Структура тридимита SiO, (тип

В связи с изучением полиморфных модификаций кремнезема Бюргера специально исследовал роль посторонних включений, которые могут входить в структуры отчасти как интерстициальные твердые растворы . Он придерживался представления, согласно которому введение любого компенсирующего валентность элемента в кристаллическую фазу с открытой структурой, например в тридимит и кристобалит, препятствует их превращению в кварц. Кварц, как наиболее плотная структура, не может включить добавочный элемент, и, следовательно, открытые структуры (тридимит и кристобалит) сохраняют свою устойчивость. Если даже достаточно большое количество элемента, ком- [c.406]

Изучение рассеяния рентгеновских лучей в жидкостях с многоатомными молекулами показывает, что не только относительное расположение молекул в некоторой степени упорядочено, но и их взаимная ориентация не вполне хаотична. Это, по-видимому, справедливо даже по отношению к таким симметричным молекулам, как U в- случае же несимметричных полярных молекул, например воды, имеет место вполне закономерная взаимная ориентация соседних молекул воды с образованием временных водородных связей между ними. Интересно, что преобладающая кристаллическая структура жидкой воды при повышенных температурах соответствует не структуре обычного льда, которая тоже имеется в жидкой воде, а более плотной структуре, относящейся к структуре льда так же, как относятся друг к другу две кристаллические модификации кремнезема—кварц и тридимит. [c.162]

Структура тридимита сложена тетраэдрами, [3104], сочлененными вершинами в виде пространственной вязи из неограниченного числа плоских гексагональных сеток тетраэдров с углом связи 51—0—51, равным 180° (рис. 4). Кремнекислородные тетраэдры в а-тридимите связаны вершинами и образуют шестерные кольца. [c.29]

Установлено, что тридимит образуется только в присутствии минерализаторов, которыми являются главным образом щелочные ионы. Поэтому во многих работах тридимит рассматривается как твердый раствор на основе кремнезема и 20, где К — Ы, Ма или К. В этом случае тридимит исключается из диаграммы состояния чистого 5102. Однако данные ряда исследований свидетельствуют о стабильности в определенных условиях тридимита как Рис. 4. Схема структуры а- чистой формы кремнезема. Вопрос о тридимита (большие кружки— а [c.30]

Превращения кварц тридимит кристобалит протекают медленно, в течение суток или недель, так как при этом происходит более глубокая перестройка кристаллической решетки (рис. 34). Превращения, связанные с более тонкими изменениями, протекают сравнительно быстро при относительно низких температурах благодаря незначительным изменениям в структуре. [c.99]

Обратимся к распределению молекул во льду. Структура льда или обыкновенного льда, подробно изучена методами рентгеноструктурного анализа, дифракции электронов и нейтронов. Первые два метода определяют положение атомов кислорода. Установлено, что лед кристаллизуется в гексагональной сингонии и что расположение атомов кислорода во льду изоморфно положению атомов кремния в р-тридимите. [c.410]

Структура кварцевого стекла по своему общему характеру очень напоминает структуру кварца и других кристаллических форм двуокиси кремния. Почти каждый атом 51 находится в центре тетраэдра из четырех атомов кислорода, и почти каждый атом кислорода является общим для двух таких тетраэдров. Однако строение пространственной решетки из таких тетраэдров в стекле не столь упорядоченно, как в кристаллических формах двуокиси кремния, и лишь очень малые участки напоминают кварц, причем прилегающие к ним участки могут походить на кристобалит или тридимит, точно так же как жидкая двуокись кремния при температуре, превышающей температуру плавления кристаллических форм, несколько напоминает по своему строению соответствующие кристаллы. [c.530]

Различные кристаллические модификации диоксида кремния, как и безводный аморфный кремнезем, представляют собой неорганические гетероцепные полимеры. Во всех формах (кроме стишовита) структурным скелетом является кремнекислородный тетраэдр в центре правильного тетраэдра находится атом кремния, а по вершинам - атомы кислорода. Кремнекислородные тетраэдры соединены друг с другом своими вершинами, т.е. каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния. Несмотря на одинаковый способ сочленения структурных скелетов (8104), их пространственное расположение для различных кристаллических модификации различно. Поэтому, например, р - кристобалит имеет кубическую структуру, ар- тридимит - гексагональную. [c.37]

По сравнению с кварцем, плотность которого равна 2,655 г/см , тридимит и кристобалит являются относительно открытыми структурами с плотностями 2,30 и 2,27 г/см. [c.47]

Кроме того, энтропия как мера неупорядоченности определяет объем кристаллической фазы, в котором атомы (ионы) расположены беспорядочно, т. е. в котором они совершают тепловые движения. Поэтому атомы (ионы) в й-фазах в нормальном состоянии распределены более свободно, чем в р-фазах. Следовательно, переход от более плотной структуры р к более свободной структуре tO должен происходить с преодолением некоторого энергетического барьера (приближающегося по порядку величины к энергии испарения), обусловленного структурными связями в кристаллической решетке. Легкость преодоления барьера может изменяться. Во время реконструктивных превращений структуры Р решетка распадается на более мелкие единицы, из которых складывается структура новой а-фазы. Получить превращения такого рода сложно они требуют большого количества энергии, идущей на изменение вторичных координаций в пространственной вязи. Только с помощью введения вспомогательных растворителей (флюсов, катализаторов и пр.) можно получить некоторую часть продуктов превращения за сравнительно короткие периоды времени. Классическим примером превращений о изменением типа пространственной вязи служат превращения кварца в тридимит и кристобалит, протекающие весьма медленно. [c.390]

Одно и то же твердое вещество в зависимости от условий синтеза может получаться в разных энергетических состояниях, каждому из которых соответствует своя структура. Твердое вещество может иметь в высшей степени большое число энергетических состояний. Поскольку межатомные расстояния и углы между связями могут изменяться в довольно широких пределах, в таких же пределах происходит изменение энергии связи и, следовательно, энергетического состояния вещества, которое зависит от энергии валентных электронов. Но изменение межатомных расстояний и угла между связями только для двух соседних атомов, находящихся в структуре твердого тела, влечет за собой некоторое изменение всех длин и углов связей, вообще некоторое изменение взаимного положения всех атомов данного твердого тела, и, следовательно, имеет своим конечным результатом образование видоизмененной структуры соответствующего вещества. Таким образом, существует в высшей степени большое количество вариантов структуры твердого вещества данного состава. В процессе кристаллизации обычно можно получить только довольно ограниченное число модификаций, отвечающих в данных условиях наиболее бедным энергией состоянием данного вещества. Отвердевание атомных соединений, ведущее к образованию аморфного вещества, в зависимости от условий, в которых оно протекает, позволяет получать то одни, то другие непериодические структуры. Очевидно, существует огромное количество аморфных твердых тел одинакового состава, но разного строения. Это обстоятельство обычно ускользает из поля зрения исследователей. Но более точное изучение строения различных стеклообразных веществ (таких как кварцевое стекло, халькоге-нидные стекла или органическое стекло), а также гелей показало, что несмотря на один и тот же состав отдельные образцы подобных веществ, полученные ири различных условиях, имеют различную структуру. Так, различна структура стекол, полученных при различных температурах и давлениях гели одного и того же состава часто имеют неодинаковую пористую структуру, например неодинаковое распределение по объему геля микро- и макропор ири постоянном соотношении объемов последних. Вообще, варьируя давление и температуру, можно получать твердые вещества одного и того же состава, но различной плотности и, следовательно, различного строения. Кварцевое стекло, полученное иод высоким давлением, приближается по плотности к кварцу. Насколько далеко может заходить ири этом превращение вещества, видно из факта получения таких совершенно непохожих друг на друга модификаций кремнезема, как кварц, тридимит, кристобалит, а также стешовит. Расчеты показывают, что при определенных высоких [c.156]

Основные модификации кремнезема можно разделить на две категории. Модификации первого порядка — кварц, тридимит, кри-стобалит. Они резко отличаются друг от друга кристаллической структурой и физическими свойствами. Превращения между ними протекают медленно, и для ускорения их нужно вводить минерализаторы. Модификации второго порядка — а, р, у. Превращения между ними, напротив, протекают с большими скоростями, что обусловливается малыми изменениями в кристаллической решетке. [c.25]

Кристаллические модификации вещества могут в значительной или небольшой степени различаться по структуре и физическим свойствам. Разновидности кремнезема, более значительно различающиеся по структуре и посвойствям. носят названия кварц, тридимит и крш 1т , ба лй а более тонкие слабо различающиеся разные формы каждого из них отличают буквами а-, 0-, 7-. [c.99]

Оашвной природной формой двуокиси кремния является минерал кварц (плотность 2,65 г/сл , показатель преломления 1,55). Гораздо реже встречаются характеризующиеся несколько иными кристаллическими структурами и меньшей плотностью (2,3) минералы тридимит и кристобалит. При медленном нагревании кварца сначала (573 °С) происходит некоторое изменение его собственной кристаллической структуры (а-кварц- - -кварц), после чего он последовательно переходит в две другие формы и лишь затем плавится [c.588]

ЛИТ (см. рис. 13) имеет кубическую решетку, а Р-тридимит (рис. 35) — гексагональную. Между этими структурами такая же разница, как между сфалеритом и вюртцитом. Наиболее плотная модификация SiOa (стишовит) характеризуется необычной для кислородных соединений кремния координацией атомов. Здесь каждый атом кремния окружен не четырьмя, а шестью атомами кислорода. Поэтому структура стишовита образована сочетанием кремиекислородных октаэдров I SiO, ]. Для атомов кислорода в стишовите координационное число 2 сохраняется. В структуре кварцевого стекла, получаемого при охлаждении расплава SiO-2, сохраняются те7раэдриче-ские группировки, характерные для кристаллов (рис. 36, а), ио они соединены беспорядочно с нарушением периодичности (рис. [c.203]

Кварц устойчив при температуре не выше 870 °С, в пределах от 870 до 1470°С устойчив минерал кристобал-лит, а с 1470 °С и выще — минерал тридимит, часто встречающийся в метеоритах. Все три разновидности кремнезема имеют сходную структуру — тетраэдр, в котором каждый атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода [c.363]

Несмотря на одинаковый способ сочленения структурных мотивов [Si04], их пространственное расположение для различных модификаций различно. Поэтому, например, /3-кристобалит (см. рис. 130) имеет кубическую решетку, а / -тридимит (рис. 146) — гексагональную. Между этими структурами такая же разница, как между сфалеритом и вюрщ1Том. Наиболее плотная модификация Si02 (стишовит) [c.373]

Перекристаллизация кварца (S1O2). В процессе нагревания кварц несколько раз меняет свою кристаллическую структуру При температуре 573 С тригональный -кварц превращается в гексагональный а-кварц. Гексагональный а-кварц при температуре 870°С превращается в гексагональный а-тридимит, а последний при температуре 1470°С — в а-кристобаллит. Если происходит быстрое изменение температуры, то -тридимит и -кристобаллит в интервале температур 180—270°С переходят в а-кристобаллит. При температуре 1710°С начинается расплав окиси кремния. [c.83]

Высокотемпературные формы, тридимит и крнстоба.тит, по сравнению с кварцем имеют более рыхлые структуры, что видно из сравнения их плотностей (г/см ) кварц 2,655, тридимит 2,26,, [c.115]

Рис. 23.20. Стереоскопическое изображение структур трех М0,1,иф1и<аиий кремнезема, представленных в виде системы связанных тетраэдров 8104. а —крисю-балит б — кварц в — тридимит.

Диоксид кремния ЗЮ2 существует в виде многих полиморфных кристаллических модификаций (ПМ), образование которых определяется термодинамическими условиями [1—8]. При нормальном давлении известны три устойчивые модификации 8102— кварц, кри-стобалит, тридимит, для которьге, в свою очередь, вьщеляют низко-(а) и высокотемпературные (р) фазы. Структуры большинства ПМ 5Ю2 составлены базисными полиэдрами — тетраэдрами 8Ю4, сочлененными таким образом, что каждый атом кислорода является общим для двух тетраэдров, что соответствует стехиометрическому составу диоксида. Структурные переходы а р для каждой из ПМ обратимы и осуществляются достаточно легко наоборот, фазовые превращения между упомянутыми модификациями 8102 существенно затруднены [5—1 Кроме перечисленных, известны ПМ 8102, которые могут бьггь получены при высоких давлениях кеатит, коэзит и стишовит. Две первые из них подобны равновесным формам ЗЮг и содержат различным образом упакованные искаженные тетраэд- [c.151]

Первичная миграция углеводородов из материнских пород другого, неглинистого состава имеет свои особенности, но они изучены слабо. В качестве нефтематеринских иногда выступают биогенные кремнистые и карбонатные породы. Миграция в кремнистых осадках и породах происходит на фоне минеральных трансформаций кремнезема в ряду опал-опал КТ-кристобалит-тридимит—халцедон-неупорядоченный мелкозернистый кварц— более упорядоченный кварц. Все это происходит на фоне обильного водоотделения, поскольку воды вначале очень много. Начальные члены ряда имеют очень высокоразвитую поверхность с высоким энергетическим запасом, что, по-видимому, может стимулировать десорбцию микронефти ранней генерации, зачастую имеющей место в НМ толшах биогенно-кремнистого состава, как об этом уже говорилось в разделе 4.3. Перестройка структуры пород из биогенной в глобулярную с высокими емкостными свойствами создает возможность перемещения флюидов, в том числе углеводородов, в это вновь созданное поровое пространство внутри этой же толщи. В карбонатах миграция ограничена в условиях их быстрой литификации, однако примесь глинистого и кремнистого материала может обеспечить как вьщеление некоторого объема воды, так и перемешение ее вместе с образовавшимися углеводородами. [c.206]

Как видно из представленной схемы, все указанные на ней превращения являются энантиотропными. Превращения в пределах каждой главной формы, т. е. р-кварц а-кварц, утриди-мит р-тридимит а-тридимит и р-кристобалит а-кристобалит (превращения в вертикальных рядах на схеме), относятся к полиморфным переходам со смещением во вторичной координационной сфере и происходят очень быстро. Это объясняется незначительными структурными изменениями при этих переходах ввиду сходства структур модификаций второго порядка (структуры модификаций второго порядка представляют собой несколько искаженные производные структур основных форм 810а). В противоположность этому превращения между главными модификациями, т. е. а-кварцч= а-тридимит=р а-кристобалит (превращения в горизонтальном ряду на схеме) относятся к реконструктивным превраще- [c.207]

Физические и химические свойства. Оксид кремния является жестким минеральным полимером (5102)х. Для 510г существуют кристаллические модификации кварц, тридимит и кристобалит, а также отвердевший в аморфном состоянии расплав 5102 (кварцевое стекло). Поэтому горные породы и технические камни, когда-либо подвергавшиеся высокотемпературным воздействиям (например, огнеупоры), всегда содержат наряду с кварцем или без него другие кристаллические модификации кремнезема и стекло. Реже встречающиеся кристаллические модификации 5102 волокнистый кремнезем, китит, коэзит, стишовит (последний имеет октаэдрическую структуру). [c.358]

ДВУОКИСЬ КРЕМНИЯ, крем п е 3 е м, SiO — окисел кремния, стабильный в твердом состоянии. По хим. природе Д. к.— кислотный окисел, реагирующий при высокой т-ре со многими окислами металлов, образуя силикаты. Самый распространенный окисел в земной коре и мантии (около 60%). Встречается в связанном (силикаты) и в свободном (кварц) состоянии. Модификации двуокиси кварц, тридимит, кристо-балит, китит, коусит и стишовит. Наиболее распространен кварц, отличающийся тригональпой симметрией. Его плотность 2,65 г см , средний температурный коэфф. линейного расширения 12,3. 10 град . При комнатной т-ре кварц служит изолятором, он бесцветен, обладает винтовыми элементами структуры, обусловливающими существование [c.319]

Кварцевое стекло. Если двуокись кремния (любую кристаллическую форму) расплавить (т. пл. - 1600°) и затем охладить расплав, то он обычно не кристаллизуется при температуре плавления, а с понижением температуры загустевает и приблизительно при 1500° становится настолько густым, что уже не обладает свойством текучести. Образовавшаяся масса не является кристаллом, а представляет собой переохлажденную жидкость, или стекло. Ее называют кварцевым стеклом (или иногда плавленым кварцем). Кварцевое стекло не обладает кристаллическими свойствами — оно не расщепляется, как кристалл, не образует кристаллических граней, не обнаруживает различий свойств в разных направлениях. Объяснить это можно тем, что атомы, образующие кварцевое стекло, расположены в пространстве беспорядочно, подобно тому как они расположены в жидкости. Структура кварцевого стекла в общих чертах очень напоминает структуру кварца и других кристаллических форм двуокиси кремния. Почти каждый атом кремния окружен тетраэдром из четырех атомов кислорода, и почти каждый атом кислорода является общим для двух таких тетраэдров. Однако строение пространственной решетки из таких тетраэдров в стекле неунорядочепо, как в кристаллах, образованных двуокисью кремния, и лишь очень малые участки напоминают правый или левы11 кварц или кристобалпт и тридимит точно так же, как нлидкая двуокись кремния при температуре, превышающей точку плавления кристаллических форм, несколько напоминает по своему строению кристаллы. [c.504]

Каркасы, сложенные только из тетраэдров [8104], имеют основное значение для структур кристаллических модификаций кремнезема, таких, как кварц, тридимит и кристо балит. а-Тридимит, имеющий наивысщую симметрию, представляет превосходную модель гексагональной аранжировки ионов кислорода в совершенно правильной тетраэдрической координации с центральными ионами кремния (фиг. 52). Каждый ион кислорода принадлежит одновременно двум тетраэдрам [Si04] угол в группе Si—О—Si равен 180°. Устойчивый при высокой температуре а-кварц -(фиг. 53) характеризуется аналогичным строением в гексагональных группировках вдоль гексагональных винтовых осей (геликоиды с двойной нарезкой). Угол между связками Si—О в общих тетраэдрических верщинах составляет 150°. Это справедливо также для структуры -кварца с -более низкой симметрией, в которой ионы кремния и кислорода несколько смещены из положений с более высокой симметрией. Наконец, в а-кристобалите (фиг. 54) тетраэдры [8104] аранжированы подобно атомам В алмазе одна вершина всегда обобщена с одним ионом из кислородного мостика. В направлении тройной оси симметрии в. структуре кристобалита каждый четвертый слой ионов тождествен первому, тогда как в тридимите первый слой совпадает С третьим. Угол Si—О—Si в кристобалите равен 180°, так же, как в тридимите. [c.49]

В силикатных системах из расплавов часто первой образуется неустойчивая модификация, а не стабильная фаза. При этом обычно появляется модификация, более близкая к стабильной фазе, из расплава которой она кристаллизуется. Вильгельм Оствальд выразил этот эмпирический факт в виде простого правила превращения в неустойчивой системе происходят последовательно шаг за шагом . При кристаллизации стеклообразного кремнезема, представляющего при 1200°С неустойчивую фазу, из переохлажденного расплава сначала выделяется кристобалит, а затем тридимит, так как кристобашит- ближайшая неустойчивая кристаллическая фаза, образующаяся из переохлажденного кварцевого стекла. Другой яркий пример представляет собой система . ЫаА15104, в которой а-карнегиит наиболее близок к стеклообразному состоянию и подобно стеклу легко кристаллизуется в виде неустойчивой фазы с каркасной структурой кристобалита (см. А. II, 220 и 221) устойчивая же фаза, нефелин, относится к кристаллической группе (см. В. I, 71) с каркасом тридимита. Правило Оствальда имеет особенно важ- [c.389]

На основании общих положений Бюргера можно сделать весьма важные выводы, позволяющие дать более полное объяснение многим явленияму сопровождающим реакции превращения. Относительно действия флюсов (катализаторов) можно сказать, что они способствуют расчленению структуры реагирующей фазы они разделяют куски структуры, заменяя связь между ними в структуре связями в растворителе и, таким образом, снова собирая их в единицы новой образующейся фазы. Превращение в отсутствии флюса особенно тормозится,, если реагирующая фаза измельчена до тонкого порошка, так как в каждом зерне должны образоваться отдельные зародыши новой фазы. Кроме того, перенос тепла в этих случаях осуществляется главным образом с помощьк> излучения и сильно замедляется внутренними поверхностями порошковатых частиц. Состояние чрезвычайно высокой дисперсности свойственно опалу, в котором а-кристобалит весьма устойчив и поддается определению. Различные размеры зерен кристобалита, выросшие при высоких температурах, являются главным фактором, определяющим температуру превращения а->-Р, т. е. причиной поразительно широкого температурного интервала (200— 27б°С), в котором изменяется температура превращения в зависимости от термической истории данного образца (см. В. II, 6). В значительно меньшей степени те же явления наблюдаются в тридимите и кварце, но наиболее-благоприятным фактором для описанной выше аномалии превращения служит открытая структура кристобалита. В ней заключается также причина дисторционной неупорядоченности в кристобалите, вызывающей вращательное движение групп 5Ю4] в каркасе структуры (см, А. [c.392]

Другой вид неупорядоченности в полиморфной системе представлен так называемыми модификациями с начинкой , т. е. модификациями, содержащими посторонние ингредиенты, присутствие которых сильно влияет на механизм полиморфного превращения. Характерным примером вещества такого рода оказывается природный тридимит, состав которого е отвечает чистому ЗЮа, а гораздо точнее выражается комплексом МаСаА1з8й150зб . Ионы посторонних элементов локализованы в широких интерстициальных пространствах структуры тридимита и определяют увеличенный составной размер ячейки по сравнению с ее размером в нормальном чистом а-триди-мите (табл. 14). После превращения при температуре 16 3°С сложность размера ячеек исчезает. При промежуточных температурах некоторые из общих структурных линий приобретают вид непрерывных прожалок, указывающих тем самым на существование неупорядоченности, что отвечает движению интерстициальных посторонних ионов в пустотах структуры тридимита. [c.393]

П9. Тонкодисперсная структура цементных кварцитов, согласно Энделлуз, благоприятно влияет на превращение кварца в кристобалит и тридимит вследствие активной поверхности частичек кварца, которая вызывает ускорение этого перерождения. Эта внутренняя поверхность микрокристаллических агрегатов — наиболее элементарный фактор, определяющий скорость превраще-ния Поэтому кирпичи из эрратических кварцитов после обжига сохраняют постоянный объем и не подвергаются во время службы объемным изменениям, которые нарушают плотность кладки. Согласно Луксу , кварцитовые породы пригодны для изготовления кирпичей с постоянным объемом, если они в достаточной степени тонко-зернисты и если продолжительность обжига сильно увеличить по сравнению с обжигом эрратических кварци-товых материалов. Однако в большинстве случаев экономически целесообразнее применять для y jtopeния превращения катализаторы или минерализаторы , характер которых рассматривался в главе В. I, 63 и ниже 85. [c.761]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология