Цеолиты

Определение "Цеолиты" в ЭБНБ

[λίθος (литос) - камень; по поведению перед паяльной трубкой] - группа каркасных алюмосиликатов, содержащих воду. Общая формула: (R,R_0,5)_nAl_nSi_k-nO_2kmН₂O, где n ≤ 0,5k, R* - большей частью Na, редко К, R** - Ca, редко Ва и Sr. Кристаллическая решетка построена из тетраэдрических групп SiO₄ и АlO₄, причем каждый кислород принадлежит двум таким тетраэдрам, так что получается пространственная постройка, не ограниченная в трех направлениях, так называемый каркас или вязь, а в некоторых цеолитах (группа гейландита), может быть плоский слой (отвечающий двойному слою слюд) той же формулы. Внутри крупных полостей такого каркаса, соединенных каналами, размещаются катионы большего радиуса и молекулы воды. Хотя каждая молекула Н₂O занимает в решетке определенное положение, удаление ее при нагревании не разрушает решетки (т. н. цеолитная вода); удаление идет постепенно, начинаясь уже в эксикаторе при обычной температуре и заканчиваясь при температуре более 300°, хотя иногда имеются характерные остановки.

Свойства минералов при таком обезвоживании меняются постепенно, причем показатель преломления и удельный вес уменьшаются (т. к. обезвоживание происходит без значительного изменения объема). Обезвоженный цеолит имеет способность вновь поглощать Н₂O, восстанавливая прежние свойства. После обезвоживания (вследствие открытия каналов) цеолиты легко обменивают катионы с раствором, причем могут быть получены всевозможные комбинации, отсутствующие в природе, например цеолит Ag. Вместо Н₂O обезвоженный цеолит может поглотить некоторые органические жидкости и даже ртуть. Изоморфизм катионов в природных цеолитах возможен по полевошпатовой схеме, т. е. NaSi - CaAl (в приведенных формулах не отражено) и с изменением количества частиц по схеме 2Na - Ca. Вследствие особенностей структуры в некоторых цеолитах сравнительно легко происходит также замена катионов, сильно отличающихся по ионному радиусу, например Na -К и Ca - Ва. Вследствие этого состав и свойства отдельных цеолитов меняются в широких пределах, что весьма затрудняет их изучение.

Для всех цеолитов характерны пониженная твёрдость (3,5 - 5,5), низкий удельный вес (2 - 2,5 – с Ва), низкий Nm (1,47 - 1,54), низкое Ng - Np (0 - 0,015). Для многих цеолитов характерны двойники. Цвет белый, желтоватый, розоватый. Цеолиты с низким содержанием SiO₂ разлагаются HCl, большей частью с желатинированием, богатые SiO₂ - без образования студенистой SiO₂. Все цеолиты образуются при низких температурах и низких давлениях. Особенно характерно образование цеолитов в миндалинах эффузивов из горячих растворов. Нередко также цеолиты являются продуктами автометасоматического изменения нефелина, лейцита, вулканического стекла, реже полевых шпатов. Некоторые цеолиты образуются в морских илах. Для различных цеолитов предложено более 60 названий, но большинство из них не являются самостоятельными видами, а лишь разновидностями. Эти различия касаются состава катионов, содержания Н₂O и иногда, вследствие тончайшего двойникования, сингонии цеолитов представлены следующими главными группа и видами:

1. Группа лучистых цеолитов, в строении каркаса которых доминирующую роль играют цепочки, состоящие из четверных колец тетраэдров SiO₄ и А1O₄, связанных пятым тетраэдром (смотри формулы). Характерны призматические до игольчатых кристаллы, спайность вдоль иголок, лучистые агрегаты. Бедны SiO₂. Сюда относятся: натролит - Na₂Al₂Si₃O₁₀*2Н₂O; сколецит - CaAl₂Si₃O₁₀*ЗН₂O; мезолит - Na₂Ca₂Al₆Si₉O₃₀*8Н₂O; эдингтонит - BaAl₂Si₃O₁₀*3H₂O; томсонит - приблизительно NaCa₂Al₅Si₅O₂₀*6Н₂O с значительным изменением отношения n:k.
2. Группа ломонтита, также с призматическими кристаллами и спайностью вдоль удлинения. Сюда относится ломонтит - приблизительно CaAl₂Si₄O₁₂*4Н₂O
3. Группа хабазита с характерными изометрическими псевдотригональными кристаллами, шестерниками. Эти цеолиты наиболее богаты водой (п=к). Сюда относятся: хабазит - приблизительно (Ca,Na₂)Al₂Si₄O₁₂*6Н₂O; гмелинит - приблизительно (Na₂,Ca)Al₂Si₄O₁₂*6Н₂О.
4. Группа филлипсита с псевдотетрагоными кристаллами и крестообразными двойниками: филлипсит - приблизительно (Ca,К₂)₃А1₆Si₁₀O₂₂*12Н₂O; гармотом - приблизительно (Ba,K₂)₅Al₁₀Si₂₂O₆₄*24Н₂O.
5. Группа жисмондина, куда относится самый основной цеолит, также очень богатый водой: жисмондин - (СаК₂) Al₂S1₂O₈*4Н₂O.
6. Группа пластинчатых цеолитов (группа гейлаидита), для которых предполагается плоский слой (хотя вполне вероятен и каркас). Характерна вполне совершенная спайность по одному направлению, пониженная твёрдость, невозможность полного обезвоживания без разрушения решетки. Обычны двойники. Сюда относятся цеолиты, наиболее богатые SiO₂ (n:k ≤1/4): гейландит - CaAl₂Si₆O₁₆*5Н₂O; стильбит - (Ca,Na₂)Al₂Si₆O₁₆*6Н₂O; брюстерит - (Sr,Ba)Al₂Si₆O₁₆*5Н₂O; морденит - (Na₂,Ca)Al₁₀Si₂O₂₄*7Н₂O.