Химия циркония - Блюменталь У. Б.
Скачать (прямая ссылка):
Детально с этими применениями можно ознакомиться в журналах, освещающих вопросы керамики. В керамической промышленности используются и некоторые другие соединения, в которых Zr02 и Si02 содержатся в другом соотношении, чем в цирконе, например соединение, соответствующее формуле 7Zr02-2Si0.2, применяется для изготовления прокладок [243].
2. СЛОЖНЫЕ СИЛИКАТЫ
Получение анионов гетерополикислот нз циркона
Как уже указывалось, соли гетеродпкислоты (цирконосилнкаты) получаются в результате нагревания 1 моля циркона с 1 молем щелочи, например карбоната натрия, до 1000е (см. уравнение 1 и фиг. 19). Рассмотренный выше механизм этого процесса позволяет предположить возможность образования большого числа гетеродикислот и гетерополикислот в условиях, отличающихся от тех, при которых были получены указанные соединения гетерополикислот с щелочными или щелочноземельными элементами. Например, цепочечная структура циркона может расщепляться не только с образованием соединений состава Na2ZrSiOa, но также и соединений Na2Si03 -f Na2Zr03. При благоприятных условиях, вероятно, можно получить молекулы состава Na4ZrSi20,:
"ZrOjSiOjZrOaSiOzZrOj + 4Na20-»-2Na2ZrC4 +
ч
Na
+
Na
О О О OINa
\ / \ / \ / Si Zr Si
/ \ / \ / \ ООО OjNa
(8)
Тот же самый продукт можно выделить также и другим способом:
Na ГО О
\ / \
Si Zr*=0
/ \ /
NaLO О
(9)
Г о" Na
/
+ 0=Si —»
\
о Na
Na "О О О 01 Na
\ / \ / \ /
-»- Si Zr Si
/ \ / \ / \
Na 0 0 0 0 Na
204
Глава 5. Циркон и сложные силикаты
Менее щелочные условия будут более благоприятны для образования асимметричной структуры
Na
Na
О О
\ / \ Si Zr=0
/ \ /
о о
+ SiO»
Na
Na
ООО
\ / \ / \
Si Si Zr=0
/ \ / \ /
ООО
(Ю)
В таких веществах двуокись титана или окислы других четырехвалентных металлов могут замещать кремнезем, давая структуры, соответствующие составу Na202TiO,Si02ZrO.
Подобную же структуру могут образовывать окислы трех- и пятивалентных металлов с различным содержанием щелочного окисла, которое зависит от валентности- металла, например,
2\a202SiO,ZrO-:-Nb203 + Na.20 ~~> 2Na302Nb02Si02Zr0. (11)
Эти процессы и комбинации этих процессов протекают в природных условиях и приводят к образованию соединений, которые можно рассматривать как непрерывный и бесконечный ряд разновидностей минералов, представляющих производные гетерополикислот на основе двуокисей кремния и циркония. Однако здесь можно указать и некоторые более или менее определенные соединения, которые приведены в табл. 37. Ряд соединений гетеро-
Таблица 37
Названия п состав сложных цирконийсодержащнх силикатных .минералов
Название Соста ii
Арренит Гидра'тированный силикат церия, эрбия, железа и циркония
Астрофиллнт (К, Na)2(Fe, Mn, Al)4 (Zr, Ti, Si) 014 (ОН, F),
Вадепт K2CaZrSi40]2
Re iepiiT Фторидсиликат натрия, кальция, ниобия и циркония
Гуариннт и гпортдалнт Xa2Ca4F2(Si. Zr),014
Гайшп Танталсодержащчя соль цпрконокрсмнисвой гетерополи-
кислот ы
Делпит K2Zr3i60,0
Катаплент (Na2Ca) ZrSi30,,-2H.,0
Ловец пт Na(Mn. Ca, Ke) ZrOF (Si03)2
Мозандрит Фторидсиликат нягрпя, кальция, церия, титана и цир-
кония
Розеноушпт Фторидсиликат натрия, кальция, титана, циркония
Хальколампрнт Циркониевойиобиевый силикат
Цпрфеснт (Zr02-Fe203)-Si02-nH20
Эвдалнт и эвколнт Naj:)(Ca, Fe)6Cl (Si, Zr)21l052
Эльпидит Na,ZrSie0,5-<H20
Эрдманнит Силикат циркония н редкоземельных элементов церневой
ГруПП ы
поликислот, вероятно, образуется, минуя промежуточную кристаллизацию циркона. Среди четырехвалентных элементов, входящих в состав сложных силикатов наряду с цирконием, можно выделить, в частности, церий, титан, торий и уран. Ниобий и тантал присутствуют в трех- и пятивалентном состоянии; различные редкоземельные элементы, также входящие в состав этих
2. Сложные силикаты
205
соединений, вероятно, находятся в трехвалентном состоянии. Водород, калий, кальций, магний, железо-и марганец могут занимать место натрия1).
Катаплеит был найден на островах Лангезунд-фиорда Норвегия. Название минерала происходит от греческих слов kata (поблизости, рядом) п pleion (больше) и связано с тем, что этот минерал ассоциируется со множеством других руд [244]. Были найдены его кальциевая и натриевая разновидности, последняя почти не содержит окиси кальция. На 1 моль двуокиси циркония приходится около 3 молей кремнезема. Минерал может содержать около 9% воды (очевидно, не конституционной), которая удаляется при нагревании и по крайней мере частично реабсорбируется при высокой температуре, например при 270° [245—247]. Минерал может быть окрашен в различные тона от светло-желтого до желто-коричневого, он также может быть серо-синего или фиолетового цвета.
Кристаллы обычно имеют вид пластинчатых гексагональных призм с измененными ребрами и встречаются в псевдогексагональной и моноклинной разновидностях. Для первой разновидности а : с= 1 : 1,3593 [248] или 1 : 1,3605 [2461, для второй а : Ъ : с = 1,7239 : 1 : 1,3618 и р == = 90°111/2' [246]. При температуре выше 140° кристаллы становятся гексагональными. Одни кристаллы становились одноосными при 120°, другие — выше 200° и третьи при 10—20° [249]. Совершенная спайность наблюдается по плоскостям (1010) и несовершенная по (1011) и (1012). Удельный вес кристаллов меняется в зависимости от состава. При нагревании катаплеита образуется циркон, найдены псевдоморфозы по катаплеиту [219]. Катаплеит разлагается соляной кислотой, давая желеобразный кремнезем.
