Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Айлер Р. -> "Химия кремнезема ч.2" -> 53

Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.

Айлер Р. Химия кремнезема ч.2. Под редакцией д-ра техн. наук проф. В.П.Прянишникова — М.: Мир, 1982. — 712 c.
Скачать (прямая ссылка): ailer2.djvu
Предыдущая << 1 .. 47 48 49 50 51 52 < 53 > 54 55 56 57 58 59 .. 310 >> Следующая

545
Агрегация упорядоченных структур. «Благородный опал»
8 том случае, когда коллоидные частицы чрезвычайно однородны по размеру и форме, они могут соединяться, образуя очень однородный регулярно упакованный агломерат, точно так же как молекулы располагаются в кристаллической решетке. В действительности получается как бы «кристалл», составленный из коллоидных частиц. Однако из-за того, что размеры такой «решетки» оказываются слишком большими, интерференционные законы Брэгга не могут быть приложимы к рентгеновским лучам, но остаются справедливыми по отношению к видимой области света, имеющей длины волн во много раз больше, чем рентгеновское излучение. В результате получается, что при рассмотрении в лучах отраженного света под определенными углами упорядоченные агрегаты предстают заметно окрашенными.
Структуры такого типа, образованные из очень однородных частиц коллоидного кремнезема диаметром 100—500 нм, обнаруживаются в природных условиях и называются «благородным опалом». Из-за необычной природы этого явления следует рассмотреть его несколько более подробно, а также аналогичные явления, имеющие место для других веществ с однородными частицами.
Структура опала
Термин «опал» в широком смысле охватывает многие типы гидратированных аморфных кремнеземов, обнаруживаемых в природе: от отложений внутри бамбука, называемых «таба-шир» [344], микроскопических кремнеземных образований внутри живых биологических тканей и до массивных минеральных осадков вблизи горячих источников. Такой кремнезем аморфен в том смысле, что он не дает резкой картины дифракции рентгеновских лучей, хотя для некоторых разновидностей было показано, что кремнезем состоит из субмикроскопических кристаллитов кристобалита с некоторым содержанием воды между кристаллами. Однако «благородный опал», показывая блестящие переливающиеся цвета, почти полностью аморфен и идентифицируется как «опал А» [345]. Такой опал дает размытую дифракционную полосу, соответствующую межплоскостному расстоянию в решетке 4,1 А, и не проявляет эндотермического эффекта на кривой дифференциального термического анализа при 150°С, что характерно для некоторых других опаловых кремнеземов [346]. «Благородный опал» добывается в несколь-
9 Заказ № 250
546
Глава 4
ких районах мира; раньше центром его добычи была Венгрия, а в настоящее время — главным образом Австралия, хотя небольшие его запасы обнаруживаются и в других местах.
Структура «благородного опала» впервые была описана Джо-унсом, Сандерсом и Сегнитом [347] и Сандерсом [348], которые наглядно показали, что он состоит из частиц аморфного кремнезема сферической формы диаметром 150—350 нм, характеризующихся только одной размытой широкой полосой на рентгенограмме и отсутствием каких-либо определенных четких линий или пиков. На электронно-микроскопическом снимке, полученном Сандерсом [348], представлена удивительная структура одинаковым образом упакованных агломератов, состоящих из кремнеземных сферических частиц, причем в промежутках между сферами находилось вещество с несколько более низким значением показателя преломления, что и приводило к возрастанию интенсивности интерференционных цветовых оттенков в отраженном свете. Автор показал, что в том случае, когда размер отдельных сфер отличался от единого размера и, следовательно, нарушалась регулярность упаковки, получающиеся при этом свободные места рассеивали свет, давая молочное окрашивание, характерное для опалов более низкого качества. Когда не видно вообще никакой окраски, опал называется «отбеленным». Сегнит, Стивене и Джоунс [349] исследовали роль воды в опале, применяя методы дифференциального термического анализа, ИК-спектроскопии и ЯМР. Большинство опалов содержит 4—9 % воды, но в «благородном опале» при пониженной влажности теряется менее 1 % воды. От 20 до 70 % подобной воды удерживается «химически», т. е. представляет собой гидроксильные группы, связанные с расположенными на внутренней поверхности опала атомами кремния, а оставшаяся часть воды находится в настолько малых по размеру или закрытых порах, что даже при повышенных температурах она удаляется очень медленно.
В генезисе «благородного опала» участвуют три различных процесса: формирование однородных частиц, отложение их регулярным образом и связывание таких частиц вместе. Как будет показано ниже, агрегация, приводящая к регулярным, упорядоченным множествам, может являться естественным следствием чрезвычайной однородности самих сферических частиц. Механизм формирования в природных условиях однородных сферических образований размером 0,1 —1,0 мкм пока неизвестен. Джоунс с соавторами [350, 351] показали, что некоторые минералы, такие, например, как биотит, разрушаются под действием кислоты, и образовавшийся растворимый кремнезем претерпевает непрерывное переосаждение с последующим формированием коллоидных частиц, которые агрегируют всфериче-
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
547
ские частицы большего размера. Последние могут транспортироваться в виде частиц золя к месту их отложения. Отмечалось, что в среде, состоящей из отложений опала, обнаруживаются большие содержания сульфатов. Сферические частицы могут также формироваться при термическом растворении и осаждении кремнезема.
Предыдущая << 1 .. 47 48 49 50 51 52 < 53 > 54 55 56 57 58 59 .. 310 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed