дом тетраэдров и водородом внешних ОН-групп. Пакеты электрически нейтральны.
Пакет монтмориллонита (рис.2.4,б) состоит из трех слоев: двух кремнекислородных тетраэдрических, расположенных на внешних плоскостях, и одного внутреннего алюмокислородного с OH-группами октаэдрической упаковки. Как и в каолините, связь между ионами внутри пакета валентная, прочная. Взаимодействие пакетов осуществляется межмолекулярными (ван-дер-ваальсовыми) силами между одноименными внешними ионами кремнекислород- ного тетраэдра соседних пакетов. Это взаимодействие более слабое, чем в каолините (где действуют H-связи). Такая взаимосвязь позволяет воде проникать между пакетами (+Н20 в формуле монтмориллонита), увеличивая межплоскостное расстояние до 21,4-Ю~10 м (вместо 9,2-9,4-Ю-10 м у сухого бентонита), что вызывает набухание глины при увеличении ее объема в 10-15 раз.
Структура кристаллической решетки мусковита (рис.2.4,в) имеет такой же вид, как и монтмориллонита, с той разницей, что вместо молекул воды между пакетами расположены ионы калия "и каждый четвертый ион кремния в кремнекислородном тетраэдре замещен ионом алюминия в соответствии со структурной формулой 2KAl2[Si3AlO10](OH)2. При замещении ионов кремния ионами алюминия образующийся недостаток зарядов компенсируется зарядами ионов калия, которые располагаются между пакетами в середине гексагональных пустот поверхностного кислородного слоя. Пакеты накладываются друг на друга так, что ион калия оказывается равноудаленным от 12 атомов кислорода (по 6 атомов от каждого пакета). Большим различием между структурой монтмориллонита и мусковита является то, что катион калия, компенсирующий заряд алюминия, очень прочно удерживается в пакете, не имея возможности проявить обменных свойств. Кроме того, близкое соответствие между размерами ионного радиуса иона калия и гексагональных полостей кремнекис- лордных тетраэдров дает возможность осуществлять плотную упаковку с координационным числом 12. Следовательно, в мусковите между пакетами наблюдается валентная связь за счет ионов калия. Однако и здесь легче оторвать пакет от пакета, чем разорвать валентную связь внутри пакета. Межплоскостное расстояние в мусковите составляет примерно 10-Ю-10 м.
Наиболее слабые связи между пакетами у монтмориллонита, наиболее прочные — у мусковита, каолинит занимает промежуточное положение. Сила межпакетных связей является основным фактором, формирующим удельную поверхность глинистых минералов. В связи с этим бентонит имеет наибольшую удельную поверхность, гидрослюдистые глины — наименьшую, а это в свою очередь в определенной степени определяет прочностные показатели глин, связанные с активными центрами глинистых минералов.
Активные центры в системе глина — вода, обладающие повышенной энергией, возникают на частицах глины следующим образом: каждый ион кристаллической решетки, находящийся внутри тела, имеет какой-то заряд и окружен определенным числом ионов с зарядом противоположного знака, вследствие чего полностью насыщен связями с этими ионами. Такое положение нарушается на поверхности частиц, где возникают нескомпенси- рованные поверхностные заряды вследствие изоморфных замещений ионов решетки (выходящей на поверхность частицы) на ионы с меньшим зарядом, в углах и ребрах кристаллов, в местах сколов. Кроме того, в определенных условиях молекулы поверхностных частиц глины диссоциируют на ионы, часть которых уходит в дисперсную среду, другая часть остается на своем месте, нарушая электростатическое равновесие. Возникновение новых активных центров может иметь место вследствие так называемой сверхэквивалентной избирательной адсорбции ионов из дисперсионной среды, когда часть заряда адсорбента остается нескомпен- сированной. Еще одним источником образования активных центров является обмен водорода ОН-группы глинистой частицы на металлические ионы. Могут быть другие источники появления активных центров на поверхности частиц глины.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.