Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Твердость 5—5.5 (у разностей, очень бедных водой, поднимается до 6). Хрупок. Уд. вес 1.9—2.5 (зависит от содержания воды и от количества адсорбированных тяжелых веществ). Прочие свойства. Как показывают опыты Ван-Беммелена, обезвоживание в эксикаторе свежеосажденного, очень богатого водой студня кремнезема при постоянной температуре (15°) сопровождается вначале постепенным сокращением объема соответственно уменьшению диаметра капилляров и потере капиллярной воды. При этом упругость водяного пара, находящегося в равновесии с гелем, уменьшается по кривой АО
—і-1-1-1-1-1_j
?00 400 BOO 800 - Температура (в °С)
Шло дней дегидратации
Фиг. 310. Кривая обезвоживания спала над H2SO4
Фиг. 311. Кривые обезвоживания опалов при нагревании
1 „
Il
Улруеость_ аасьи^пнрго___0±_
водлноео пара (/2.67мм)
Содержание H2O в геле (6молях на /моль SiOo]
Фиг. 312. Изотерма геля кремнезема при обезвоживании. По Ван-Беммелену
(фиг. 312). Прозрачность вещества сохраняется, пока упругость пара не достигнет точки О. С этого момента гель становится постепенно все более и более мутным, молочно-белым, непрозрачным. Характерно, что кривая упругости пара (0Oj) при продолжающемся обезвоживании от поворотной точки О идет почти горизонтально, т. е.
упругость пара практически сохраняется постоянной, причем объем геля на этой стадии обезвоживания также почти не изменяется. Как установлено, внутри геля в этот период происходит образование воздушных пустот (фиг. 313), все более увеличивающихся в своих размерах, чем и обусловливается исчезновение прозрачности (вследствие различия в показателях преломления воздуха и воды). По мере продолжающейся потери воды гель начинает снова просветлевать и в точке Oi становится прозрачным. Объясняется это просто: по удалении всей капиллярной воды гель, содержащий лишь адсорбированную воду, вновь представляет собой внешне однородную по строению массу (диаметры воздушных пор между стенками дисперсных фаз во много раз меньше половины длины световой волны). С этого момента при дальнейшем обезвоживании, производящемся уже при нагревании, упругость водяного пара резко падает (кривая O]O2). При прокаливании полностью удаляется вода, адсорбированная на стенках дисперсной фазы, и гель превращается в белую порош-коватую массу SiO2, неспособную поглощать воду, т. е. адсорбционная способность его исчезает. Но если процесс оводнения начать до достижения этого полного обезвоживания, то поглощение
будет иметь место, причем в начале упругость пара будет возрастать по той же кривой O2O1, а дальше по кривой O1O3, т. е. оводнение протекает при более высокой упругости пара, нежели при обезвоживании. Дело в том, что поднятие жидкости в капиллярах с сухими стенками протекает с образованием менисков большего радиуса, чем в капиллярах того же диаметра, но предварительно смоченных жидкостью (а увеличение радиуса менисков влечет за собой повышение упругости пара). В точке O3 капиллярные промежутки заполняются до конца. Дальнейшее прибавление воды ведет уже к образованию слоя
Фиг. 313. Схема строения частично обезвоженного геля
7 —дчсперсиые частички; 2— пустотки, заполненные водяным паром; 3— жидкость
El
Содержание воды
Фиг. 314. Изотермы гелей кремнезема различного возраста
а—кривые уаругости водяного пара для свежеохлажденного гели кремнезема; 5—для геля, имеющего возраст 2,5 года; в—для предельно состарившегося в лабораторных условиях геля; г—крлвая упругости природного
гидрофана
мере старения возрастающее значение упругостей водяного пара указывает на постепенное уменьшение объема капилляров (подъемы кривых приближаются к оси ординат) в связи с огрубением структуры геля. Кривая для гидрофана почти совпадает с изобарой плоской водной поверхности (т. е. с давлением насыщенного водяного пара).
Диагностические признаки. Для плотных опалов характерны стеклообразный вид и натечные формы масс. По внешним признакам опал имеет много общего с халцедоном. Он отличается меньшей твердостью и содержанием воды. Наиболее надежно отличается по оптическим свойствам: изотропности и низкому коэфициенту преломления (ниже показателя преломления канадского бальзама).
П. п. тр. не плавится, но часто сильно растрескивается. В закрытой трубке выделяет воду. В кислотах не разлагается. Довольно легко растворяется в KOH и HF. Обезвоженный опал растворяется также в соде с шипением (вследствие выделения CO2).
Происхождение. Опал нередко отлагается из гидротермальных источников и гейзеров в вулканических областях в виде накипи (кремнистый туф, гейзерит), иногда в виде белых просвечивающих натеков с перламутровым отливом (фиорит, кахолонг). Бывает распространен также в пустотах и трещинах среди эффузивных горных пород, иногда в виде жеод и миндалин.
Однако в главной своей массе он образуется в экзогенных условиях при разложении силикатов в процессе выветривания самых различных по составу горных пород, но чаще ультраосновных. Кремнезем, освобождающийся при распаде кристаллических решеток силикатов, переходит первоначально в золь, при коагуляции которого
