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沸石的晶体构造可分为三种组分:
(1)、铝盐骨架;
(2)、骨架内含可交换阳离子M的孔道和空洞;
(3)、潜在相的水分子,即沸石水。
沸石的构造与石英、长石的骨架有些不同。石英、长石的骨架构造比较严紧,比重2.6~2.7,而沸石的骨架构造比较空疏,比重2.0~2.2。其脱水后的空腔可大至47%,如菱沸石,甚至50%,如合成沸石。
在长石构造中,金属阳离子都限制在O离子构成的晶体骨架的空隙间,除非晶体被破坏,这些金属阳离子是很难自由活动的。Na或K被Ca交换,与Si、Al的置换同时进行,即成对置换,必然引起Si/AI比的改变。
在似长石构造中,金属阳离子位于比较开阔的相互通连的空隙间,比重2.14~2.45,阳离子可以通过构造的通路互相交换,而不破坏其晶体骨架。水方石和水霞石曾被认为是沸石族矿物。
在沸石构造中,金属阳离子位于晶体构造较大并相互通连的孔道或空洞间。因此,阳离子可自由地通过孔道发生交换作用,而不能影响其晶体骨架,像2(Na,K)(Ca2+)这样的交换,在沸石中是容生的,而在长石中是不能的。这种形式的交换作用,可能是离子交换的端形式,只限于沸石及类似的矿物。
沸石的水分子与骨架离子和可交换金属阳离子的联系,一般都是松弛而微弱的。这些水分子比阳离子自由地可以移动和出入孔道。在有热力的趋使下,可自由地脱、附而不影响其骨架构造。
沸石是一种矿石,早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提发现有一类酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为“沸石”。在希腊文中意为“沸腾”的“石头”。此后,人们对沸石的研究不断深入。
沸石的催化性能表现为当某种反应物质寄附于沸石晶体内部的孔穴表层上时,其反应速度有所加快,且反应生成的新物质又可以从沸石内部扩散释放出来,而沸石晶体格架不被破坏。
沸石是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱金属或碱土金属的铝矿物。按沸石矿物特征分为架状、片状、纤维状及未分类四种,按孔道体系特征分为一维、二维、三维体系。任何沸石都由硅氧四面体和铝氧四面体组成。四面体只能以**点相连,即共用一个氧原子,而不能“边”或“面”相连。铝氧四面体本身不能相连,其间至少有一个硅氧四面体。而硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅,可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的,所以在铝氧四面体中,有一个氧原子的电价没有得到中和,而产生电荷不平衡,使整个铝氧四面体带负电。为了保持中性,有带正电的离子来抵消,一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。由于沸石具有特的内部结构和结晶化学性质,因而使沸石拥有多种可供工农业利用的特性。
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