Fyllokrzemiany (krzemiany warstwowe) 2. Monofyllokrzemiany. 3. Warstwy o pierścieniach 6 członowych. 4. Krzemiany pakietowe

Transkrypt

1 Fyllokrzemiany (krzemiany warstwowe) 1. Rodzaje fylloanionów (anionów warstwowych). 2. Monofyllokrzemiany. 3. Warstwy o pierścieniach 6 członowych. 4. Krzemiany pakietowe

2 Fyllopolianiony krzemotlenowe Fyllokrzemiany D = 2 Wzór anionu Parametry Si : O Monofyllokrzemiany - proste dwuprzemienne - proste trójprzemienne - czteroprzemienne - sześcioprzemienne : - P - przemienne [ 2 Si 2 O 5 ]? 2- [ 3 Si 6 O 15 ]? 6- [ 4 Si 4 ]? 4- [ 6 Si 6 O 15 ]? 6- : [ P Si P O 2.5P ]? P- M=1, s=3 [ 6 ] [ 4,6,8 ] [ 4,8 ] [ 4,6,12 ] : [ 4,6,8,12 ] 1 : : 2.5 Difyllokrzemiany - dwuprzem. s3/s4=1:1 - dwuprzem. s4 - czteroprzem. s4 - czteroprzem. s3/s4= 1:1 : - P - przem. S3/s4 = 1:1 - P - przem. S3 [ 2 Si 4 O 9 ]? 2- [ 2 Si 2 O 4 ]? 0 [ 4 Si 8 O 18 ]? 4- [ 4 Si 4 O 8 ]? 0 : [ P Si P O 4.5P ]? P- [ P Si P O 2p ]? 0 M=2, s=3, s=4 [ 4,6 ] [ 4,] [ 4,6 ] [ 4,6 ] : [ 4,6,8,12 ] [ 4,6,8,12 ] 1 : : 2 1 : 2,25 1 : 2 : 1 : : 2

3 Monofylloaniony krzemotlenowe

4 Monofylloaniony o pierścieniach [6] (dwuprzemienne) Mg 6 [ 2 Si 4 ](OH) 8 antygoryt, Ba 2 [ 2 Si 4 ] sanbornit Al 4 [ 2 Si 4 ](OH) 8 kaolinit,

5 Pakiety warstw typu 1 : 1 i 2 : 1

6 Oktaedryczne warstwy metalotlenowe Mg(OH) 2 brucytowa Al(OH) 3 gibsytowa

7 Łączenia oktaedrów i tetraedrów w pakiecie warstw

8 UłoŜenie pakietów w krysztale trioktaedrycznych 1:1 trioktaedrycznych 2:1

9 Monofyllokrzemiany 1. Monofyllokrzemiany pakietowe 1:1 - dioktaedryczne Al 4 [Si 4 ](OH) 8, - trioktaedryczne Me 2+ 6 [Si 4 ] (OH) 8, 2. Monofyllokrzemiany pakietowe 2:1 - dioktaedryczne Me 3+ 2 [Si 4 ] (OH) 2 - trioktaedryczne Me 2+ 3 [Si 4 ] (OH) 2

10 Struktura kaolinitu - Al [Si 4 4 O ](OH) 10 8 rzut na płaszczyznę - (100) i (001)

11 Politypia Al [Si 4 4 O ](OH) 10 8 Kaolinit Dykit Nakryt

12 Rozkład termiczny kaolinitu Dehydroksylacja 600 o 700 o C Al 4 [Si 4 ](OH) 8 Al 4 [Si 4 O 13 ](OH) H 2 O Al 4 [Si 4 O 14 ] + H 2 O kaolinit metakaolinit Rozkład (mulityzacja) ok.1000 o C 2Al 2 O 3 4SiO 2 2Al 2 O 3 3SiO 2 2Al 2 O 3 2SiO 2 2Al 2 O 3 4/3 SiO 2 metakaolinit Si, Al.-spinel mulit przejściowy mulit 3 : 2

13 Monofyllokrzemiany trioktaedryczne 1:1 Me 2+ [ 2 6 [2 Si O ](OH) gdzie: Me 2+ to - Mg 2+, Fe 2+, Mn 2+, Zn 2+, Ni 2+, Co 2+. Serpentyny magnezowe Mg 6 [ 2 Si 4 ](OH) 8 - antygoryt, lizardyt, chryzotyl (serpentyn). Ŝelazowe - Fe 6 [ 2 Si 4 ](OH) 8 greenalit, manganowe - Mn 6 [ 2 Si 4 ](OH) 8 - karyopilit, niklowe - Ni 6 [ 2 Si 4 ](OH) 8 - nepouit.

14 Struktury Mg [Si 6 4 O ](OH) 10 8 jednoskośny antygoryt heksagonalny lizardyt

15 Azbesty chryzotylowe Rurki chryzotylowe (obraz z mikroskopu elektronowego)

16 Monofyllokrzemiany dioaktaedryczne 2:1 Me 3+ 2 [Si 4 O ] (OH) 10 2 {Me 3+ Me 3+ [Si 4 ](OH) 2 } 0 bez kationów miedzypakietowych, {Me 3+ Me 2+ [Si 4 ](OH) 2 } -1 kation Me + na jednostkę [Si 4 ], {Me 3+ 2-x Me2+ x [Si 4 ](OH) 2 }-x niestechiometryczna liczba Me + (x <1), {Me3+ 2 [Si 4 ](OH) 2 } Me3+ 2 (OH) 6 z dodatkową warstwą miedzy pakietami

17 Rodzaje pakietów dioktaedrycznych 2:1 Al 2 [Si 4 ](OH) 2 pirofilit KAlMg[Si 4 ](OH) 2 - leukofilit

18 Struktura Al [Si 2 4 O ](OH) Al (OH) 6

19 Monofyllokrzemiany trioktaedryczne 2:1 Me 2+ [Si O ] (OH) {Me 2+ 3 [Si 4 ](OH) 2 }}0 bez kationów miedzypakietowych, {Me 2+ 2 Me+ [Si 4 ](OH) 2 } -1 kation Me + na jednostkę warstwy [Si 4 ], {Me 2+ 3-x Me+ x [Si 4 ](OH) 2 }-x niestechiometryczna liczba Me + (x <1), {Me 2+ 3 [Si 4 ](OH) 2 } Me (OH) 6 z dodatkową warstwą miedzy pakietami.

20 Rodzaje pakietów trioktaedrycznych 2:1 Mg 3 [Si 4 ](OH) 2 (talk) KMg 2 Li [Si 4 ]F 2

21 Co to są glinokrzemiany? W określonych warunkach termodynamicznych pierwiastek podstawiający atom krzemu w danej strukturze tak, Ŝe zajmują statystycznie tę samą pozycję krystalograficzną stanowi część anionu krzemotlenowego. Najczęściej tym pierwiastkiem jest glin w koordynacji tetraedrycznej i wówczas mówimy o glinokrzemianie. Gdy glin występuje w koordynacji oktaedrycznej mówimy o krzemianie glinu, gdy zaś w obu o glinokrzemianie glinu. Energia dwóch mostków Si-O-Al jest niŝsza od sumy energii mostków Si-O-Si i Al-O-Al dlatego stosunek Si/Al w glinokrzemianach jest wyŝszy od 1 (reguła Loewensteina) a podstawienia mogą być uporządkowane.

22 Tetraedry AlO 4 i SiO 4

23 Podstawienia Al Al Si glinokrzemianach Si 4+ w Me + Al 3+ Si 4+ Me 2+ Al 3+ Si 4+ Me + 2Al 3+ Si 4+ Me 2+ Me 2+ 2Al 3+ 2Si 4+ Sposób podstawienia: 1. Statystycznie i niestechiometrycznie (roztwory stałe) 2. Stechiometrycznie nieuporządkowane krystalograficznie 3. Podstawienia stechiometryczne uporządkowane

24 Rodzaje glinokrzemianów 1. Oligoglinokrzemiany (rzadkie) 2. Inoglinokrzemiany 3. Fylloglinokrzemiany 4. Tektoglinokrzemiany (bardzo rozpowszechnione)

25 Warstwy glinokrzemianowe [Si 4 ] 4- [Si 3 Al ] 5- [Si 2 Al 2 ] 6-

26 Fylloglinokrzemiany 1:1 Serpentyny magnezowo-glinowe (Mg,Fe 2+ ) Al 2 [Si 2 Al 2 ](OH) 8 amezyt (Mg,Mn) Al 2 [Si 2 Al 2 ](OH) 8 kellyit (Fe 2+, Mg) (Al, Fe 3+ ) 2 [Si 2.5 Al 1.5 ](OH) 8 berthieryn

27 dioktadedryczne Fylloglinokrzemiany 2:1 - {Me 3+ 2 [Si 4 ](OH) 2 }0 bez kationów miedzypakietowych, - {Me [Si 3 Al ](OH) 2 } jeden kation Al na jednostkę strukturalną warstwy [Si 4 ], - {Me 3+ 2 [Si 2 Al 2 ](OH) 2 }2- dwa kationy Al 3+ na jednostkę strukturalną warstwy [Si 4 ], - {Me 3+ 2 [Si 4-x Al x ](OH) 2 }-x niestechiometryczna liczba kationów Al 3+ (x <1), - {(Me 2+, Me 3+ ) 2 [(Si,Al) 4 ](OH) 2 } (Me 2+,Me 3+ ) 2 (OH) 6 z warstwą gibsytową między pakietami. trioktaedryczne - {Me 2+ 3 [Si 4 ](OH) 2 }0 } bez kationów miedzypakietowych, - {Me 2+ 3 [Si 3 Al ](OH) 2 }- jeden kation Al 3+ na jednostkę strukturalna warstwy [Si 4 ], - {Me 2+ 3 [Si 2 Al 2 ](OH) 2 }2- dwa kationy Al 3+ na jednostkę strukturalną warstwy [Si 4 ], - {Me 3+ 2 [Si 4-x Al x ](OH) 2 }-x niestechiometryczna liczba kationów Al 3+ (x <1), - {(Me 2+, Me 3+ ) 3 [(Si,Al) 4 ](OH) 2 } (Me 2+,Me 3+ ) 3 (OH) 6 z warstwą brucytową między pakietami.

28 dioktaedryczne {Me 3+ 2 [Si 4-x Al x ](OH) 2 }-x, Smektyty i wermikulity trioktaedryczne gdzie x <1 dla smektytów {Me 2+ 3 [Si 4-x Al x ](OH) 2 }-x 1< x <1.5 dla wermikulitów smektyty d (001) = Å wermikulity d (001) = 14Å

29 Pakiety w smektytach (montmorylonitach) (Ca,0,5Na) 0,33 {Al 2 [Si 3.67 Al 0,33 ](OH) 2 } nh 2 O (beidelit) (Ca,0,5Na) 0.33 {Al 1,67 Mg 0,33 [Si 4 ](OH) 2 nh 2 O (montmorylonit) Kationy wymienne, polikationy, cząsteczki 21,4Å + H 2 O

30 Monofyllokrzemiany niepakietowe i difyllokrzemiany 1. Monofyllokrzemiany [6] pakietowo wstęgowe. 2. Monofyllokrzemiany [6] nie tworzące pakietów. 3. Monofyllokrzemiany o róŝnej krotności pierścieni w warstwie. 4. Difyllokrzemiany.

31 Orientacja tetraedrów Al 2 [ 2 Si 4 ] 2 (OH) 2 4H 2 O pałygorskit Mg 4 [ 2 Si 6 O 15 ](OH) 2 4H 2 O sepiolit

32 Struktury pakietowo-wstęgowewstęgowe Al 2 [Si 4 ](OH) 2 4H 2 O nh 2 O Mg 4 [Si 6 O 15 ](OH) 2 4H 2 O nh 2 O

33 Niepłaskie warstwy o pierścieniach [6]

34 Monofyllokrzemiany niepakietowe β - Na 2 [Si 2 O 5 ], α - Na 2 [Si 2 O 5 ], Ba 2 [Si 4 ]

35 Monofylloaniony o pierścieniach [4, 8] utworzone z łańcuchów P = 4 KCa 4 [Si 8 O 20 ](OH) 8H 2 O - apofillit, BaFe[Si 4 ] - gillespit

36 Struktura apofilitu KCa [Si 4 8 O ](OH) 8H O 20 2 (dla czytelności struktury na rysunku nie zaznaczono cząsteczek H 2 O i grup OH)

37 Przykłady monofyllokrzemianów [4,8] KCa 4 [Si 8 O 20 ]F 8 H 2 O fluoroapofillit, KCa 4 [Si 8 O 20 ](OH) 8H 2 O hydroksyapofillit, NaCa 4 [Si 8 O 20 ]F 8 H 2 O natrooapofillit, CaV[Si 4 ]O 4 H 2 O cavansit BaFe[Si 4 ] gillespit, K 2 Ba 7 [Si 4 ] 4, K 2 Be[Si 4 ], BaCu[Si 4 ] syntetyczne.

38 Monofyllokrzemian o pierścieniach [5,8] Ca 3 [Si 6 O 15 ] 7 H 2 O (nekoit)

39 Przykłady monofyllokrzemianów [5,8] Ca 3 [Si 6 O 15 ] 7 H 2 O nekoit, Ca 3 [Si 6 O 15 ] 6H 2 O okenit, Ca 5 [Si 6 O 16 (OH) 2 ] 6H 2 O plombieryt, Ca 5 [Si 6 O 16 ] (OH) 2 2H 2 O riversidyt.

40 Monofyllokrzemiany o pierścieniach[4, 6, 8] K Zr[Si 2 6 O ] (dalyit) 15 K 2 Nd[Si 6 O 15 ], K 2 La[Si 6 O 15 ] syntetyczne, K 2 Ti [Si 6 O 15 ] davanit, Na 2 Ce[Si 6 O 14 (OH) 2 ] - sahzinit.

41 Monofyllokrzemiany [ 4, 6, 12] Mn 8 [Si 6 O 15 ](OH) 10 ( manganopirosmalit)

42 Warstwa utworzona z rozgałęzionych łańcuchów czteroprzemiennych NaPr[ 4 Si 6 O 14 ]

43 Difyllokrzemian powstały z dwóch warstw dwuprzemiennych Krzemionka warstwowa