ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Силікати
         

     

    Географія
    Московський державний гірничий університет.
    Факультет ГЕМ.
    Група ГМО-4-93.
    Орлов Олександр.
    1994

                        РЕФЕРАТ ПО ХІМІЇ.
                         ТЕМА "силікат"

    Природні силікати утворилися в основному з розплавленої
    магми. Передбачається, що при затвердінні магми з неї
    спочатку викристалізовувались силікати, бідніші кремнеземом
    -ортосілікати, потім після витрачання катіонів виділялися
    силікати з високим вмістом кремнезему - польові шпати, слюди
    і, нарешті, чистий кремнезем.
    Силікати - складні кремнекіслородние з'єднання у вигляді мінералів
    і гірських порід, займають визначальне місце у складі земної
    кори (80% за В. І. Вернадського). А якщо додати природний оксид
    кремнію - кварц, то кремнекіслородние з'єднання утворюють більш
    90% маси земної кори і практично повністю складають обсяг
    Землі. Силікатні мінерали є породоутворюючий: такі
    гірські породи, як граніт, базальт, кварцит, піщаник, польовий
    шрат, глина, слюда і інші, складені силікатними і алюмо-
    силікатними мінералами. Абсолютна більшість силікатних
    мінералів є твердими кристалічними тілами, і тільки
    незначна кількість мінералів знаходиться в аморфному
    стані (халцедон, опал, агат тощо) або в колоїдно-дисперсному
    стані: глини, цеоліти, палигорськіт та ін
    Кожен мінерал, як извесно, володіє сукупністю фізичних і
    хімічних властивостей, які цілком визначаються його
    кристалічної структурою і хімічним складом.
        Кристалічні структури силікатів різноманітні, але основу
    їх складають комбінації атомів найпоширеніших елементів
    - Si (кремнію) і O (кисню).
        Координатне число кремнію 4. Таким чином, кожен атом
    кремнію знаходиться в оточенні чотирьох атомів кисню. Якщо
    з'єднати центри атомів кисню, то утворюється простір-
    ва Кристалічна структура - тетраедр, в центрі якого
    знаходиться атом кремнію, сполучений з чотирма атомами кисню
    в вершинах. Таке групування називається кремнекіслородним
    радикалом [SiO]. Хімічна зв'язок Si - O - Si називається
    силоксанових, природа зв'язку - ковалентна, енергія зв'язку Si - O
    дуже висока і дорівнює 445 кДж/моль.
         Оскільки сталий координатне число кремнію дорівнює 4,
    силікатні структури полімерні. Вони представлені різними
    типами структур - острівний, кільцевої, цепочечной або шаруватої,
    каркасної.
    Склад і будова головних породоутворюючих мінералів визначають
    їх властивості, а отже, і поведінка в масивах гірських
    порід при різних механічних, фізичних та фізико-хімческіх
    впливах в природних умовах залягання і при проведенні
    гірничих робіт. Таким чином, хімія силікатів є одним з
    головних моментів при проектуванні і технології проведення
    гірничих робіт. Крім того, численні силікатні мінерали й
    порд широко використовуються як сировинні матеріали в різних
    технологічних виробництвах, наприклад, у високотемпературних
    процесах (випал, спікання, плавлення)
    при виробництві:
    1) цементу (глини, карбонати, мергелі);
    2) глазурі, скла (польові шпати, пегматіти, нефеліни, і інші
                        лужні, у тому Цісла літієві алюмосилікати,
                        циркон);
    3) легких наповнювачів і (спучуються при
       термоізоляційних порошків випаленні вермикуліту,
                                                  перліти і т.д.);
    4) вогнетривів, керамічних виробів (глини, каоліни, сілліманіти,
                                         циркон);
    5) форстерітових вогнетривів (Дуніт, олівіновие мінерали, тальк,
                                  азбестові відходи);
    6) порцеляни (глини, каоліни та ін);
    7) ізоляторів (тальк);
    8) кам'яних матеріалів (глини).

    Група силікатів використовується без випалу в якості:
    1) адсорбентів для очищення газів і вод (бентонітові глини, цеоліти);
    2) компонента бурових розчинів (високодисперсні бентонітові глини);
    3) наповнювача при виробництві паперу, гуми (каоліни, тальк);
    4) дорогоцінних каменів (смарагд, топаз, кольорові турмаліни, хризотил,
                           блакитні аквамарини та ін.)
    Силікатні руди і мінерали використовують для видобутку металів, їх оксидів
    і солей, а також для ізвлеценія Zi (Лепідоліт, сподумен),
    CS (поллуціт), Be (берил) і отримання Ni (ревдінкіт, гарніеріт та ін)
    і Zr (циркон).

    - T ------------- T ------------- T ------------------- ------------ T ------------- ¬
    | | Тип | Силікатні | Мінерали | |
    | N | структури | групи +------------------- T ----------- + Властивості |
    | | | (Радикали) | Формула | Назва | |
    +-+-------------+-------------+------------------- +-----------+-------------+< br> | 1 | Острівний | [SiO] | Be [SiO] | Фенакіт | Характерні |
    | | (Ортосілікат) | | Mg [SiO] | Форстер | високі |
    | | | | (Mg, Fe) [SiO] | Олівін | температури |
    | | | | Zr [SiO] | Циркон | плавлення, |
    | | +-------------+-------------------+-----------+ Значна |
    | | | [SiO] - | Al O [SiO] | дистен | щільність |
    | | | Аніони (F, O | CaTiO [SiO] | Титани | (више3, 2г/см) |
    | | | OH) поряд | Al (OH, F) [SiO] | Топаз | і частота, |
    | | | З катіонами | 3Mg [SiO] Mg (OH, F) | Гуміт | інтенсивна |
    | | | Металів | | | забарвлення. |
    +-+-------------+-------------+------------------- +-----------+-------------+< br> | 2 | Кольцеоб - | [Si O] | Na Ca [Si O] | --- | Ті ж, що й |
    | | Різний | | Ca (OH) [Si O] | --- | для острівних |
    | | А) 2 тетраедра | | Sc [Si O] | Тройтветіт | структур |
    | | | | | | |
    | | +-------------+-------------------+-----------+ |
    | | Б) 3 тетраедра | [Si O] | Сa [Si O] | Волластоном | |
    | | | | BaTi [Si O] | Бенітоіт | |
    | | | | KZ [Si O] | Ваде | |
    | | +-------------+-------------------+-----------+ |
    | | В) 4 тетраедра | [Si O] | Ba (Ti, Nb) [Si O] | Баото | |
    | | +-------------+-------------------+-----------+ |
    | | Г) 6 тетраедра | [Si O] | Al Be [Si O] | Берил | |
    | | | | Cr [Si O] 6H O | діоптаз | |
    +-+-------------+-------------+------------------- +-----------+-------------+< br> | 3 | Листовий | [Si O] | Mg [Si O] (OH) | Тальк | маломіцних |
    | | (Шарувата | | L-¬ | добре рас-|
    | | Грати) | [Si O] | Mg [Si O] (OH) Mg (OH) | Антігоріт | щепляющіеся |
    | | | | --- | Структури з |
    | | | | Al (OH) [Si O] | Каолініт | досконалої |
    | | | | KAl [AlSi O] (OH) | Мусковіт | спайність |
    L-+-------------+-------------+------------------- +-----------+--------------< br> - T ------------- T ------------- T ------------------- T ----------- T ------------- ¬
    | 4 | Цепочечний | [Si O] | Mg [Si O] | Енстатіт | Невисока t C |
    | | Або стрічковий | (піроксени) | Ca (Mg, Fe, Al) [Si O] | Авгіт | плавлення, |
    | | (Нескінченні, | | Ca (Mg) [Si O] | Діопсид | щільність |
    | | Одномірні | | Li Al [Si O] | сподумен | (2,7 г/см), |
    | | Або двухмер-| | Na Al [Si O] | Жадеит | низька |
    | | Ные радикали )+-------------+-------------------+---------- - + твердість. |
    | | | [Si O] | Ca Mg [Si O] | тремоло | |
    | | | (Амфіболи) | NaCa [Si O] | Рогова | |
    | | | | | Обманка | |
    | | | | Mg [Si O] 3Mg (OH) | хризотил | |
    | | +-------------+-------------------+-----------+- ------------+
    | | Цепочечние | [SiO] | Ca, Mg [SiO] | --- | породо - |
    | | Метасилікат | | Mg [SiO] | --- | утворять |
    | | | | LiAl [SiO] | --- | мінерали |
    +-+-------------+-------------+------------------- +-----------+-------------+< br> | 5 | простору | Нескінченні | SiO | | Характерні |
    | | Ції, | тривимірні | |-кварц | невелика |
    | | Каркасний | радикали | | | щільність |
    | | | [SiO] або | |-трідіміт, | і твердість, |
    | | | [Si O], | | кристобаліт | світла |
    | | | У тому числі | Na [AlSiO] | нефелін | фарбування, |
    | | | Зі +-------------------+-----------+ порівняно |
    | | | Значітельмим | До ркасние алюмо-| польові | невисокі |
    | | | Заміщенням | силікати | шпати | температури |
    | | | Si на Al | (K, Na) [AlSi O] | | плавлення |
    | | | +-------------------+-----------+( 1100-1700 С) |
    | | | [(Si, Al) O] | Каркасні алюмосі-| Цеоліт-| |
    | | | | Лікати у вигляді фо-| молекуляр-| |
    | | | | Нарей з центральною | ные сита | |
    | | | | Щільністю, частіше | | |
    | | | | З 24 тетраедрів | | |
    | | | | [(Si, Al) O]: | | |
    | | | | Na [Al Si O] 2NaOH | L ¬ |
    | | | | HO | Гідросодаліт | |
    | | | | Na Ca [Al Si O] | - |
    | | | | 30H O | Фожазіт | |
    | | | | Na [Al Si O] 12H O | Шабазіт | |
    L-+-------------+-------------+------------------- +-----------+--------------< br>
    Різноманіття структурних типів силікатних з'єднань визначається
    найважливішим законом кристалохімії силікатів: кремнекіслородние
    тетраєдри, що входять до складу складних силікатних радикалів, об'єднуються
    один з одним тільки спільними вершинами (а не ребрами або гранями)
    і зберігають свій склад і будову. Це пояснюють сильним взаємним
    зштовхування між багатозарядним атомами (іонами) кремнію, які обіймають
    центральне положення в кожному сусідньому тетраедра. Так, наприклад,
    в кристалах кварцу (SiO) кожен кремнекіслородний тетраедр дає
    на освіту силоксанових зв'язків чотири вершини:
                                        
                                         |
                                         O
                                         |
                                --- O --- Si --- O ---
                                         |
                                         O
                                         |

    Утворюється суцільний тривимірний каркас (каркасний тип структури).
    У кристалах більш складних силікатів тетраєдри [SiO] можуть давати
    на зв'язок Si - O - Si одну, дві або три вершини.
    Тетраєдри всередині складних радикалів частіше не самостійних:
    атоми кисню, через який здійснюється силоксанових
    зв'язок, належать одночасно кожної з об'едінівшійхся
    структурних одиниць. Такі атоми кисню називаються поділений-
    нимі. Наприклад, шість кремнекіслородних груп тетраедрів,
    мають по два загальних атома кисню, можуть з'єднуватися в
    замкнуте кільце.

    Так виникає кільцевої тип структури, яким, зокрема,
    має мінерал берил. У багатьох сілекатах кремнекіслородние
    тетраєдри пов'язані в нескінченно протяжні цепочечние структури.
    Ланцюжки можуть бути товщиною в один тетраедр, і тоді в них
    співвідношення кремнію і кисню одно 1:3, у здвоєних ланцюжках
    (стрічках) - 4:11. Одинарні і здвоєні ланцюжки з'єднуються між
    собою катіонами. Силікати, структура яких утворена одінар-
    нимі ланцюжками кремнекіслордних тетраедрів, називаються
    піроксенів. Більш складна формула силікатів з парними
    ланцюжками представлена амфібол.






    При з'єднанні кремнекіслородних тетраедрів трьома вершинами
    утворюються плоскі шари тетраедрів, у яких вільна тільки
    одна вершина. Це шаруватий тип структури. Шари можуть по-різному
    зв'язуватися між собою. У структурі слюд два таких шару,
    звернені один до одного вільними атомами кисню, поєднуючи-
    ются катеонамі.






    Як видно з малюнка, у кожному плоскому шарі кремнекіслородних
    тетраедрів на два атоми Si доводиться по три атома кіслорда,
    спільних для сусідніх тетраедрів, і два вільних кисню в
    вершинах тетраедрів. Таким чином, склад шару відповідає
    формулою Si O, а склад двох - [Si O].
        Острівний тип структури. У цьому випадку кремнекіслордние
    тетраєдри не з'єднуються один з одним через вершини, як у
    інших структурах, а ізольовані, роз'єднані і зв'язуються в
    єдину структуру двовалентних катіонами магнію і заліза, у
    яких близький розмір радіусу.
    Тому склад мінералів з такою структурою можна висловити
    формулою (Mg, Fe) [SiO]. Це формула мінералу олівіну.
        Всі структури характеризуються загальними властивостями і перш
    всього об'ємністю, безперервністю по всіх трьох вимірах
    пространства.Ізолірованние кремені-і алюмокисневі тетраєдри
    їх кільця, ланцюги, стрічки, листи та каркаси з'єднані катеомамі з
    відносно великими радіусами в нескінченно великі конструк-
    ціі.Структура мінералів грунтується на іонної зв'язку, молекуляр-
    ные сили відсутні.
        Вивчення структур силікатів дозволило зовсім недавно пра-
    але встановити їх хімічні формули, що відповідають складу в тих
    випадках, коли правильна формула порушилася коливаннями в сос-
    таве внаслідок ізоморфнихзамещеній. Однак воно розкрило перш
    всього важливі зв'язки між кристалічні структурами і фізично-
    ми хімічними властивостями силікатів. Такі властивості, як твер-
    дость, щільність, расщепляемость, термічна стійкість, незна-
    ве розчинність, певним чином пов'язані з внутрішньою-
    ним будовою силікатів.
    Для силікатних мінералів як природних, так і штучних характе-
    терни ізоморфні заміщення (ізоморфізм) - взаємне заміщення
    іонів в кристалічні структурі без порушення її будови. Сос-
    тав природних хімічних сполук змінюється не випадково, а за-
    закономірності - залежно від величини радіусів інонов і Координа-
    ционному чісла.Еслі існує певна структура, в неї
    можуть увійти (шляхом заміщення або впровадження) не будь-які хімічні
    елементи, а лиш те, розмір іонів яких буде відповідати даній
    структурі.
    Мінерали групи олівіну являють собою безперервний ізоморф-
    ний ряд від залозистого до магнітного представника. Такий ізо-
    морфізм називається ізовалентним. Ніболее поширений інший
    тип ізоморфізму - гетеровалентний, тпрі котрому взаімозамещаются
    іони різної валетнтності, але заміщення відбувається з комп-
    саціей зарядів, тобто при збереженні електростатичного балансу
    кристалічні решітки. Висновок про те, що цей тип ізоморфізму
    (діагональний) обумовлений близькістю розмірів (радіусів, о'бемов)
    у сусідніх атомів по діагоналі в періодичній системі елементів,
    був зроблений Д. І. Менделєєва і розвинений А. Е. Ферсманом.
    При гетеровалентном ізоморфізму частіше виникає необхідність
    зарядовим компенсації. У структурі при цьому утворюються вакансії.
    Для компенсації заряду впроваджуються додаткові атоми.
        Ізоморфні заміщення впливають на дефектність структур мінують-
    лов, яка, як відомо, є одним з суттєвих
    факторів, що призводять до зміни фізичних, хімічних і тих

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !