Образование кристаллов кварца из гидротермальных растворов

Синие кристаллы кварца впервьге были получены в 1958 г. на затравках базисной ориентации при введении в систему Н2О— 5102 — Na20 — СО2 соединений кобальта, растворимых в гидротермальных условиях. Концентрация пигментирующей примеси в исходном растворе и температурные параметры режима выращивания существенно влияют на интенсивность окраски, распределение которой подчиняется закономерностям зональной и секториальной сегрегации неструктурной примеси. На основании результатов спектрального анализа окрашенных кристаллов и характера распределения синей окраски можно заключить, что ион-хромофор Со + адсорбируется коллоидно-дисперсными комплексами силиката натрия и вместе с ним захватывается во время роста кристалла гранью пинакоида. Связь центров синей окраски искусственных кристаллов кварца с ионами Со2+ подтверждена спектрами поглощения, измеренными в поляризованном свете. На всех полученных кривых отчетливо наблюдается широкий максимум с тремя пиками при 545, 595 и 640 нм. Полное отсутствие дихроизма в этих спектрах и наличие тиндалевского рассеяния света подтверждает коллоидальный характер окрашивающей примесной фазы, захват которой начинается при максимальной скорости порядка 0,2 мм/сут на сторону в направлении оси Ц. С увеличением скорости до 0,25 мм/сут массовое содержание кобальта в пирамиде <с> достигает 1-10 3 7о, что обеспечивает образование кристаллов голубого цвета. Синие ярко окрашенные кристаллы с концентрацией кобальта до 1—2 10" % вырастают со скоростью 0,3—0,4 мм/сут при температуре 330—395 °С. В процессе выращивания синего кварца на дне автоклава выделяется стеклообразный осадок тяжелой фазы , окрашенной в темно-синий цвет и содержащей около 3-10" % СоО. Интенсивность синей окраски при нагревании кварца выше точки ач=ьр перехода несколько снижается. После высокотемпературной термообработки образцы голубого цвета теряют прозрачность и, подобно бесцветному кварцу, выращенному с высокими скоростями, приобретают опаловидный характер, сохраняя прочность 12 179 [c.179]

Растворимость веществ в сжатых газах достигает значительных величин. Так, в одном 1 нм этилена при 2000 ат растворяется до 3 кг смазочного масла. Азот нри 100° и 1000 ат растворяет до 10 мол. % бензола, а этилен при 240 ат и 50° — до 17 мол. % нафталина. Водяной пар при давлениях и темп-рах, превышающих его критич. параметры, растворяет значительные количества солей, что является причиной образования твердых отложений на лопатках паровых турбин. Аналогичные процессы растворения в водяном паре были причиной возникновения горных ио-род, содержащих 2и, У, Си, Мо и др. Большие количества жидких углеводородов растворяются в газе, находящемся в соприкосновении с нефтью на больших глубинах. Способность сжатых газов растворять вещества используют в технике. Растворимостью кварца в водяном паре, насыщенном нек-рыми солями, пользуются для выращивания кристаллов кварца весом в несколько килограммов. Аналогичным методом синтезируют нек-рые минералы (гидротермальный синтез). Предложен метод разделения жидких смесей, основанный на различной растворимости фракций жидкой смеси в сжатых газах. [c.379]

При гидротермальном травлении выявляется, что в некоторых случаях число зон роста может достигать нескольких сотен на 1 мм толщины наросшего слоя (характерно, что столь тонкая слоистость синтетического кварца не фиксируется оптическими методами). Это отвечает условиям, когда образование очередного ритма происходит в течение нескольких минут, поскольку имеют место флуктуации концентрированного поля в зонах роста, обусловленные неравномерным характером конвективного массопереноса. Вполне возможно, что процесс формирования слоистости действует в соответствии с механизмом циклической химической реакции. Если скорость отложения вещества лимитируется диффузионными процессами и кристалл отбирает из пограничного слоя весь материал, необходимый для построения решетки, увеличение скорости кристаллизации способствует накоплению примеси перед фронтом роста, в результате чего диффузия питательного вещества в направлении растущей поверхности затрудняется. По мере снижения скорости кристаллизации вследствие диффузии концентрация вещества кристалла в пограничном слое снова возрастает, и реализуется возможность ускорения роста. Вероятность такого процесса должна, очевидно, возрастать в условиях высокой концентрации примеси в растворе. [c.115]

Систематические исследования Фридманом процесса образования кристаллов кварца из гидротермальных растворов в этой системе охватывают главным образом температурную область от 200 до 400°С я соответствующие равновесия. Важно знать, что реакции при. температурах выше 200—226°С усложняются явлениями несмесимости в жидкой фазе . Поле несмесимости (AB ) (фиг. 679) при 250°С перес ечено полем [c.624]

Эту более практическую проблему специально исследовал Наккен , который сконструировал специальные автоклавы и использовал природные высококачественные несдвойникованные кристаллы кварца в качестве затравок при выращивании кристаллов кварца из гидротермальных растворов. Подобные затравки обычно брались с граней ромбоэдра и имели форму тонких пластинок однако для кристаллографических исследований проводились также опыты с полированными щарами из кварца Автоклавы были покрыты серебром и имели емкость 25—30 жл кристаллические затравки подвешивались на серебряной проволочке. Нак-кеи работал с температурами 370—400°С, поддерживавшимися в течение нескольких дней кристаллы выращивались им в изотермических условиях, причем он использовал более высокую растворимость кварцевого стекла в воде вблизи критической точки (см. С. I, 44). К большой проблеме в таких исследованиях относится предотвращение самопроизвольного образования зародышей. Этого пытались избежать путем добавления органического вещества, например желатина, стеарина, олеата натрия и т. д [c.625]

Возникает вопрос может ли для кристобалита и тридимита устанавливаться истинное равновесие По-видимому, нет примеров того, что при выращивании в гидротермальных условиях эти кристаллы образовывались преимущественно по сравнению с кварцем. Фурнье и Рове [137] полагали, что осаждение кристаллического кремнезема в гидротермальных условиях приводит в основном к образованию кварца. По этой причине в своем исследовании растворимости кристобалита они осуществляли контакт кристобалита с водой в течение продолжительного времени при постоянной температуре. При этом достигалось состояние, когда раствор, не пересыщался больше, чем было необходимо. После резкого охлаждения системы измеряли концентрацию мономера — единственного типа растворенного в воде кремнезема. Представленная на рис. 1.4 линия О убедительно подтверждает, что значение растворимости кристобалита было оценено правильно. [c.52]

Совершенство кристаллов, выращенных в гидротермальных условиях, подробно не изучалось, но можно привести некоторые имеющие общее значение результаты, полученные при выращивании кварца. Во-первых, гидротермальное выращивание — идеальный метод получения низкотемпературных полиморфных модификаций. Если при высокой температуре устойчива нежелательная полиморфная модификация, то иногда можно, получив ее одной из общепринятых методик выращивания (из расплава, из газовой фазы, из раствора в расплаве и т. д.), прийти затем к нужной фазе путем рекристаллизации в твердом состоянии. Но, как мы видели в гл. 4, превращение в твердом состоянии часто приводит к образованию политипных модификаций, дефектов упаковки, малоугловых границ зерен и к росту поликристаллов. При гидротермальном методе эти проблемы отпадают, поскольку непосредственно кристаллизуется нужная фаза. Так, для а-кварца это наиболее совершенный метод получения. Однако рост должен происходить при температуре ниже 573 °С, температуры перехода а-кварца в р-кварц. При выращивании в области более высоких температур получают другие модификации, такие, как крнстобалит и тридимит. [c.304]