Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
ДАВИНИТ—(Na5K1Ca)8[Al6Si6O24][CO3, SO4, Cl]-3H2O. Синоним: давин. Гексаг. с. Чисто натриевая разность с большим содержанием CO2 была названа натродави-н и том, а разность с SO3 и Cl — микросоммитом. Редкий. Кристаллическая структура аналогична структуре канкринита.
Встречается в бесцветных призматических кристаллах с стеклянным блеском. Оптически положительный, иногда отрицательный. Ng= 1.517—1.522, Nm=1.518—1.520; по мере увеличения содержания CO2 и CaO показатели преломления, повидимому, несколько возрастают. Tb. 6. Спайность по (1010) совершенная. Уд. вес 2.4—2.5.
Наблюдался в Монте-Сомма (Везувий). Установлен также по р. Слюдянке (Юго-Западное Прибайкалье) и в других местах.
7. ГРУППА ЦЕОЛИТОВ
Сюда относят обширную группу минералов, представляющих собой по существу водные алюмосиликаты, главным образом Ca и Na, отчасти Ba, Sr, К и крайне редко Mg и Mn. Судя по списку элементов, эта группа в химическом отношении имеет прямое отношение к рассмотренным выше безводным алюмосиликатам.
Несмотря на то, что общее число элементов, участвующих в этих соединениях, невелико, мы имеем весьма значительное количество минеральных видов, отличающихся друг от друга не столько по содержанию воды, сколько по соотношениям катионов между собой, часто не укладывающимся в простые химические формулы. Общая химическая формула может быть выражена таким образом: АтА"р02р-пН20, где Z = Si, Al. Каких-либо определенных соотношений между содержанием щелочей и кремнезема в различных минералах не наблюдается.
Многое еще не совсем ясно в наших представлениях о разных типах кислотных радикалов, характеризующих минералы рассматриваемой группы. Тем не менее, цеолиты обладают целым рядом общих совершенно своеобразных свойств, и не вызывает никакого сомнения то, что они составляют особую группу. Рентгенометрические исследования показывают, что кристаллические решетки их состоят из каркасов алюмокремнекислородных тетраэдров, отличающихся от других типов каркасных решеток тем, что полости в них представлены более широкими «каналами». Такая более открытая кристаллическая жесткая основа содержит в себе слабо связанные с ней молекулы воды. При осторожном нагревании вода может быть постепенно удалена без разрушения кристаллической структуры в целом. Замечательно, что удаленная этим путем вода вслед затем снова может быть погло-
щена до прежних пределов или заменена молекулами других веществ (сероводорода, этилового спирта, аммиака и пр.), причем кристаллическая среда сохраняет свою однородность; соответственно меняются лишь оптические свойства. Отсюда естественно, что содержание воды в цеолитах является переменной величиной и зависит от внешних условий (температуры и упругости паров воды в окружающей среде). Так называемая цеолитная вода именно тем и отличается от кристаллизационной, что при нагревании она выделяется не скачками при каких-либо определенных температурах, а постепенно, подобно адсорбированной воде тонкодисперсных коллоидальных систем.
Другой характерной особенностью, ярко выраженной у большинства цеолитов, является та легкость, с какой происходит обмен между катионами, уравновешивающими отрицательный заряд каркаса
і—і—і_і_і_і
Б
Фиг. 614. Положения молекул воды в цеолитах
Молекулы воды в разных цеолитах располагаются между двумя ионами кислорода с одной стороны и одним или двумя катионами—с другой. Цифры при ионах указывают на относительную высоту их в ангстремах над плоскостью проекции
кристаллической решетки, и катионами в окружающем водном растворе. Те или иные катионы раствора способны вытеснять катионы, располагающиеся в «пустотах» среди каркаса цеолитов, без нарушения их структуры. Это свойство широко используется в практике, главным образом при применении искусственно изготовляемых цеолитов в качестве пермутита для смягчения жестких вод.
В противоположность более «закрытым» каркасным структурам полевых шпатов, в которых каждая «пустая» ячейка занята катионами, в решетках цеолитов, как указывает У. Брэгг, свободные пространства использованы не полностью. При сопоставлении данных химических анализов в соответствии со структурами выясняется, что, помимо обычно наблюдаемого в полевых шпатах типа замены катионов с сохранением общего заряда, числа ионов и объема (например, NaSi CaAl или KSi BaAl), в цеолитах существует другой тип замены: Ca ?± Na2, Ba K2, NaCa2 ^> Na3Ca.
Как видим, в этих случаях общий заряд заменяемых катионов одинаков с зарядом заменяющих примерно равновеликих катионов, однако число ионов различно. Очевидно, кристаллические решетки
,, Зі8 Силикаты
цеолитов имеют какой-то «запас» пространства для такого рода подстановок.
Особый интерес представляет вопрос о положении в кристаллических решетках молекул H2O, тесно ассоциирующих с катионами, и притом в положении, отражающем их электрическую полярность. Строение самой молекулы воды, как известно, характеризуется тем, что два протона H1+, заключенные в сфере иона кислорода, создают положительные полюсы в двух точках молекулы, которые в кристаллической структуре цеолитов противостоят двум кислородным ионам, входящим в состав отрицательно заряженного каркаса. С противоположной стороны отрицательные полю-с ы молекул H2O примыкают к одному или двум катионам щелочных или щелочноземельных металлов. Таким образом, если молекула H2O находится между двумя какими-либо катионами и двумя анионами кислорода, то эти ионы расплагаются примерно по вершинам тетраэдра. Если же с H2O связан один катион, тогда молекула ее располагается приблизительно в центре треугольника. Типические случаи координации ионов вокруг молекул H2O приведены на фиг. 614.