химический каталог




Введение в химию окружающей среды

Автор J.E.Andrews P.Brimblecombe T.D.Jickells P.S.Liss

алы и иллит, группа смектитов и группа хлоритов.

ВСТАВКА 3 9. Изоморфное замещение

Изоморфизм описывает вещества, очень близкие по структуре. Хорошим примером служит система карбонатов, в которой некоторые минералы различаются только катионами, например СаСОз (кальцит), МдСОз (магнезит), FeC03 (сидерит). Принципиальное сходство в строении обусловливает способность к взаимному обмену катионами между минералами конечного ряда. Например, в большинстве природных кальцитов содержится некоторое количество как Мд2*, так и Fe2*, замещающих Саг*. Степень изоморфного замещения видна из следующей записи: (Caos5Mg0iFeoo5)C03. Другими словами, 85% позиций Са2* занято Са2*, 10% позиций Са2* занято Мд2* и 5% позиций Са2* занято Fe2*. Химический состав пресных и соленых вод сложен, пото-му что природные минералы содержат много следовых элементов и ШЛ редко соответствуют своей идеальной формуле.

На основании правила отношения радиусов (см. п. 3.2.1) можно Н| предсказать, что двухвалентные Са2*, Мд2* и Fe2* будут иметь шестер-' ную координацию, поскольку у них сходны ионные радиусы (0,106 нму Са2*, 0,078 нм у Мд2*, 0,082 нм у Fe2*). Следовательно, они могут взаимно обмениваться без нарушения как физической упаковки, так и

(электрической устойчивости ионного соединения. В соединениях со связью ковалентного характера изоморфное замещение невозможно. Это связано с тем, что из-за необходимости обобщения электронов связи структуры удаляются от геометрий с простой упаковкой, предсказываемых правилом отношения радиусов.

Иллит — это термин, используемый для описания слюдоподобных тонкодисперсных минералов, и он не является специфичным названием минерала; однако в общем состав иллитов близок к слюде мусковиту (см. рис. 3.13). В структуре мусковита один из каждых четырех атомов кремния в тетраэдрах замещен на алюминий. Постоянное замещение четырехвалентного кремния на трехвалентный алюминий приводит к тому, что тетраэд-рический слой в мусковите несет сильный чистый отрицательный заряд. В идеале иллиты имеют диоктаэдрическую структуру, но некоторые атомы алюминия в октаэдрах замещены на

НАЗЕМНАЯ СРЕДА 107

Рис. 3.13. Структура слюды мусковита.

Fe2+ и Mg2+ (вставка 3.9), в результате чего октаэдрический слой приобретает чистый отрицательный заряд. В общем пакеты 2:1 в иллите несут сильный чистый отрицательный заряд, известный как заряд слоя. Он нейтрализуется крупными катионами, обычно К+, который располагается между пакетами 2:1 и связан ионной связью в шестерной координации с базальными кислородами противолежащих тетраэдрических сеток. Согласно правилу отношения радиусов К+ должен существовать в восьмерной или 12-кратной координации с кислородом (см. п. 3.2.1), однако этого не происходит из-за небольшого искривления в структуре иллита.

Важно отметить, что связывание между пакетами 2:1 не может быть осуществлено водородными связями с помощью ОН-групп (как в каолините), поскольку на внешних поверхностях каждого пакета 2:1 находятся только базальные тетраэд-рические атомы кислорода. Более того, ионная связь между К+ межпакетного пространства и тетраэдрическими кислородами достаточно сильна, что придает иллитовым глинам устойчивость. Это является причиной их распространенности в продуктах выветривания, особенно в умеренном и холодном климате.

Смектитовая группа глинистых минералов по структуре близка к иллитам (рис. 3.14). В октаэдрических позициях распространено замещение АР* на Mg2+ и Fe2+, а также происходит замещение некоторого количества Si4+ на А13+ в тетраэдрах, что приводит к чистому отрицательному заряду слоя. Однако по силе этот заряд составляет одну треть заряда слоя в иллите. Следовательно, смектиты неспособны эффективно связывать межпакетные катионы, и пакеты 2:1 не прочно связаны между собой Это позволяет воде и другим полярным растворителям проникать в межпакетное пространство, вызывая набухание минерала. С водой в межпакетное пространство входят также и катионы, особенно Н+, Na+, Са2+ и Mg2+, которые нейтрализуют отрицательный заряд. Связь между пакетами 2:1 осуществляется с помощью прослойки гидратированных катионов — сочетанием водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса (вставка 3.10). Эти слабые связи свободно удерживают катионы в межпакетном пространстве, позволяя им замещаться на другие катионы. Вследствие этого смектиты имеют высокую емкость катионного обмена (см. п. 3.6.6).

В результате сходной структуры иллитов и смектитов пакеты 2:1 могут смешиваться или переслаиваться, образуя смещан-нослойные глины. Большинство иллитов и смектитов в небольшой степени переслаиваются, но они не классифицируются как таковые до определения с помощью дифракции рентгеновских лучей. Как и следует ожидать, смешаннослойные иллит-смек-титовые глины имеют среднюю емкость катионного обмена между членами конечного ряда.

НАЗЕМНАЯ СРЕДА

ВСТАВКА 3.10. Силы Ван-дер-Ваальса

Неполярные молекулы не имеют постоянных диполей и не могут образовывать обычные связи. Однако неполярные инертные газы конденсируются до

страница 33
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81

Скачать книгу "Введение в химию окружающей среды" (5.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
световые рамки для рекламы
контактные линзы sea clear 6 месяцев
курсы по наращиванию ногтей в москве цена на кантемировской
датчик qbm81-3 паспорт

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)