c.108]

Путем изучения дифракции рентгеновских лучей и рассеяния тепловых нейтронов установлено, что большинство жидкостей не являются бесструктурными субстанциями, а в ряде случаев удается обнаружить существование усредненной по времени упорядоченности в расположении атомов. Благодаря исследованиям этого типа стало известно, что мелсатомные расстояния п координационные числа элементов в расплаве несколько меньше, чем в кристаллической фазе того же состава. Прямые исследования силикатных расплавов, имеющих геологическое приложение, носят ограниченный характер из-за серьезных технических сложностей эксперимента при высоких температурах плавления, поэтому для выяснения структуры жидкостей главный упор был сделан на изучении соответствующих стекол. Первые попытки установить существо структуры силикатных стекол были предприняты авторами работы 4 57]. Они были одними из первых (в 1932 г.), кто установил, что обогащенные кремнеземом стекла являются квазикристаллическими с каркасной структурой из кремнекислородных звеньев. Основной структурной единицей силикатных расплавов, как и минералов — силикатов, является тетраэдр (Si04) . Установлено, что эта еди- [c.114]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология