Силикат-ионы строение

Не все атомы кислорода в силикате обязательно входят в кремнекислородный мотив. Часть из них может оставаться вне этого мотива — это так называемые свободные ионы кислорода. Силикаты такого строения особенно близки к окислам, в которых все ионы кислорода в этом смысле свободны . Одновалентные ионы ОН , и нейтральные частицы, например Н2О, почти никогда не входят в кремнекислородные мотивы. [c.334]

Рис. 14.1. Строение различных силикат-ионов

Попытки расчета предельных составов области несмешиваемости в силикатных системах, основанные на вышеуказанных аналогиях в атомном строении кристаллических и стекловидных силикатов (ионные радиусы, электростатическая связь), дали достаточно удовлетворительную сходимость с экспериментальными результатами определений этих величин. [c.10]

Широкое и быстрое распространение природных и синтетических цеолитов в промышленности заставило подробно исследовать их структуру. В частности, изучение силикатов показало, что группы 510 с тетраэдрической структурой могут объединяться между собой при помощи атомов кислорода, расположенных по углам тетраэдра так, что получаются макромолекулярные ионы или макромолекулы с самым различным строением двухмерным (тетраэдры с тремя общими углами), трехмерным (тетраэдры с четырьмя общими углами) и т. д. Таким образом, образуется много различных структур, например, линейные (волокнистые силикаты), двухмерные (слоистые силикаты) и трехмерные (полевые шпаты и цеолиты) макромолекулярные ионы. Среди них есть силикаты с кристаллическими решетками, имеющими пустоты в виде каналов или слоев. [c.83]

Свойства силикатов зависят от их состава, строения кристаллической решетки, природы сил, действующих между ионами, [c.304]

После открытия Лауэ (1912 г.) дифракции рентгеновских лучей теория кристаллической решетки, которая начала развиваться еще в ХУП в., получила полное экспериментальное подтверждение. Методом рентгеноструктурного анализа были измерены межатомные расстояния и определено положение атомов в кристаллах. При этом было установлено, что структура кристаллов является плотнейшей упаковкой соответствующих структурных единиц и определяется прежде всего размерами этих структурных единиц. Согласно правилу Гольдшмидта (1927 г.), строение кристалла определяется числом его структурных единиц (ионов), отношением их радиусов, а также их поляризационными свойствами. Усиленное изучение связи состава и свойств твердых веществ с их кристаллической структурой привело к формированию новой отрасли химии — кристаллохимии. Кристаллохимические исследования, среди которых выдающееся значение имели работы Л. Полинга, А. В. Шубникова, Н. В. Белова, А. И. Китайгородского, помогли глубже понять природу твердых веществ, раскрыть закономерности, управляющие образованием кристаллических структур, в том числе таких сложных, как структуры силикатов и алюмосиликатов. [c.166]

Первые данные о строении силикатов были получены с помощью химических методов. На основании исследований учеными из школ И. И. Лемберга и В. И. Вернадского удалось сделать важные выводы о строении силикатов и выявить связь между строением и реакционной способностью отдельных групп силикатов. В алюмосиликатах удалось установить наличие стойких комплексов, переходящих при химических превращениях без изменения от одного соединения к другому. Однако в изучении силикатов наибольшие успехи были достигнуты в результате применения рентгеноструктурного и электронографического анализов, а также электронной микроскопии. К настоящему времени можно считать установленным, что основным элементом пространственной группировки кристаллических силикатов является группа 8104 в форме тетраэдра, в которой каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода. Связи 51 — О, играющие главную роль в силикатах, можно считать ковалентными. Однако полярность таких связей значительна. Как в 5102, так и в силикатах атомы кислорода располагаются вокруг атома кремния в вершинах тетраэдра, используя свою вторую валентность большей частью или на связь с другим атомом кремния или на связь с атомом металла. В последнем случае атомы кислорода переходят в состояние однозарядных отрицательных ионов. [c.59]

Дефектность кристаллической решетки алита. Внедрение примесных ионов в кристаллическую решетку минерала приводит к созданию локальных дефектов, изменяющих ее энергию. Твердые растворы трехкальциевого силиката обладают значительным количеством точечных дефектов, таких, как вакансии, свободные носители заряда (электроны и дырки), центры термолюминесценции, парамагнитные центры, полученные при облучении образцов. Для определения концентрации точечных дефектов в алите промышленных клинкеров необходимо либо выделить минерал из клинкера, либо учесть влияние дефектности строения остальных фаз, что в настоящее время чрезвычайно затруднительно. [c.235]

Внедрение примесных ионов в состав твердого раствора позволяет выделить отдельные детали поверхности скола, свойственные для чистого трехкальциевого силиката (блочность кристаллического строения, линии скольжения дислокаций, ступенчатые или спиральные витки, места выходов дислокаций на поверхность кристалла и т. д.). [c.237]

Большинство минералов и руд, встречающихся в природе, являются ионными кристаллами. К ним, например, относятся силикаты, часто образующие кристаллы весьма сложного строения. Они составляют основную массу земной коры. В структуру силикатов входят в качестве наиболее существенных единиц атомы кислорода и кремния. При этом образуются как ионы свободного кислорода, так и кремнекислородные анионы в виде тетраэдров (5104)Наряду с этим силикаты содержат ионы многих других элементов К, На, Ре, М , Са и т. д. Силикаты, например базальты, граниты, обычно очень тугоплавки. [c.162]

Пространственное строение многих силикатов было изучено с помощью рентгеновских лучей. При этом выяснилось, что все исследованные структуры могут быть классифицированы с разбивкой на сравнительно небольшое число типов, отличающихся друг от друга характером сочетания тетраэдрических ионов [c.595]

Одной из первых работ по составу и строению связок была работа [34], посвященная растворам щелочных силикатов, которые рассматривались как полиэлектролиты, т. е. электролиты с полимерными ионами. Данные по электрической проводимости и сжимаемости говорят о том, что в растворах жидких стекол присутствуют дискретные кремнекислородные образования, причем анионы соединены со структурой воды связями, несколько превышающими водородную (сходство тетраэдров молекул воды и тетраэдров 5104). В этих системах водосодержание оказывает такое же влияние на размер кремнекислородных образований, как и температурный фактор на размер кремнекислородных образований в расплавах. У электролитов изменение электрической проводимости и вязкости при увеличении концентрации симбатны и соизмеримы, в растворах же жидких стекол электрическая проводимость изменяется мало (из-за подвижности катионов — мономеров), а вязкость — очень интенсивно. [c.26]

Задачей технологии силикатов является получение искусственным путем различных минералов или их смесей и изделий из них, а также стекол и изделий из них. Материалы и изделия, вырабатываемые силикатной промышленностью, обладают разнообразными ценными техническими свойствами. Свойства большинства силикатов обусловлены особым строением их молекул, основным структурным элементом которых является тетраэдрическая группа [3104] . Для этой структуры характерна высокая прочность связи между ионами ЗИ+ и О -, благодаря которой большинство силикатов обладают высокой твердостью и тугоплавкостью. Общими для большинства силикатов свойствами являются, кроме того, химическая устойчивость, огнеупорность, а также сравнительная дешевизна, благодаря доступности сырья. [c.351]

Интересно, что структура силикат-ионов оказывает определяющее влияние на такое механическое свойство силикатов, как сопротивление разрущению. Среди силикатов имеется группа асбестов с характерным волокнистым строением (см. рис. 22.8) эти минералы имеют двухтяжевую цепочечную структуру или структуру, в которой листы свиты в цепи. Волокниста.я текстура минералов группы асбестов обусловлена тем, что электростатические силь[ взаимодействия между цепочками намного слабее, чем ковалентные связи внутри цепочек. Тальк М з8140,о (ОН)2 имеет структуру, образованную плоскими листами. Относительно слабые силы взаимодействия между листами позволяют им скользить друг по другу подобно тому, как скользят друг по дру- [c.344]

Полимерные молекулы кремниевых кислот могут быть как циклическими, так и цёпиы (и, ио всегда каждый атом Si в них имеет тетраэдрическое окружение из четырех атомов О и два соседних тетраэдра имеют одну общую верщину (атом О). Строение линейного л вта-силикат-иона SiOi на плоскости можио представить так [c.283]

Определение кремния [290]. Для определения силикат-иона широко используют реакции образования и дальнейших превращений кремниймолибденовых гетерополикислот с применением гравиметрического, титриметрического или чаще всего фотометрического окончания анализа. Подавляющее большинство спектрофотометрических методов определения кремния основано на получении кремнемолибденовой кислоты (желтая форма) или продукта ее восстановления (синяя форма). Изучению состава, строения и свойств этих соединений и возможностям их применения в количественном анализе посвящено большое число работ. Однако приводимые в литературе данные часто весьма противоречивы. Это в особенности относится к оптимальным условиям образования этих двух соединений (pH среды, время установления максимальной окраски, концентрация реагентов и порядок их приливания, температурный режим и т. д.). [c.170]

Классические работы Даулинга [413, 414] и Брегга [82] в области кристаллической структуры силикатов, увязавшие явления ионного обмена с современными представлениями о ионном строении твердого тела, значительно углубили наше понимание ионообменных процессов. [c.8]

Неорганические полимеры преимущественно являются гете-роцепными. Поскольку цепи и каркасы из отдельных молекул могут соединяться и за счет водородных (межмолекулярных) связей, то даже лед, несомненно, обладает полимерным строением. Полимерными являются многие силикат-ионы [89] — в нефелине, минералах группы граната и многих других алюмосиликатах. [c.47]

Как известно, величина поверхностного натяжения тем больше, чем сильнее взаимодействие между частицами. Поэтому, если Ei>E2, то и 01 >02. В этом отношении показательно сопоставление значений а для силикатов с таковыми для металлов, солей и молекулярных жидкостей [158—161]. Как следует из этих данных, наименьшими поверхностными натяжениями обладают вещества со слабым вандерваальсовым взаимодействием между частицами, особенно на границе двух газов (Не — С2Н4). Напротив, наибольшие величины сг имеют металлы. Среднее положение занимают типичные расплавленные электролиты (соли) и силикаты. С учетом природы электропроводности последних можно сказать, что это является еще одним подтверждением ионного строения шлаков. [c.230]

Ионно-координационная гипотеза А. А. Аппена основана на ионных представлениях о строении силикатных стекол. Автор исходит из сравнения физико-химических свойств силикатов в кристаллическом и стеклообразном состояниях. Для кристаллических силикатов, как и для других ионных соединений, характерно наличие координационной решетки, в которой каждый катион симметрично окружен анионами, а структура в целом слагается из координационных полиэдров. При недостатке кислорода силикаты об- [c.199]

Минералы можно подразделить на три типа природные элементы, силикаты и не-силикатные соединения. Силикаты шире всего распространены в природе. Структурной основой этих миниралов являются силикатные тетраэдры 8104, которые путем обобществления атомов кислорода способны связываться друг с другом, образуя цепи, слои и каркасные структуры. Мы обсудили, каким образом макроскопические свойства некоторых силикатов, например способность к разрушению, отражают их молекулярное строение. Во многих минералах ионы 81 замещены ионами А1 , что приводит к образованию алюмосиликатов, к числу которых относятся полевые шпаты. Силикаты являются важными компонентами при получении стекла и цемента процессы получения этих веществ кратко рассматриваются в тексте главы. Однако силикаты в настоящее вре- [c.365]

Характерной чертой строения силикатов является воможность замещения в кристаллической структуре ионов кремния несколько большими по размеру ионами алюминия. Отношение Гк Г для алюминия, как отмечалось, составляет 0,415, т. е. является пограничным. Поэтому координационное число алюминия может быть как 4, так и 6. Алюминий с координационным числом 4 может входить в кремнекислородный мотив. Алюминий с координационным числом 6 выполняет роль катиона. Эта двойственность алюминия, установленная еще В. И. Вернадским, затрудняет изучение силикатов и алюмосиликатов. [c.29]

Строение силикатных расплавов. Поскольку кристаллические силикаты и алюминаты состоят в основном из решеток ионного типа, их расплавы также являются ионными. В первом приближении расплавы можно рассматривать как жидкости — диссоциированные электролиты, состоящие из ионов Са-+, Mg=+, Si +, 0 - и т. д., что объясняется наличием ковалентных связей. Степень ковалентности в расплавах больше, чем в кристаллах, при этом связи между анионами 0=- и катионами Ме+, Ме + имеют в основном ионный характер, а связи между О - и Si +, А1 +, Р + — смешанный, ионно-ковалентный, с различной долей этих типов связей. Катионы с большей долей ковалентной связи (З В +) образуют в расплавах комплексные, например кремнекислородные, анионы различной формы и размера, как это имеет место у кристаллических силикатов. Степень комплексообразования в расплаве зависит от атомарного отношения О Si, В расплаве SiOj атомарное отношение [c.99]

Что касается противопоставления элементного и фазового (вещественного) анализов, то и оно, по-видимому, не имеет принципиального основания. Поскольку все материальные объекты имеют специфические структурные особенности на различных уровнях строения вещества (нуклеарный, атомарный, молекулярный, надмолекулярный), на каждом из них в качестве частиц, подлежащих идентификации и исчислению, могут выступать различные структурные элементы. Элементный химический анализ призван определять число (общую массу) атомов каждого элемента в составе анализируемого объекта. При анализе водных растворов и кристаллических ионных соединений правомочна постановка задачи об определении ионного состава. Данные анализа кислородсодержащих соединений (например, силикатов и алюмосили катов) удобно выражать в относительном содержании различт ных оксидов. [c.17]

Особенность строения этого соединения, обладающего ромбической симметрией, - наличие шестичленного кольца А1815 018, составленного из шести кремневокислородных радикалов 810з. Кольцеобразная структура конгломерата этих радикалов, связанных ионной связью с железом и алюминием, обеспечивает высокую и стабильную адгезию. Кроме того, это соединение, относящееся к классу силикатов, обладает значительной стабильностью свойств и препятствует образованию интерметаллида, замедляя дальнейшую диффузию алюминия в стальную поверхность при получении покрытия и водорода при наводороживании в сероводородсодержащей среде. Легирование алюминиевого покрытия кремнием позволило снизить толщину наносимого слоя для обеспечения защиты в наводороживающих сероводородсодержащих средах по сравнению с покрытием без легирующих элементов. [c.66]

Основой теории строения силикатов является представление о кислотных радикалах, тетраэдрических агрегатах типа (5104) и (А104) . Основные элементы структуры сочетаются с образованием структурных скелетов, с которыми соединены положительные ионы натрия, калия, магния, кальция и др. Восемь тетраэдров образуют куб, 12 тетраэдров — гексагональную призму, а 24 тетраэдра — кубооктаэдр. Внедрение этих крупных структурных групп в кристаллическую решетку приводит к образованию структур с очень большим объемом пор молекулярных размеров даже при введении дополнительных ионов металлов остается много места для поглощения значительного количества молекул. От химического состава цеолита и зависит объем внутренних пор, например, 1 г шабазита имеет 3-10 полостей. Наибольшая длина поперечного сечения полости составляет 1,14 нм, а диаметр окна — около 0,5 нм. Каждая внутренняя полость обезвоженного шабазита может поглотить 24 молекулы воды. Молекулы поглощаемого вещества и ионы, способные к обмену, находятся внутри пор цеолитов. Структура цеолитов обеспечивает протекание обратимых процессов гидратации, дегидратации и ионного обмена. Удаление воды повышает активность цеолита, но изменяет его кристаллическую решетку. Потерянную воду цеолит адсорбирует вместо воды цеолит может поглотить другие, подходящие по размерам молекулы. Изменение основных характеристик цеолитов достигается изменением структуры скелета и ионов металлов. Например, эффективный диаметр пор в ситах типа 5А на 0,1 нм больше, чем в цеолитах 4А. При замене натрия на калий размеры пор уменьшаются. И в других цеолитах размер пор можно менять с помощью ионного обмена. Так, в цеолите 13Х заменой натрия на кальций можно получить поры диаметром 0,9 нм вместо 1 нм. [c.258]

Почти во всех природных силикатах анионы построены нз тетраэдрических групп (5 . А1)04, В гидратированных силикатах кристаллизационная вода присутствует в внде молекул Н2О, окружающих катионы. Существуют, однако, гидроксосилнкаты. в структурах которых имеются ионы [5 Оз(ОН)]" или [5102(ОН)2]Структуры этих соединений обсуждаются ниже перед рассмотрением строения важ11ейщпх классов си. нкагов, [c.122]