Каолинит изоморфное замещение

Каолинит представляет собой двухслойную глину, структура которой напоминает ту, которая показана на рис. 4.5. Один тетраэдрический подслой связан с октаэдрическим обычным способом, так что гидроксилы на поверхности октаэдрического подслоя располагаются против атомов кислорода на поверхности тетраэдрического подслоя следующего слоя. В результате между слоями существует сильная водородная связь, которая препятствует разбуханию решетки. Изоморфные замещения незначительны или вообще отсутствуют, а на основных поверхностях адсорбируется очень мало катионов либо такой адсорбции вообще не происходит. [c.142]

ИЗОМОРФНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В МОНТМОРИЛЛОНИТЕ И В КАОЛИНИТЕ [c.410]

Одна из причин, стимулирующих ионный обмен, — ненасыщен-ность связей, главным образом, в боковых ответвлениях цепей илн лент в структурах дисперсных кристалликов глин. Вторая причина— изоморфные замещения в тетраэдрических (З " на А1 +) и октаэдрических (А1 + на М 2- ) позициях. Это приводит к образованию суммарного отрицательного заряда пакета, который компенсируется адсорбцией катионов. В монтмориллоните и вермикулите (структуры с межпакетной водой) 80% адсорбированных ионов размещается между пакетами, а 20%—на поверхности кристаллов. В противоположность этому в каолините и галлуазите ионы адсорбируются в основном поверхностью кристалла. [c.324]

В качестве природных катализаторов для ряда процессов (кре кинг, этерификация, полимеризация, производство серы из серии стых газов и другие) могут быть использованы боксит, кизельгур железная руда, различные глины [200—206]. Природные катализа торы дешевы, технология их производства сравнительно проста Она включает операции размола, формовки гранул, их активацию Применяют различные способы формовки (экструзию, таблетиро ввние, грануляцию на тарельчатом грануляторе), пригодные для получения гранул из порошкообразных материалов, увлажненных связующими. Активация исходного сырья заключается в удалении из него кислых или щелочных включений длительной обработкой растворо м"щелочи йли кислоты при повышенных Температурах. При активации, как правило, увеличивается поверхность контактной массы. Наибольшее применение в промышленном катализе нашли природные глины монтмориллонит, каолинит, бейделлит, бентониты и др. Они представляют собой смеси различных алюмосиликатов и продуктов их изоморфных замещений, а также содержат песок, известняк, окислы железа, слюду, полевые шпаты и другие примеси. Некоторые природные алюмосиликаты, например, каолин, обладают сравнительно высокой каталитической активностью в реакциях кислотно-основного катализа уже в естественном виде, после сушки и прокаливания. Большинство других требует более глубокой предварительной обработки кислотой при соответствующих оптимальных условиях (температура, концентрация кислоты, продолжительность обработки). В активированных глинах возрастает содержание SiOa, а количество КагО, СаО, MgO, AI2O3 уменьшается. Часто для уменьшения потерь алюминия в глинах к активирующему раствору добавляют сол , алю.мниия [46]. [c.168]

Для каолинита нехарактерны изоморфные замещения катионов в обеих сетках, поэтому элементарный слой его кристаллической решетки является электронейтральным. Достаточно прочная связь между соседними слоями, обусловливающая жесткость кристаллической решетки, осуществляется водородными связями, которые вознпкают между поверхностными гидроксидами октаэдрического и кислородом тетраэдрического слоев. У галлуазита это простряп-ство заполнено одним слоем молекул воды, размещенных в виде гексагональной сетки и связанных друг с другом и с примыкающими алюмосиликатными слоями также водородными связями. Вследствие этого внутренние поверхности элементарных слоев в каолините и галлуазите не могут взаимодействовать с жидкостями. 20 [c.20]

Если минерал находится в виде суспензии в водном растворе и молекулы воды могут проникать между отдельными слоями ячеек, то катионы минерала свободно перемещаются и могут обмениваться с катионами, присутствующими в растворе. Таким образом, катионообменная емкость этих двух типов глинистых минералов частично увеличивается благодаря обмену, происходящему на краях и углах граней, как в каолините, но в большей степени вследствие замещения катионов, находящихся в межпло-скостных пространствах. Степень последнего зависит от интенсивности изоморфного замещения, но, как правило, она значительно выше, чем в первом случае. В результате катионообменные емкости этих двух типов минералов намного превышают их анионообменные емкости (табл. 3). Кроме того, если катионообменная емкость каолинита может значительно возрастать при уменьшении размера частиц, то емкость глин других типов гораздо в меньшей степени зависит от этого параметра. В каолинитовых глинах отдельные ячейки связаны в направлении оси с слабыми силами Ван-дер-Ваальса и водородными свя-9ЯМИ, вследствие чего минералы очень быстро дне- [c.30]

Различия в поведении, наблюдаемы при обмене катионов и анионов, можно объяснить тем, что катионы участвуют в обмене, связанном со слабой степенью изоморфного замещения, в равной степени, как и в обмене в сфере поверхностных гидроксильных групп, а анионы участвуют только в обмене на поверхности. В течение нескольких лет существовала иная гипотеза [21], согласно которой катионный обмен на каолините объясняется небольшой, но измеримой степенью изоморфного замещения последние исследования на тальке и пирофиллите подтверждают эту точку зрения [22]. Состав талька выражается идеальной формулой MgзSi40lo(OH)2, и в выбранном образце происходило замещение кремния на алюминий и железо с участием катионов натрия и калия, уравнивающих заряд. Образцы, переведенные в Н+-форму с помощью электродиализа, давали при титровании раствором едкого натра емкость, равную 0,0023 мг-эк 1е, независимо от размера частиц. Однако каолинит и пирофиллит имеют емкости 0,01 — 0,06 и 0,04 мг-экв/г соответственно, причем зависящие от размера частиц. Пирофиллит имеет структуру, сходную со структурой талька, с той лишь разницей, что магний замещается алюминием. Тот факт, что алюминий (ионный радиус 0,57 А) может заместить кремний (0,57 А) в тетраэдрических слоях, а магний (0,78 А) не может, обусловливает большую емкость каолинита и пирофиллита по сравнению с тальком. Однако в настоящее время нет достаточных данных, чтобы сделать выбор между двумя различными механизмами вероятно, в каолините могут иметь место оба механизма. [c.52]

Грим (1953) утверждал, что в структуре каолинита имеется очень небольшое изоморфное замещение катионов. Возможно, что наблюдаемая емкость катионного обмена этого вещества является результатом катионных вакансий решетки. В случае пенабухающих решеток, таких, как каолинит, способные к обмену катионы адсорбируются на внешней поверхности частиц. Фрипьят (1963) рассмотрел вопрос о емкости катионного обмена каолинита п сделал вывод, что наибольшее количество алюминия яамещалось в тетраэдрах, расположенных в углах решетки. Обработка кислотой приводит к растворению алюминия в угловых тетраэдрах. [c.410]

Наибольшее применение в промышленном катализе нашли природные глины монтмориллонит, каолинит, бейделлит, бентониты и др. Они представляют собой смеси различных алюмосиликатов и продуктов их изоморфных замещений, а также содержат песок, известняк, оксиды железа, слюду, полевые шпаты и другие примеси. Некоторые природные алюмосиликаты, например каолин, обладают сравнительно высокой каталитической активностью в реакциях кислотно-основного катализа уже в естественном виде, после сушки и прокаливания. Большинство других требует более глубокой предварительной обработки кислотой при соответствующих оптимальных условиях (температура, концентрация кислоты, продолжительность обработки). В активированных глинах возрастает содержание SiOa, а количество ЫагО, СаО, MgO, АЦОз уменьшается. Часто для уменьшения потерь алюминия в глинах к активирующему раствору добавляют соль алюминия [48, 214]. При химической обработке повышается кислотность глин, происходит образование дополнительных пор, увеличивается общая пористость и удельная поверхность. [c.187]

Это открытие определило огромный размах исследований в области ионообменных свойств почв, интенсивно развивающихся до настоящего времени (определение емкости поглощения как важной характеристики почв, учение К. Гедройца [3] о почвенном поглощающем колшлексе и проч.). В частности, было показано, что способность почв к катионному обмену обусловлена изоморфным замещением в алюмосиликатах кремния на алюминий и алюминия на магний. Детальное изучение структуры ионообменных алюмосиликатов объяснило их многообразие и облегчило выделение типичных минералов (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, вермикулит и др.). Многие из таких обнаруженных в почвах минералов оказались типичными и для осадочных пород (глауконит, высококремнистые клиноптилолиты, морденит, эриопит и др.), что позволило получить эти ионообменные сорбенты в зернистой форме и в больших количествах [4]. [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология