Алюмосиликаты изоморфное замещение

Наличие ДЭС в глинистых минералах, особенно в монтмориллонитах, может быть также обусловлено, как отмечалось ранее, изоморфными замещениями 51 + и АР+ в тетраэдрическом и октаэдрическом слоях алюмосиликатов соответственно А1 и (или другим, двух-или одновалентным катионом). При этом поглощается электрон извне и минерал приобретает отрицательный заряд. [c.53]

Широким развитием изоморфных замещений объясняется огромное разнообразие минералов и их подчас сложный состав (силикаты, алюмосиликаты и другие). Это сыграло большую роль в химии при изучении химического состава веществ и помогло установить атомный вес многих элементов. Указанным явлением заинтересовался Д. И. Менделеев. Свою первую диссертацию (1856) он посвятил важной для химии теме Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу . Наконец, отметим, что изоморфные превращения играют большую роль при получении высококачественных сплавов металлов с заданными свойствами, важными для практики. [c.129]

Аналоги алюмосиликатов, изоморфное замещение [c.25]

Рис. 7.12. Диагональные ряды гетеровалентных изоморфных замещений в силикатах и алюмосиликатах (по Ферсману).

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]

Хотя в нашу задачу не входит подробное рассмотрение структуры глинистых минералов, отметим, что большинство из них обладают свойствами гигантских анионов. Отрицательный заряд появляется в алюмосиликатах в результате изоморфного замещения, когда атом одного сорта замещается атомом другого сорта с такими же размерами. Если атом алюминия замещается атомом магния, это не оказывает никакого влияния на прочность кристалла, однако магнию не хватает одного электрона для образования такого же числа ковалентных связей, какое способен образовывать алюминий. Возникает необходимость в дополнительном электроне, которым мог- [c.380]

Каталитические свойства металлцеолитных систем во многом зависят от структуры и состава второго компонента — кристаллического алюмосиликата. Описание методов синтеза цеолитов различных типов, их модифицирования ионным обменом, извлечением части алюминия или кремния из решетки, изоморфным замещением тетраэдров АЮ4 или 8104 на структурные единицы, содержащие В, Са, Се, Р и другие элементы, а также описание методов формования катализаторов выходит за рамки настоящего обзора. Эти вопросы рассмотрены нами в монографии [34], а новейшие данные можно найти в статьях [36, 78—80]. [c.161]

Исходя из точки зрения В. И. Вернадского на строение алюмосиликатов и сравнивая данные табл. 6, приходим к выводу о том, что каталитическая и отбеливающая способности активированных монтмориллонитовых глин связаны с наличием отрицательного заряда решетки монтмориллонита, возникшего вследствие изоморфного замещения кремния (51 ) алюминием (А1 0 в кремнекислородном тетраэдре и в основном замещения алюминия (А1 ) магнием (Mg ) в октаэдрическом слое, а также компенсацией отрицательного заряда решетки ионами водорода активирующей кислоты. [c.365]

Строение кислотных центров алюмосиликатов подробно изучалось многими исследователями [6, 52, 64-78], При обсуждении привлекались результаты изучения физических свойств, каталитической активности, скорости ионного обмена, реакций обмена с В20, В, Нз О или 0 и дифракции электронов. Полагают, что кислотные цент ы алюмосиликатов как бренстедовского, так и льюисовского типов образуются при изоморфном замещении четырехвалентного кремния в решетке двуокиси кремния на атомы трехвалентного алюминия [64, 66, [c.76]

Однако Планк [701 предложил альтернативное объяснение кислотности алюмосиликатов. Изучая различия между гелями двуокиси кремния и алюмосиликата, он пришел к выводу, что молекулы Al 2О3 всегда являются концевыми группами в структуре мицеллы, что соответствует отсутствию изоморфного замещения алюминия на кремний. Согласно его гипотезе, ионы алюминия в концевых группах окиси алюминия координированы с группами ОН и водой с сохранением обычной для алюминия шестерной координации. По правилу электростатической ва- [c.80]

Явление изоморфизма очень распространено в природе. Именно широким развитием изоморфных замещений объясняется огромное разнообразие минералов и их подчас сложный состав (силикаты, алюмосиликаты и другие). Это сыграло боль- [c.109]

Цеолиты как природные, так и синтетические, являются кристаллическими гидратированными алюмосиликатами металлов I и II групп Периодической системы элементов. Их структура представляет собой каркас, построенный из бесконечной трехмерной сетки тетраэдров 8104 и АЮ4, связанных общими атомами кислорода. Изоморфное замещение атомов 81 на атомы А1 обусловливает отрицательный заряд каркаса, который компенсируется катионами. [c.7]

В каталитическом крекинге нефти применяют синтетические алюмосиликаты. Последние состоят из двуокиси кремния (построенной главным образом из ковалентных связей), в решетке которой некоторые из атомов кремния замещены атомами алюминия. Вследствие такого изоморфного замещения четырехковалентные атомы алюминия приобретают формальный отрицательный заряд, что облегчает связывание протона (отданного кислотой) соседним атомом кислорода [c.229]

Так алюмосиликаты построены из тетраэдров [31 0Изоморфное замещение 51 (IV) на А1(1П), происходящее на стадии образования и кристаллизации соединения, приводит к возникновению избыточного заряда полимерного каркаса, который компенсируется подвижными, способными к обмену противоионами. Предельная обменная емкость алюмосиликатов определяется, таким образом, содержанием в них алюминия. [c.671]

Широкое изоморфное замещение в природных и технических С. кремния алюминием (и в значительно меньшей степени-бором) определяет выраженные кислотшле св-ва тетраэдрич. А] в алюмокремнекислородных анионных груп-Ш1ровках всех структурных типов алюмосиликатов, в особенности каркасного строения. [c.344]

Петалит (синонимы кастор, литит, берцеллит) [36] является алюмосиликатом лития состава ЫгО-АЬОз-вЗ Ог. Теоретическое содержание (вес.%) — 4,9 АЬОз—16,7 5102 — 78,4 [30]. Фактическое содержание Ь гО колеблется от 1 до 4,4% [17], обычно не более 3—4% [Ю], что объясняется изоморфным замещением лития на натрий (и частично на железо и магний). Поэтому формула (Ы, Ыа)гО АЬОз 85102 более правильно отражает состав петалита [c.195]

По химическому составу представляют собой неще-лочные водные алюмосиликаты магния и железа. Состав усложняется изоморфными замещениями Ме—Ре+. А1 — Ре+з [c.229]

Сдвоенная цепочка (пояс) из четырехчленных колец [81205] встречена пока только у алюмосиликатов — силлиманита и муллита. Мотив [81б017] впервые обнаружен Н. В. Беловым и X. С. Мамедовым в 1955 г. Примеры соединений с бесконечными цепочечными радикалами собраны в табл. 48, в которой химические формулы написаны в идеализированном виде, т. е. в них изоморфные замещения либо совсем пе указаны, либо указаны только самые распространенные. [c.337]

В этой книге рассмотрены такие реакции замещения, которые протекают при не слишком жестких условиях, например при обработке твердого вещества водными растворами при температурах, обычно не превышающих 100°. Реакции этого типа относятся, как правило, к ионообменным. Однако в некоторых случаях происходят более глубокие изменения, а именно изоморфное замещение, которое можно также рассматривать как одну из форм ионного обмена. Подобные явления часто наблюдаются среди алюмосиликатов, однако чтобы осуществить их, необходимо проводить кристаллизацию этих соединений из расплавов соответствующего состава например, S1 может обратимо замещаться на КА1 или NaAl [18]. Синтез описанных выше аналогов, содержащих галлий и германий, можно рассматривать в качестве примера, когда замещение вполне возможно с точки зрения структуры, но осуществить его обычными средствами нелегко. Однако различие между поведением такого рода и истинным ионным обменом довольно условное, так как подвижность даже самых простых катионов в неорганических ионооб-менниках может весьма значительно меняться, а в некоторых случаях может быть равной нулю (стр. 69). Подобным же образом в глинистых минералах наблюдаются такие случаи, когда диффундирующие ионы фиксируются в решетке, что препятствует дальнейшему обмену (стр. 32). Эта область еще мало изучена, и можно ожидать, что в будущем она вызовет значительный интерес. [c.26]

По ИК-спектрам силикагелей, силикатов и алюмосиликатов в средневолновой области существует обширная литература [1, 2]. Большая часть работ например одна из первых статей Липпинкота и др. [3], посвящена отнесению фундаментальных колебаний. Однако чаще всего данные ИК-спектров используются для решения ряда структурных проблем, возникающих при изучении силикагелей и алюмосиликатов. К такого рода проблемам относятся идентификация кристаллических образований, определение координационных чисел и степени упорядоченности, изучение полиморфных переходов, изоморфного замещения, реакций в твердой фазе и структурных преобразований в целом (см., например, статью Уайта и Роу [4], в которой даны ссылки на другие работы, и особенно обзоры [1, 2]). [c.104]

В решетке кристаллического алюмосиликата — цеолита может происходить изоморфное замещение атомов 51 на атомы А1. Очевидно, что на каждый атом А1 решетки для сохране- [c.40]

Многие исследователи пытались объяснить кислотность катализаторов крекинга, исходя из их химического строения и кристаллической структуры. Особого внимания заслуживают работы Томаса [148, 153], а также работы Облада, Милликена и Миллса [151, 154]. В состав катализаторов крекинга входят кремний, алюминий, кислород и небольшие количества атомов водорода. Полинг [155] первоначально предположил, что в любой кристаллической решетке, содержаш ей как отрицательные, так и положительные ионы, суммарный отрицательный заряд может создаваться путем изоморфного замещения положительного иона, валентность которого меньше валентности замещаемого положительного иона. Во многих природных алюмосиликатах ион кремния в решетке двуокиси кремния, состоящей из кремнийкислород-ных тетраэдров, замещен на ион алюминия, и поэтому такая структура характеризуется недостатком положительной валентности. Этот недостаток валентности компенсируется наличием вблизи от того места, где происходит замещение иона, положительного иона, который, следовательно, проявляет тенденцию стабилизировать данную структуру. [c.369]

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]

Глинистые породы своими специфическими свойствами (низкая проницаемость, способность к набуханию, пластичность во влажном состоянии и др.) обязаны наличию в их составе глинистых минералов. Глинистые минералы, представляющие собой водные алюмосиликаты кальция, магпия, калия и патрия, структурно оформлены в виде тонких листовых частиц (от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров в диаметре и нескольких нанометров но высоте). Благодаря изоморфным замещениям в кристаллической решетке глинистых минералов эти частицы обычно несут электрический заряд (как правило, отрицательный), который компенсируется катионами, адсорбированными на поверхности частпц и способными прп гидратации полностью или частично диссоциировать и образовывать двойной диффузионный слой [10, 13]. [c.82]

Алюмосиликаты - наиболее широко распространенная грушха алюминийсодержащих минералов. Устойчивость их к деградации возрастает с возрастанием количества 81-0-81 связей. Замещение 81 на А1 в кристаллической структуре приводит к ослаблению последней вследствие ассиметри-ческого распределения зарядов и снижения количества 81-0-81 связей [6]. Кроме того, изоморфные примеси увеличивают разнообразие связей в структуре минералов, нарушая в них симметрию здектронных облаков и изменяя их плотность в отдельных участках, что приводит к ослаблению структуры в целом и делает ее отдельные участки более уязвимыми при взаимодействии с реагентами. Центры с избыточным или недостаточным лркальным зарядом становятся менее устойчивы к воздействию реагентов. [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология