часть 2 (975558), страница 69
Текст из файла (страница 69)
е 3 гг гг» пах элсчги ~а««с» ' Рь ГЛХВ1 Ш Р я с ~9 1 "ш* огне аэ««, г о«по«н 1' 11' тами». В действительности же пег ме1акрсмниевай кислоты и отдельных л1етакремниевых апианов. За исключением нескольких метаснликатав с циклическими апиоиамп, такие соединения содержат бесконечные цепи нз апианов. Примсраэш пироксенов являются эиста- ° Ы Р» Ш ' 111«, ~ ~,».»~ н мг а«ч» ~г-опии«ов хит МК$10„диопсид СаМИ($10»)э и спадумен 11А1(ЯО»)э. Последи1ш представляет собой важную литиевую руду. В сподумеие вместо двух дпухзарядных катионов имеются один однозарядный квтнои н один трехэаряднын катион. Вместе с приведенными выше примерами это является хорошей иллэострацией известного принципа, Р « ~ 1Ч,1 Ли«о«1«««и«о«с««««»г «оно«м показываюшего, что в довольно широких пределах природа катионов или даже заряды не существенны, если об1ций положительный заряд достаточен для обесйечепия алек гранейгральиости.
Эта можно легко понять па примере структуры пироксенов, н которых параллельные пепи (Ь(О»)„связаны лежагцими между ними катионами. Очевидно, в 1«ких структурах точное подобие отдельных катионов ие особенно важно Типичным представителем амфибалов является тремотит Са,й(к»(З(»01»), (ОН),. Амфиболы почти всегда, хотЯ это и не савеР1пенио необходимо,содержат несколько гидроксильных напав, связшшых с катионами. За исключением этан особенности, стр) ктура амфибалов подобна структуре пнршгсенов, и кш1«1 из 1В~,0»„1, расположень1 паРалтслышн снязаНЫ чЕжду СОбой 1Ежщцн»П1 Межзх ними катионами Па тай же причине, чта и пираксены, оии маг) г содержат' раз'п«е катионы.
Вследсхэпе прочности цш1ей (ЫО»)«и (51,0»,)«в пирагс»ах п ачфиболах и относительна счабой связи ценен между саба» »а л» ~ ОжнзагЬ, Чэа Га«ПЕ асшеетаа ЛЕГКа РаСШЕПЛЯЮтСЯ В На1~Раа, »ППП, параллельно»1 цсп«м. 11менно такимн свойствами обладшат асбеста подобные минералы, явля апсэгеся представителями амфиболаа, Бесконечные л ~ о1алы ' пни ч1м 1 с 1» ц 11,» 1ры ' ~0 с «чп ш«п я вбескоиеп1)ю.пэ) 1е)»1~~ с»~«х, «»ь»; » ~«ю»»» 1» 1» 1»,»»1- ан имеет эмппричсс«) ю форах 1) 1 н~,(1; 1, 11~«ч ~«» ~п«»1ы п»сют такие структуры, в ка1ор»1х слои сы1 '»1»» х«м ы ~ а»»п «л., шп»ш между ними катионами. Как и следова.ю ажпдцм, »гь»с ««,1п»х»пя спосаояы легко расщепляться на тапкке слон, по поьипсржл,и и н примером слюд, принадлежащих к силикатам это1 о тина Карнагноге минералы.
Следующим логическим шагам при гк рехаде от простых иОнОВ ЯО1 к аальшим н более сложным с1)эу«1). рач должны быть трехмерные структуры, в которых каждый агом кислорода является общим для двух хеграэдров. Эмпирическая формула для таких веществ должна быть простой (З(О»)., г. е. подобной двуокиси кремния.
Если, однако, в таких трехмерных каркасных стр)ктурах некоторые атомьг кремния замещены атомами алюминия, то каркас должен быть атрицателыю заряженным, а осталькые катионы должны быть равномерно распределены внутри нега. Алюмосиликатами такого типа явдяэотся полевые шпаты, неолиты и ультрамарин, которые, за исключением последнего, широко распространецьэ в природе, очень разнообразнь1 и представляют собой полезные природные силикаты. Кроме того, многие синтетическпо цеолиты можно получить в лаборатории, некоторые из инх прана. водят в промышленных масштабах для использования в ш1честпс ионообменпикав и молекулярных сит.
Полевые шииты явлиюэси гхгхвп м ~п гг: пп* эхгичснгап н а» ы» г ь 3»г» главной составлягощей извержеиных пород и нключают такие ми. нералы, как ортоклаз КЛ19аОа (формулу ортаклаза можно представить в виде К! (А!Оа) (Ь!Оа)а), чтобы указать, что одна четверть тетраэдров $»0, заменена на тетраэдры АЮ,) и анартит Сад)аЯаОа или Са! (А!Оа),(6!Ох)х).
в катарам имеется равное число тетраэдров ЛЮ, и 3~0». Ультрам»грины пздякпся интенсивно окрашенными силикатамп, патучаеггымн сингетгг»гесьи Крапе кагиопов, необходимых дли уравновешивания отрицательно» а заряда каркаса Р н г ГЗ 6 Раепологнеигге гетраэдроп АГГ»» и ЫОо обраэуахпих кубооктаэприпее- кие полости и иекоторых пеолпгах и полевых ыпаг»х. ез» ю. 1(Ь»Л1)Ох), эти соединения содержат добавочные аиионы и катионы, такие, как С!, БО, Ве . Каркас ультрамаринов достаточно открыт, чтобы обмениватьсгг катионами и анноиами.
Точная причина окраски ультрамаринов пе установлена, но, несомненно, этому способствуют некоторые катионы н анноны, и особенно Вх Наиболее важными и интереснычи каркасными силикатамн являготся пеолигы Важнепшая характерная особенность нх — нали. чие открыто~о каркаса ! (Л1, 5~)Ох)п (рис. 19 б и !9.6), что позволяет использовать их в качестве: а) нонообмепгпгх веществ и б) селективных адсорбептов или малек)лярпых сит. Известно много природных цеолитов, а некоторые из них получены синтетически; имеется, кроме того, нескапько десятков синтетических неолитов, не встречающихся в природе, Состав их можно выразить обпгей формулой Ма, „! (А10а)а (ВЮх)а!.
г11аО, где и — заряд катиона металла, Мн+ — обычно Иа', К+ нлн Са'е, г — число молей гндратационпой воды, которое бывает весьма различным. Цеолипа обладают катионообмеииыии свойствами; если цеолит с данным катионом Л+ поместить в раствор, годер>нищий другой катион В+, то достигается равновесное распределение катионов каж. дога вида между цеолитом и водным раствором. Состояние равнове- сия устанавливается быстро, так как пористая стр) кт)ра псолпта позволяет ионам быстро проникать внутрь, а также выходить наружу. Поскопгп»у всегда один из катионов буди иметь пескотько большее срадгппа к хгатрице цеолита, чем другой, оп будет концентрироваться в цсолгпе.
Природные цеолнты были первыми известными иопообггсппы»п~ веществами. Сейчас с ними успешно коик) рируют синтсти ~ее н по попообмецные смолы, которые могут быть и катионитами и зниопигзмп. . Р н с ЬЗ 6, Волости ра»аиппых раэиероа э гпабаэгие (Са,Гха»)О.Л!»О, ГЬ~О ° 61!»а Ггп э ~е,е*юнп е !' »еСэд на!,Г»г»6~0» 6Н»Г» Гпь э ерпыпгге (Г.,нт»» К»» Киы ': $»а, ьъ~с>» 6Н»Г» Использование цео»игов в ьпчсстггс сс:ген~явки»х а гсарбептов— » новое и довольно зпачиголыо»с достигке~гг»е, (эассхготрггм в качестве примера один из синтетических цеалитав, который довольно подробно изучен. При медленной кристаллизации в определенных, строго контролируемьгх условиях, гель алюмосилнката натрия превращается в кристаллический продукт )нага((Л!Оа)„,(В!Ох)„! 27НаО.
Эту гидратированиую форму можно использовать в качестве катионита а щелочных растворах. ххля получения молекулярного сита гидратную воду удаляют иагреваияем до 350 в вакууме. Полученное кристаллическое вещество имеет кубическую симметрию. ТетраэдрыАЮ» и510»связаны междусобой таким образом, что образуют кольца из восьми атомов кислорода иа каждой старане кубической ячейки к неправильные кольца из шести атомов кислорода у каждого угла.
В центре элементарной ячейки находится большая полость диаметром-11,4 Л, связанная с шестью идентичными полостями соседних элементарных ячеек восьмнчленными кольцами с внутренним диаметрам 4,2 Л. Кроме тога, большая полость свя. загга с восемью малыми полостями (диаметр каждой -6,6 Л) шести. члениыми кольцами, образугощими отверстия диаметром приблизительно 2,0 Л. В гидратироваиной форме все полости заполнены молекулами волы.
В обсзвоженном састапнип этгг полости могут быть заняты другими молекулами, вступающими в контакт с цеолнтохг, гчхвс 1» ге геюны»че»оптов» о х» сч в котором такны ыолекулаы обеспечена возможность диффузии сквозь отверстия, связыва!ансис полос~и, Внутри полостей молекулы могут удерживаться за счет злектростапшеских сил притяжения н вандерваальсовьсх сил. Таким абрам», цеолиты могут удерживать н адсорбировась все малек)лы, разыер которых достаточно мал, чтобы ироники,ть в полость.
Болыцис зючск) лы, неспособные проникнуть в полости, цеоли~ пе ядсорбируег. Он слабо удерживает очень чалепькнс;юлекулы. ксыорые ..егко прьчшкают в полости, но также и легко покндак»т нх. Указаиныи вьнпе неолит, например, адсор. бирует углеводороды с перазветвлснныыи ценя»и, ио не сможег адсорбиропать ароматические углеводороды или углеводороды с разветвленными цепями. )й.7. 1»нсзсородцые соодшиинги германии, олова и свинца Окислы и гидроокиси. Окислы СеО, 5пО, и РЬО, — хорошо охарактери»ованные саетвпеппя (зеО, в оь!пч!и от 510, существ)ст в дв)х фар»ах ус~ш чивая высокого»псраОрнзя форма имеет решет. к) ьрнстоба тита ( '11, др) тая — решетку )Втила; отношение радиусов шочов Ое Обчнзьо к тоыу значению, при которомтеоретически возможен переход от тетраэдрнческой к октаэдрической коарди.
нации 5пО, с)чзсествует в виде трех модификаций, из которых наиболее обычной и важной является модификация, ичеющая решетку рутила (в минерале кассизерите). Давно известно, что гидратироввппая форма 5пО„ (оьокись), получаемая при медленном низко- температурном гидролизе соединений 5п(!'сг), легко растворяется в растворах !сиена~ и оснований, в то вречя как 5пО,, полученная высокотсмпературцым гидролизом или при действии азотной кислоты иа четалл (()-окись), совершенно инертна.
Действительно, как показывает рснггсноструктурпое из)чение, обе формы имеют структуру рутнла с абсорбировайной волов, разница в реакционнои способ. ногин, по-види лом), обусловлена рязличпеч в размерах частиц, природой поверхности час!иц и т д. Для РЬО, известна только структура ругила Нет достоверных данных о существовании с!схиомегрических гндраоьисей М (ОН),, и вещества, прсдставляеыые таким образом в старои литературе, лучше записывать в виде МО, пН,О, где и ыожет быть приблизительно равно 2, но обычно значение и точно не установлено.
Основность окислов МО» возрасзаег при переходе ог верхних членов группы к нижним, н, как можно зачетить, 5!О» проявляет чис~о кислотные свойства, основные свойства (зеО» выражены очень с.ибо, хотя в концентрированной соляной кислоте она растворяется с образованием тетрахлорида; 5пО, проявляет амфотерные свой- гтва. В этом отношении РЬО, изучена нсдогтя!очно, так кзь опз»овольно инертна Оксо-анионы. 1!ы»сстпы германаты, с~з1шаты и плю гбз«,п па эти классы соединений пе изучены так»щательно, как силпшпы. Как мета~ерчанаты М,ОеО», зак и ортогермаиагы, напри»ер Мя,,беО,. »южно получить в кристаллическом состоянии, и опи имеют стр)кт)ры, аналогичные структурам соответствующих чс~з- и ортосилнкатов. Так, 5гбеО, содержнт циклический Ос»0»-иош Ь разбавленных всдпых ряство!шс 1»рм»»1яг-пан существ)ст 1221, вероятна, главныч образо» в виде 1Ое0 ~01!)»~, ИеО,(0! !)»Р Кристаллическис стяни ~ты и плсоыб~гы щелочных ьюталлов можно пол) шть в ви ш трягидратов, нап!»имс(1 К»5пО» 31!»О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
