Глинистые минералы структура

Очень сильное влияние на упорядочивающее воздействие поверхности глинистых минералов на воду оказывает состав обменных катионов. Это объясняется прежде всего прочностью связи катионов с поверхностью глинистой частицы, т. е. способностью их к диссоциации и участию в катионообменных реакциях. Степень поверхностной диссоциации (т. е. поверхностного растворения) глинистых минералов, замещенных одновалентными катионами, на один-два порядка выше степени диссоциации глин, обменный комплекс которых насыщен двухвалентными катионами. При прочих равных обстоятельствах степень поверхностной диссоциации зависит не только от плотности заряда обменного катиона, но и от взаимного влияния силовых полей поверхности частицы и катиона друг на друга при взаимодействии с водой. По мере увлажнения поверхности глин вокруг обменных катионов развиваются области с упорядоченными молекулами воды. Часть слабо связанных с поверхностью катионов удаляется от нее и может участвовать в трансляционном движении вместе с молекулами воды и растворенными в ней органическими и неорганическими веществами. Если в дисперсионной среде находятся крупные гидратированные катионы (Ма+, Mg2+), то они, вытеснив с поверхности глинистого минерала менее гидратированные катионы (К+, Са ), могут привести к увеличению гидратной оболочки глинистых частиц. В натриевом бентоните по мере возрастания содержания воды и уменьшения концентрацни суспензии отдельные слои глинистых частичек полностью диссоциируют. В бентоните, обменный комплекс которого насыщен магнием или кальцием, этого не произойдет, хотя ионный радиус этих катионов в гидратированном состоянии почти в два раза превышает радиус гидратированного натрия. Это, видимо, является следствием как изменения структуры воды и размеров гидратированных катионов вблизи поверхности в зависимости от их химического сродства, так и сжатия диффузной части двойного электрического слоя. [c.70]

При образовании дисперсных структур наиболее близкие к поверхности частичек слои гидратных оболочек (согласно А. В. Думанскому) оказывают пластифицирующее действие, создавая условия для образования обратимых, хотя и неполных, контактов и значительных остаточных, а иногда и быстрых эластических деформаций. С увеличением толщины прослоек дисперсионной среды между частичками дисперсной фазы по местам контактов, например, за счет адсорбирующихся поверхностно-активных веществ или при замене обменного комплекса глинистого минерала на различные катионы, прочность системы на сдвиг понижается, т. е. происходит разжижение и потеря тиксо-тропных свойств, [c.126]

В течение 1-часовой выдержки при этой температуре электросопротивление уменьшается. Это свидетельствует о продолжающихся процессах гидролиза и гидратации цемента, в результате которых жидкая фаза насыщается токопроводящими ионами. Сколько-нибудь значительного упрочнения системы в этот момент не происходит. При введении в цемент активного наполнителя (глины) в процессе твердения системы происходит взаимодействие ее с продуктами гидратации цемента. Оно выражается в поглощении глинистым минералом ионов Са , 0Н , ЗО и др. Хотя температура опыта не достигает заданного предела (130° С), электросопротивление растет в связи с тем, что концентрация ионов, находящихся в жидкой фазе, в этот период уменьшается. Происходит удаление их из раствора продуктами гидратации цемента в виде нерастворимых комплексов, образовавшихся в процессе взаимодействия указанных ионов с кремнеземистой и глиноземистой составляющими глинистого минерала [338]. Этот процесс сопровождается образованием кристаллизационных сростков в системе с последующим упрочнением пространственной структуры. Наиболее резко растет электросопротивление, а следовательно, нарастает прочность цементного камня при добавлении в цемент монтмориллонита и, особенно, палыгорскита, менее — каолинита и гидрослюды. [c.125]

Для образцов палыгорскита, выдержанных в автоклаве в течение 3 ч, характерно отсутствие основного рефлекса (10,5 А). Это свидетельствует об интенсивном протекании химической реакции взаимодействия его с продуктами гидратации цемента с разрушением кристаллической решетки глинистого минерала и образованием частиц высокодисперсных соединений. Слабые коагуляционные контакты переходят непосредственно в фазовые, способствуя тем самым прочному сцеплению наполнителя с гидратированными зернами цемента и созданию плотной, однородной, равнопрочной структуры цементного камня. [c.128]

Насколько важен тип кристаллической решетки минерала и способ сочленения структурных элементов ее слагающих, особенно наглядно проявляется на примере гидрослюды. Имея химический состав почти аналогичный палыгорскиту, она является наименее реакционноспособной из исследуемых минералов. Гидрослюда, обладая подобно минералам монтмориллонитовой группы структурой 2 1, характеризуется прочной связью смежных слоев вследствие наличия в межслоевом пространстве иона компенсирующего дефицит в положительных зарядах, возникающих п Ги изоморфных замещениях. В результате межслоевое пространство глинистого минерала упорядочено и поверхностная активность гидрослюды невелика. Эти структурные особенности гидрослюды препятствуют проникновению ионов, присутствующих в жидкой фазе суспензии, в межслоевое пространство и тем самым тормозят процесс взаимодействия глинистого минерала с продуктами гидратации цемента. [c.131]

С), ТО можно считать, что в этих условиях взаимодействие идет не только по внешней и внутренней поверхности глинистого минерала, а и через разложение кристаллической структуры палыгорскита. [c.140]

Для оценки эффективности действия различных добавок электролитов было исследовано влияние катионного обмена как основы действия электролитов на процессы структурообразования дисперсий глинистых минералов. В качестве объектов исследования были выбраны три глинистых минерала глуховецкий каолинит, черкасский монтмориллонит и черкасский палыгорскит, относящиеся к различным кристаллическим структурам [32]. [c.70]

Анализируя данные, видим, что введение в дисперсии вяжущих тонко размолотой глины способствует очень быстрому становлению пространственной коагуляционной структуры из гидратированных исходных зерен вяжущего и частичек глинистого минерала. Эта первичная коагуляционная структура отличается при всех температурах повышенной прочностью, что свидетельствует, о большой энергетической активности поверхности вяжущего в присутствии глины. [c.147]

Подобная устойчивая и жесткая структура должна была бы обусловить незначительную физико-химическую активность гидрослюдистых минералов, что, однако, пе наблюдается. Для них характерны высокая коллоидальность, сравнительно большие значения емкости обмена, хорошие адсорбционные свойства. Это несоответствие объясняется образованием смешанно-слоистых структур. В последних алюмосиликатные пакеты одного глинистого минерала переслаиваются с пакетами других. Для гидрослюдистых глин типично нерегулярное чередование прослоев. [c.23]

А. Такое взаимодействие происходит, по-видимому, на поверхности глинистого минерала, сопровождаясь лишь частичным разрушением его структуры, на что указывает сохранение отражений соответствующего минерала. Идентичная дифракционная картина наблюдается в случае образца, полученного. [c.75]

Уменьшение поверхностной активности глинистого минерала за счет упорядочения структуры первичных частиц оказывает значительное влияние на процессы структурообразования дисперсий Си-монтмориллонита. [c.136]

Установлено, что под действием гидротермального режима происходит диспергирование Си-монтмориллонита по базальным плоскостям Одновременно высокая подвижность системы (температура среды 300—450°) облегчает залечивание дефектов кристаллической структуры глинистого минерала, вследствие чего происходят частичная фиксация обменных катионов, снижение поверхностной активности минерала, укрупнение частиц с усилением четкости огранки их поверхности. [c.224]

Характерной особенностью глин и каолинов является их способность при затворении водой образовывать пластичную массу, которая при высыхании обладает связанностью и после обжига превращается в камнеподобный материал. Следует отметить, что пластичность и связность каолинов значительно меньше, чем глин, что обусловлено их минералогическим составом, величиной и структурой частиц глинистого минерала. [c.26]

Структурно-сорбционные характеристики. Сорбционная способность глинистых минералов обусловлена поверхностной активностью минерала и зависит от субмикроскопической структуры частичек глинистого минерала и от его кристаллической структуры [1, 23—29]. [c.14]

Рассмотрим некоторые примеры. Установлено, что изменение величин структурно-механических показателей и энергии связи Ее (условный модуль деформации) монокатионных суспензий в первую очередь зависит от кристаллической структуры глинистого минерала. В суспензиях глуховецкого каолинита с совершенной кристаллической структурой это изменение укладывается с небольшими отклонениями в ряд А1 > М > Ка > Са > К, соответствующий примерно расположению величин эффективных радиусов ионов. Суспензии палыгорскита, минерала удлиненной кристаллической структуры, с определенным приближением соответствуют ряду М > Ма > А1 > [c.225]

В коагуляционных структурах глуховского каолинита значительно увеличивается доля пластических деформаций и соотношение трех типов деформаций выравнивается. Такое распределение характерно для коагуляционных структур, образованных частицами глинистого минерала, лишенными кристаллической огранки. В таких случаях становится равно возможным образование контактов как по углам и ребрам, так и по плоскостям, а следовательно, увеличивается также возможность развития пластических деформаций. Несовершенство кристаллической структуры галлуазита, форма н размеры частиц определяют характер коагуляционного структурообразования его водных дисперсий. Все структурно-механические константы дисперсий галлуазита в 1,5—2 раза выше соответствующих величин как глуховского, так и глуховецкого каолинитов (см. табл. 2). Следовательно, в коагуляционной структуре галлуазита возникают более прочные контакты между частицами. Увеличение прочности контактов и трубчатая или призматическая удлиненная форма частиц [c.37]

При уменьшении размеров частичек глинистого минерала и увеличении его свободной энергии за счет несовершенства кристаллической структуры (черкасская гидрослюда по сравнению с глуховецким каолинитом) у минералов с аналогичными конфигурацией частичек и распределением контактов между ними общий характер в соотношениях структурно-механических констант сохраняется. Происходит только рост этих величин, еще более подчеркивающий характерные черты такого типа структур — понижение эластичности и пластичности системы. [c.45]

Сепиолит представляет собой глинистый минерал с различными замещениями в структуре и более широкими пластинками, чем у аттапульгита. Буровые растворы на основе сепио-лита рекомендуется использовать в глубоких скважинах, так как на их реологические свойства не влияют высокие температуры. [c.144]

Согласно взглядам Хендрикса и Джефферсона на один молекулярный слой каждой элементарной ячейки глинистого минерала (монтмориллонита и вермикулита) приходится только четыре молекулы воды, в то время как при плотной упаковке — шесть. Плотность адсорбированной в данном случае воды по подсчетам Грима меньше 1. В данной (усеме структура адсорбированной воды представляет собой структуру льда, растянутую так, что направления связей молекул воды в ней расположены в одной и той же плоскости. Масей, основываясь на сходстве структур льда и атомов кислорода, расположенных на поверхности листа слоистого глинистого минерала, предположил, что адсорбированная вода полностью сохраняет структуру льда. [c.101]

Таким образом, при катионном обмене в суспензиях глинистых минералов величина их удельной энергии связи определяется радиусом поглощенного катиона. Особенности кристаллической структуры глинистого минерала корректируют эту общую закономерность изменения прочностных свойств монокатионных суспензий. Для управления механическими свойствами суспензий глинистых минералов могут быть использованы катионные ряды [40]. [c.24]

Однако на фоне хорошо развитой коагуляционной структуры с большой энергией связи между частицами еще более заметны спады прочности (например, через 1,5 ч в системе СдЗ — палыгорскит — вода (рис. 73, )), наступающие в результате изменения в поверхностных слоях вяжущего, при переходе первичного плотного гидрата С З в менее основный или при превращениях эттрингитово-го обволакивающего покрова на цементных зернах. В такие моменты происходит разрыв старых контактов и возникновение новых, чаще всего по-прежнему за счет вандерваальсовских сил или Н-связей. Постепенно начинается становление более прочной конденсационно-кристаллизационной структуры. Естественно этот период наступает раньше в системах, гидратирующихся при более высоких температурах. И в этом случае проявляются деструкции, вероятно, возникающие из-за отслоения гидратных новообразований, выкристаллизовавшихся на поверхности глинистого минерала и в связи с разложением цепочечной структуры палыгорскита при разрыве 31— —О—31-связей в условиях повышенных температур и усиленного растворения в щелочной среде. [c.147]

Химический состав диоктаэдрической структуры, показанной на рис. 4.4, соответствует минералу пирофиллиту. Триоктаэдри-ческий минерал напоминает тальк, но в нем вместо алюминия присутствует магний. Пирофиллит и тальк—это прототипы глинистых минералов группы смектитов, но истинно глинистыми минералами не являются. Они расщепляются (а не разрушаются) на очень тонкие пластинки, которые характерны и для глинистых минералов. Коренное различие этих двух типов минералов заключается в том, что структуры прототипов уравновешены и электростатически нейтральны, в то время как кристаллы глинистого минерала несут заряд, возникающий в результате изоморфных замещений одних атомов в их структуре другими иной валентности. [c.137]

Пределы изменений структурно-механических величин монокатионных дисперсий глинистых минералов зависят главным образом от величины эффективной удельной поверхности глинистого минерала. С ее увеличением пределы изменений структурно-механических характеристик сужаются, а модулей упругости сдвига и условного модуля деформации — расширяются. Катионный обмен на глинистых минералах не изменяет их кристаллической структуры и не представляет поэтому широких возможностей для направленного изменения структурно-механического типа (рис. 1). С увеличением удельной поверхности глинистых минералов и энергии связи их дисперсий эти возможности уменьшаются. [c.193]

Комплексы, образованные монтмориллонитом и галлуазитом с различными спиртами, систематически изучал Мак-Юан . Он показал, как молекулы проникают в структуру глинистого минерала и расширяют всю решетку и как С помощью рентгенографического изучения можно наблюдать изменения расстояний между слоями. Молекулы сначала образуют двухмерный слой и ложатся насколько возможно плоско. Монтмориллонит и спирт образуют такие комплексы в виде одного, двух или трех слоев галлуазит же может удерживать только один такой слой. Исследованные спирты гвключали несколько моногидратных или полигвдратных типов, а также алкиловые эфиры, углеводороды и другие простые соединения. Этот тип адсорбции лишь действие вторичной валентности, а не обмен оснаваниями. Таким образом, объясняется, почему галлуазит, который обмённо не активен, также образует такие соединения. Эти последние служат непосредственным подтверждением связи ионов кислорода в структурных слоях глинистых минералов сопряженной группы ОН —О. Длина органических групп, несущих активный радикал СН — О, выводится из расстояний между базальными слоями в галлуазите. По величине длины определяется сила влияния усиливающейся электроотрицательности в адсорбируемом атоме и множественности связей, усиливающих электроотрицательность атомов углерода. Таким образом, можно использовать опыты по адсорбции для определения молекулярных построек, если, например, вводить циклогексановое кольцо с его угловатой структурой или [c.337]

Наиболее широкое применение данный метод нашел в процессах кислотной активации природных алюмосиликатов (глин) с целью увеличения их адсорбционных и каталитических свойств. Формирование пор в данном случае, как показано в ряде работ [1, 48, 49], происходит, с одной стороны, за счет удаления свободных окислов А1гОз, РегОз, щелочных и щелочноземельных металлов, а со второй — за счет избирательного растворения алюминия из кристаллической решетки глинистого минерала. При этом формирование пор вследствие полиминерального состава природных образцов и неравномерного распределения удаляемых компонентов протекает в направлении образования пестропористых структур, сочетающих наряду с ультрапорами переходные и макропоры. [c.39]

I, 64). Законы кристаллохимии и изоморфизма здесь непосредственно связываются с реакциями обмена основаниями. Пейдж и Бейвер показали количественно смещения в равновесиях обмена основаниями для бейдел-литовой глины с различными катионами по сравнению с ионами водорода. Поэтому высушивание, увеличивающее фиксацию, как показано Иоффе и др., должно систематически уменьшать обмен основаниями при этом обнаружено, что смещение бывает наибольшим для аммония, калия и бария, охотнее всего замещающих друг друга в структурах слюды. Для лития,, натрия и кальция смещение наименьшее. Если вместо аммония применяется органический амин, например диэтиламин, то после высушивания практически какого-либо уменьшения обмена основаниями не происходит. Причина этого может заключаться в том, что большой органический катион, прочно адсорбированный на промежуточных слоях глинистого минерала, препятствует сокращению. [c.329]

Хендрикс рассматривал весьма характерное явление, которое заключается в том, что не только Ку-лоновы силы электростатического притяжения определяют обмен основаниями, например в случае монтмориллонита с крупными органическими катионами, но также и молекулярное притяжение сил ван дер Ваальса. Этот механизм определяет еромежуточное расстояние структурных слоев d (001) в зависимости от структуры самого органического катиона и способа, которым он стереохимически адсорбируется на поверхности глинистого минерала. Молекулярная толщина может быть определена так, как показал Хендрикс на пуриновых основаниях аденина и гуанина, обладающих плоскими конфигурациями своих ионов. Характерные зигзагообразные цепи [c.335]

Брэдли продолжил развитие теории молекулярной ассоциации монтмориллонита с прлифункциональ-ними органическими жидкостями. Молекулярное действие поверхностных /комплексов в глинистом минерале с молекулами органической жидкости по существу определяется эффектами притяжений между метиленовыми группами и атомами кислорода в глине. Характерными оказываются водородные связи типа О — Н. .. О в соединениях гидроксила или типа О — Н. .. N в аминах, причем взаимодействие с алифатическими соединениями обычно бывает сильнее, чем с ароматическими, циклическими. Алифатические ди- и полиамины активны в обмене основаниями, тогда как гликоля, полигликоли или полигликольные эфиры не активны. Особенно это относится к водным слоям с гексагональным расположением молекул (см. А. I, Д 58), вклинивающимся между слоями кристаллической структуры здесь протоны образуют тетраэдрическое ожружение вокруг каждого иона кислорода. В пиридине. монтмориллонит избыточно набухает будучи влажным, но в сухом состоянии он образует устойчивый комплекс. Пользуясь при исследовании этих комплексов рентгенограммами,. Брэдли. рассчитал толщину аминового комплекса, равную, 13— 13,5 А большинство соединений кислорода дают около 17 или, 18 А, причем цепи молекул расположены зигзагообразно, параллельно поверхности глиняной частицы. Для них можно определить дифракционные коэффициенты F. В случае самого крупного амина — тетраэтиленпентамина, при его адсорбции поверхностью глинистого минерала площадь адсорбции оказывается гораздо больше той, какую обусловливает одна только величина адсорбированной молекулы почти половина поверхности не используется [c.336]

Г. Пинскер (Институт геохилит и аналитическо ) химии имени В. И. Вернадского) опубликова.т ряд работ ио структуре слоистых решеток галогенидов Сс], РЬ и 2п, а также каолинита н других глинистых минера.тов. [c.6]

Существует много типов глин, различающихся по своей структуре (расположение слоев, доля кремнезема и т. д.) и своей очень различной способности фиксировать ион калия. Отзывчивость почв на внесение калийных удобрений будет зависеть, следовательно, в значительной степени от содержания в них глины, а также от преобладающего глинистого минерала. По данным де Феррьера, различают пять основных типов глин, которые более или менее смешаны в разных пропорциях. [c.170]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология