Tài liệu Cấu trúc vật liệu Silicat
CAÁU TRUÙC VAÄT LIEÄU SILICAT
Moät caùch ñôn giaûn nhaát caáu truùc vaät lieäu silicat coù theå ñöôïc xem nhö
nhöõng polyme voâ cô treân cô sôû 2 monome cô baûn laø ñoù laø khoái töù dieän vaø
khoái baùt dieän (hình 1 vaø hình 2)
Nhieàu silicat coù theå ñöôïc moâ taû nhö caáu truùc ñöôïc taïo thaønh bôûi gaén keát
cuûa nhieàu khoái töù dieän vaø khoái baùt dieän trong khoâng gian ba chieàu. Ñieàu
naøy lieân quan tôùi söï goùp chung nhöõng ñænh, caïnh maët trong nhieàu caáu truùc
khaùc nhau. Söï thay ñoåi hình hoïc cuûa caáu truùc coù theå laø do söï thay ñoåi
thaønh phaàn hoaù beân trong caáu truùc maø thöôøng phuï thuoäc vaøo söï saép xeáp
cuûa nhöõng ioân kim loaïi trong nhöõng ioân oxy xeáp chaët vaây quanh noù. Ñieàu
naøy phuï thuoäc vaøo baùn kính cation. Baùn kính iôn oxy khoaûng 1.4
amgstrong. Söï phoái vò thích hôïp cuûa nhöõng cation ôû nhöõng silicat thöôøng
ñöôïc söû duïng trong coâng nghieäp thöôøng ñöôïc tính toaùn vaø bieåu thò qua tæ
soá baùn kính ioân cuûa chuùng.
Söï phoái vò töù dieän (4ioân oxy) theo lyù thuyeát thích hôïp khi tæ soá baùn kính
cuûa ioân kim loaïi vaø ioân oxy vaøo khoaûng 0,225 ñeán 0,414, ñoái vôùi baùt dieän
(6 ioân oxy) – laø 0,414 ñeán 0,732; khoái laäp phöông (8 ioân oxy) töø 0,732
ñeán 1. Thaät ra nhöõng giôùi haïn naøy coù theå thay ñoåi trong moät phaïm vò roäng
vaø maïng tinh theå bò bieán daïng do kích thöôùc cuûa nhöõng ioân döông khoâng
vöøa khích vôùi caùc loã roãng taïo bôûi nhöõng ioân oxy. Ví duï Al ñöôïc tìm thaáy
trong caû hai loã roãng töù dieän vaø baùt dieän. Baûng sau lieät keâ baùn kính cuûa
nhöõng nguyeân töû phoå bieán thöôøng thaáy trong khoaùng silicat vaø tæ soá baùn
kính vaø soá phoái trí cuûa nhöõng cation:
0
Ioân
RM:R0
0.278
0.364
0.364
0.475
0.471
0.486
0.529
0.693
0.707
0.950
Phoái trí
4
4
6
6
6
6
6
Baùn kính
A
Si4+
Al3+
Al3+
Fe3+
Mg2+
Li+
0.39
0.51
0.51
0.64
0.66
0.68
0.74
0.97
0.99
1.33
Fe2+
Na+
Ca2+
K+
8
8
8-12
Coâng thöùc oâ cô sôû cuûa khoaùng hoaëc bieãu dieãn caáu truùc thöôøng seõ phaûn
aùnh thaønh thaàn theo lyù thuyeát hoaëc moät trong nhöõng ñaïi dieän ñaëc tröng
nhaát. Nhö baûn treân cho thaáy, nhöõng cation kích thöôùc töông ñöông nhau
veà baûn chaát coù theå thay theá cho nhau veà thaønh phaàn theo lyù thuyeát. Ñoä
tinh khieát hoaù hoïc cuûa nhöõng khoaùng duøng trong coâng nghieäp la yeáu toá
quan trong khi coù aûnh höôûng xaáu ñeán maøu saéc hoaëc khi khoaùng ñöôïc söû
duïng laøm thaønh phaàn hoaù, nhö trong silicat.
Ñoä tinh khieát khoaùng vaät hoïc cuûa nhöõng khoaùng söû duïng trong coâng
nghieäp laø moät nhaân toá khaùc vôùi ñoä tinh khieát hoùa hoïc öùng vôùi moät vaøi öùng
duïng cuï theå. Saøng quaëng khai thaùc trong thöông maïi hieám khi laø ñôn
khoaùng. Phí toån gia taêng chuû yeáu maø caùc nhaø saûn xuaát phaûi chòu laø khöû
taïp chaát baèng saøng loïc, phaân loaïi baèng khí, röûa, ly taâm, taùch baèng töø, taùch
khoái löôïng, taùch tónh ñieän, hoaëc keát hôïp nhöõng phöông phaùp ñoù vôùi nhau.
Ngöôïc laïi moät soá khoaùng nhö nepheline syenite coù giaù trò thöông maïi cao
do nhöõng ñaëc tính khoaùng thaønh phaàn cuûa chuùng. Nguyeân nhaân taïi sao
nhöõng khoaùng ñaõ bieát cuøng trong saøng quaëng vöôït quaù noäi dung cuûa
chöông trình naøy. Hieåu roõ nhöõng töông quan caáu truùc giöõa nhöõng khoaùng
naøy coù theå giuùp giaûi thích hieän töôïng cuøng toàn taïi naøy.
THAÏCH ANH
Ñôn vò caáu truùc cô sôû cuûa khoaùng silicaùt trong coâng nghieäp laø khoái töù dieän
silica. Thaïch anh chæ laø söï saép xeáp daøy ñaëc cuûa nhöõng khoái töù dieän naøy
nhö chæ ra döôùi hình 3
Môû roäng theo khoâng gian ba chieàu, caáu truùc naøy cho ñoä cöùng ñaëc tröng vaø
tính trô nhieät cuûa thaïch anh. Nhöõng daïng khaùc cuûa silica (SiO2) tinh theå
phoå bieán nhaát laø thaïch anh, tridymite vaø cristobalite khaùc nhau chuû yeáu ôû
söï ñònh höôùng cuûa nhöõng khoái töù dieän gaàn keà vaø hình daïng loã roãng taïo ra
beân trong moät maët phaüng cho tröôùc.
FENSPAT (FELPSPAR)
Nhöõng khoái töù dieän xeáp chaët ñaëc tröng cho caáu truùc tinh theå cuûa fenspat
ñöôïc moâ taû ôû hình 4
Hình veõ moâ taû moät lôùp ñôn nhìn töø phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng naøy.
Caáu truùc cuûa fenspat ñöôïc môû roäng baèng caùch xoay nhöõng lôùp keá caän
nhau moät goùc 900. ÔÛ fenspat thöôøng thì moãi moät trong 4 ioân Si4+ ñöôïc
thay theá bôûi ioân Al3+. Söï maát caân baèng ñieän tích ñöôïc buø tröø bôûi nhöõng
ioân Na+ hoaëc ioân K+ hoaëc caû hai ñoàng thôøi. Moät vaøi fenspat coù moät nöûa soá
ioân Si4+ ñöôïc thay theá bôûi ioân Al3+ vaø ñieän tích ñöôïc caân baèng bôûi ioân
Ca2+ name giöõa nhöõng lôùp ñôn. Fenspat cöùng gaàn nhö thaïch anh vaø ñöôïc
söû duïng trong saûn xuaát thuyû tinh vaø ceramic, nhôø thaønh phaàn Al laøm oån
ñònh tính chaát hoaù, lyù trong khi nhöõng ioân kieàm laøm giaûm nhieät ñoä noùng
chaûy.
WOLLASTONITE
Silicat daïng chuoãi cuõng coù ñoä cöùng töông ñoái vaø maät ñoä töù dieän cao.
Wollastonite ñöôïc ñaëc tröng bôûi ñôn vò 3 töù dieän xoaén, tuaàn hoaøn ñöôïc
moâ taû treân hình 5.
Nhöõng chuoãi ñöôïc hình thaønh töø nhöõng khoái töù dieän chöùa Si naøy ñöôïc lieân
keát vôùi nhau baèng ioân Ca2+ trong phoái trí 8 maët (taïo thaønh bôûi 6ioân oxy).
Nhôø lieân keát nhö theá neân tinh theå wollastonite coù daïng kim. Nhöõng tinh
theå daïng hình kim naøy raát quan troïng trong nhöõng öùng duïng ñaõ bieát nhö
nhöõng chaát ñoän khoaùng ñaëc bieät.
PHYLLOSILICATE
Nhöõng khoái töù dieän chöùa Si noái vôùi nhau thaønh voøng nhö chæ ra ôû hình 6.
Phyllosilicate ñöôïc ñaëc tröng bôûi söï môû roäng voâ haïn cuûa nhöõng voøng, 3
trong 4 ioân oxy chung nhau, ioân oxy thöù 4 trong moãi töù dieän ñònh höôùng
gioáng nhau nhö moâ taû ôû hình 7.
Ñaëc tröng khaùc cuûa phaàn lôùn phyllosilicate laø söï hieän dieän cuûa nhoùm OH-
taïi vò trí cuûa ioân oxy ôû ñænh. Caáu hình naøy ñöôïc hình thaønh baèng vieäc lieân
keát cuûa lôùp töù dieän vôùi lôùp baùt dieän noái tieáp (lieàn keà), vôùi moãi baùt dieän
nghieâng veà moät trong nhöõng maët tam giaùc cuûa noù. Nhöõng baùt dieän naøy,
nhöõng baùt dieän naøy ñöôïc moâ taû ôû hình 2, haàu nhö ñeàu chöùa hoaëc ioân Mg2+
hoaëc ioân Al3+. Khi cation kim loaïi coù hoaù trò 3 ví duï nhö Al3+ , ñeå caân
baèng ñieän tích thì chæ hai trong moãi ba khoái baùt dieän ñöôïc chöùa cation.
Caáu truùc naøy (nhö khoaùng gibbsite) ñöôïc goïi laø dioctahedral ( 2 baùt dieän
chöùa cation). Coøn ñoái vôùi nhöõng cation hoaù trò hai nhö Mg2+, taát caû nhöõng
baùt dieän ñöôïc laáp ñaày cation ñeå caân baèng ñieän tích. Caáu truùc naøy (nhö
khoaùng brucite) ñöôïc goïi laø trioctahedral. Phyllosilacat theo ñoù thöôøng
ñöôïc phaân loaïi thaønh dioctahedral vaø trioctahedral tuyø theo möùc chieám
cuûa cation trong khoái baùt dieän.
KAOLINITE
Khi moät lôùp voøng chöùa Si noái vôùi moät lôùp baùt dieän chöùa Al3+ qua nhöõng
oxy ôû ñænh nhö chæ ra ôû hình 8, taïo thaønh khoaùng kaolinite. Kaolinite laø
thaønh phaàn chính cuûa kaolin (caolanh)
Caolanh ñöôïc xem nhö moät phyllosilicate ñieån hình trong ñoù caáu truùc lôùp
taïo neân nhöõng haït deït, moûng taùch bieät, choàng chaát leân nhau. Do nhöõng
lôùp rieâng bieät naøy coù moät maët laø ioân oxy maët kia la OH- neân seõ lieân keát
hydro maïnh vôùi nhöõng lôùp phía treân vaø phía döôùi noù. Nhöõng taám naøy
choàng chaát leân nhau theo caùch ñoù vaø döôùi ñoä phoùng ñaïi lôùn chuùng troâng
gioáng nhö nhöõng xaáp giaáy vaø thöôøng ñöôïc goïi laø “quyeån saùch”. Khoù taùch
nhöõng taám naøy rieâng ra maëc duø ñieàu naøy ñang ñöôïc nghieân cöùu. So vôùi
SiO2, fenspat, vaø caáu truùc chuoãi silicat, caolanh vaø phyllosilicate noùi
chung meàm vaø coù tæ troïng thaáp hôn.
PYROPHYLLITE
Neáu hai lôùp voøng töù dieän lieân keát vôùi hai maët lôùp baùt dieän chöùa nhoâm qua
nhöõng oxy chung luùc ñoù chuùng ta coù pyrophyllite (Hình 9). Do caû hai maët
cuûa taám pyrophyllite ñeàu chöùa ioân oxy cuûa voøng töù dieän neân lieân keát giöõa
nhöõng taám vôùi nhau ñöôïc thöïc hieän bôûi lieân keát yeáu van der Waals. Vì
theá pyrophyllite tinh khieát meàm, trôn nhö talc, do nhöõng taám deã tröôït leân
nhau hoaëc raát deã taùch.
SERPENTINE (SECPENTIN)
Neáu moät lôùp baùt dieän chöùa Mg (thay vì lôùp baùt dieän chöùa Al nhö trong
kaolinite) ñöôïc noái vôùi lôùp cuûa voøng töù dieän chöùa Si, chuùng ta coù hai
khoaùng nhoùm serpentine. Chuùng khaùc nhau roõ reät vaø khaùc vôùi kaolinite
treân cô sôû Al. Moät laø khoaùng antigorite, caáu truùc lôùp cuûa noù khoâng gioáng
nhö kaolinite. Ñoù laø do brucite (chöùa baùt dieän Mg2+) khoâng hoaøn toaøn
truøng khôùp vôùi nhöõng lôùp voøng töù dieän Si nhö Gibbcite (baùt dieän chöù
Al3+). Söï khoâng töông thích nhoû naøy ñöôïc buø tröø baèng söï duoãi ra moät ít
cuûa nhöõng ioân oxy töù dieän chöùa Si ôû ñænh ñeå chuùng coù theå taïo thaønh moät
chuoãi lieân keát oxy thoâng thöôøng vôùi lôùp baùt dieän chöùa Mg2+. Antigorite coù
daïng lôùp do nhöõng lôùp töù dieän chöùa Si quay lieân tuïc 1800 laøm maát söï lieân
tuïc cuûa lôùp baùt dieän. Beà maët cuûa nhöïng taám antigorite vì theá loøi loõm,
khoâng phaúng, nhö ñöôïc bieåu thò ôû hình 10.
Khi caû hai lôùp baùt dieän vaø töù dieän ñeàu lieân tuïc (lôùp töù dieän khoâng xoay
1800) söï khoâng töông thích (nhö ñaõ noùi ôû treân) cuûa brucite vôùi lôùp voøng töù
dieän gaây ra söï uoán lieân tuïc taïo thaønh moät oáng daøi, ñoù laø caáu truùc cuûa
khoaùng chrysolite asbestos (atbet). Veà maët hoaù hoïc, kaolinite vaø chysotile
chæ khaùc nhau ôû nhöõng cation khoái baùt dieän. Söï khaùc bieät töông ñoái naøy
giaûi thích caáu truùc daïng lôùp vaø daïng sôïi töông öùng cuûa chuùng.
TALC
Neáu moät lôùp voøng töù dieän chöùa Si noái vôùi moät maët kia cuûa baùt dieän chöùa
Mg cuûa chrysotile ta coù talc (lôùp baùt dieän Mg name giöõa hai lôùp voøng töù
dieän nhö chæ ra ôû hình 11). Xu höôùng uoán ôû moãi maët cuûa lôùp baùt dieän nhö
nhau vaø buø tröø laãn nhau. Caáu truùc luùc naøy phaúng vaø laø caáu truùc
trioctahedral.
Töông töï nhö pyrophyllite nhöõng taám talc rieâng reõ ñöôïc lieân keát vôùi nhau
baèng löïc lieân keát yeáu van der Waals. Söï tröôït vaø taùch lôùp deã daøng neân
talc meàm , trôn.
Talc tremolitic laø khoaùng coâng nghieäp cuøng hoï maëc duø ñöôïc xem laø saûn
phaåm cuûa talc, thaät söï laø moät hoãn hôïp trong ñoù tremolitic laø thaønh phaàn
chính coøn talc chieám raát ít. Talc tremolitic coù tính chaát vaø öùng duïng phuï
thuoäc vaøo haøm löôïng tremolitic. Ñoä cöùng vaø hình daïng laêng truï cuûa nhöõng
tinh theå tremolitic coù ñöôïc töø caáu truùc töông töï nhö wollastonite. Trong
khi wollastonite goàm nhöõng chuoãi ñôn töù dieän Si, tremolitic chöùa nhöõng
chuoãi ñoâi nhö moâ taû ôû hình 12
Nhöõng chuoãi töù dieän ñoâi naøy taïo thaønh nhöõng voøng luïc giaùc vaø môû roäng
ra theo moät chieàu thay vì hai chieàu. Trong khi nhöõng chuoãi ñôn ñöôïc lieân
keát qua ioân phoái trí baùt dieän (6 ioân oxy) Ca2+, chuoãi ñoâi tremolitic ñöôïc
lieân keát bôûi ioân Mg2+ phoái trí baùt dieän giöõa nhöõng ioân oxy ôû ñænh vaø bôûi
ioân Ca ôû maët ñoái dieän. Sô ñoà caáu truùc ñöôïc moâ taû ôû hình 13. treân sô ñoà
thaáy roõ taïi sao tremolitic laêng truï cöùng vaø coù theå toàn taïi vôùi talc meàm
trong cuøng moät quaëng. Coù theå xem tremolitic laø moät daõy cuûa talc ñöôïc
lieân keát bôûi nhöõng ioân Ca2+ maïnh vaø lieân tuïc. Coù theå hình dung tremolitic
nhö moät töôøng gaïch vôùi daõy talc laø nhöõng vieân gaïch coøn ioân Ca2+ laø vöõa
hoà noái nhöõng vieân gaïch laïi vôùi nhau. Caáu truùc raát daøy ñaëc vaø tính toaøn
veïn caáu truùc raát cao. Coøn talc coù theå xem nhö moät ñoáng gaïch, chæ caàn moät
löïc nhoû ñoáng gaïch seõ bò ñoå vaø taùch rieâng ra töøng taám.
HORMITE CLAY
Laø khoaùng silicaùt chuoãi trioctahedral coù ñaëc tính caáu truùc cuøng nhoùm vôùi
tremolitic vaø antigorite maëc duø nhöõng tính chaát cuûa chuùng hoaøn toaøn khaùc
nhau. Nhö trong tröôøng hôïp cuûa antigorite, nhöõng lôùp töù dieän chöùa Si laø
lieân tuïc nhöng ñaûo ngöôïc tuaàn hoaøn. Do hormite coù lôùp töù dieän chöùa Si ôû
caû hai maët cuûa lôùp baùt dieän, söï ñaûo chieàu cuûa nhöõng lôùp töù dieän chöùa Si
giôùi haïn beà roäng cuûa lôùp baùt dieän trong khi dòch chuyeån noù ñeå môû roäng
chæ theo moät chieàu. Keát quaû taïo neân nhöõng daõy talc gioáng nhö tremolitic.
Tuy nhieân nhöõng daõy nhö vaäy ñöôïc noái laïi bôûi nhöõng ioân oxy chung cuûa
khoái töù dieän taïi vò trí ñaûo (xam hình 14) treân ñöôøng ñaûo chieàu. Keát quaû
taïo neân nhöõng keânh maø ñöôïc laáp ñaày bôûi nöôùc. Vieäc khöû boû nhöõng phaân
töû nöôùc naøy taïo cho vaät lieäu coù tính haáp thuï cao. Caáu truùc naøy giaûi thích
dieän tích beà maët lôùn vaø haït coù daïng kim cuûa nhöõng hormite trong thöông
maïi- palygorskite (attapulgite) vaø sepiolite. Sepiolite laø chaát coù haøm
löôïng Mg cao vaø coù moät ít thay theá bôûi ioân Al3+ hoaëc Fe3+ ôû Mg2+ khoái
baùt dieän vaø Si4+ ôû khoái töù dieän. Palygorsky coù söï thay theá Mg bôûi Al cao
hôn. Söï maát caân baèng ñieän tích phaùt sinh töø söï thay theá naøy ñöôïc caân
baèng bôûi nhöõng ioân kieàm thoå vaø kieàm. Palygorsky vaø sepiolite khaùc nhau
chuû yeáu ôû soá caùc baùt dieän bò thay theá treân moät oâ cô sôû.
Ngoaøi öùng duïng nhö moät chaát haáp thuï, hormite clay ñöôïc söû duïng nhö
moät taùc nhaân luu bieán. Khi phaân taùn trong nöôùc nhöõng haït daïng kim taùch
rôøi tæ leä vôùi naêng löôïng taùc duïng vaø taïo thaønh moät maïng keo hoãn ñoän.
CHLORITE
Laø moät khoaùng phuï trong moät vaøi quaëng talc coù daïng taám vaø laø keát hôïp
cuûa nhöõng lôùp brucite vaø talc xen keõ nhau. Caáu truùc ñöôïc moâ taû ôû hình
15. khoâng gioáng talc chlorite ñieàu tieát roõ söï thay theá nhöõng cation khoái töù
dieän vaø baùt dieän. Ñeán phaân nöûa Si4+ töù dieän vaø 1/3 Mg2+ khoái baùt dieän
ñöôïc thay theá bôûi Al3+. Fe2+ vaø Fe3+ cuõng nhö theá, thay theá moät phaàn
Mg2+. Maát caân baèng ñieän tích töø thay theá cuûa nhöõng khoái töù dieän ñöôïc buø
tröø bôûi thay theá trong khoái baùt dieän trong talc hoaëc trong brucite. Nhöõng
taám brucite chöùa OH- giöõa nhöõng taám talc taïo lieân keát hydro laøm taêng khoù
khaên taùch lôùp.
VERMICULITE
Caáu truùc cuûa talc cuõng laø ñaëc tröng cho vermiculite nhö moâ taû ôû hình 16.
vermiculite khaùc vôùi talc chuû yeáu ôû söï thay theá Si4+ baèng Al3+ vaø söï coù
maët cuûa 2 lôùp nöôùc ñònh höôùng ôû giöõa nhöõng taám. Söï thay theá giôùi haïn
Mg2+ bôûi Al3+ vaø Fe3+ cuõng xaûy ra. Söï maát caân baèng ñieän tích phaùt sinh töø
söï thay theá trong khoái baùt dieän ñöôïc buø tröø bôûi nhöõng cation, thöôøng laø
Mg2+ giöõa nhöõng lôùp nöôùc giöõa nhöõng taám. Do nhöõng cation naøy khoâng laø
thaønh phaàn caáu truùc chuùng coù theå trao ñoåi ñöôïc vôùi nhöõng cation caân baèng
ñieän tích khaùc döôùi nhöõng ñieàu kieän thích hôïp. Vermiculite coù khaû naêng
trao ñoåi cation lôùn nhaát trong taát caû caùc phyllosilicate.
Caáu truùc nöôùc – Mg2+ – nöôùc haàu nhö coù chieàu cao gioáng nhau vaø xaáp xæ
5 amstrong cuõng gioáng nhö tröôøng hôïp brucite. Nhöõng taám gioáng talc cuûa
chlorite vaø vermiculite ñöôïc phaân bieät vì theá qua nhöõng khoaûng caùch
töông töï maëc duø caáu truùc giöõa nhöõng taám cuûa vermiculite keùm xít chaët
hôn , keùm cöùng hôn vaø thöôøng khoâng ñeàu ñaën baèng. Vermiculite haàu nhö
meàm nhö talc, nhöng söï taùch caùc lôùp bò caûn trôû bôûi söï huùt cuûa nhöõng taám
ñoái nhau ñeán cation trao ñoåi coäng theâm vôùi lieân keát hydro cuûa nhöõng lôùp
nöôùc ñònh höôùng ñeán beà maët taám trong khi taïo nhöõng lôùp hydrat hoaù xung
quanh nhöõng cation naøy. Tuy nhieân, khi nung nhanh ñeán nhieät ñoä cao
nhieät ñoä cao nöôùc giöõa caùc lôùp bay hôi vaø nhöõng lôùp gioáng talc taùch rieâng
ra keát quaû taïo ra chaát coù tæ troïng thaáp, ñoä xoáp cao, nhöõng haït coù hình daïng
deït. H16
MICA
Haàu heát caùc vermiculite ñöôïc taïo thaønh töø biotite – moät mica
trioctahedral chöùa söï thay theá ñaùng keå Mg2+ bôûi Fe2+. Biotite rieâng noù
khoâng ñöôïc saûn xuaát nhö moät khoaùng trong thöông maïi coâng nghieäp.
Phlogopite moät mica trioctahedral vôùi söï thay theá cation baùt dieän ít, coù
saün trong thöông maïi nhöng muscovite dioctahedral haàu nhö thöôøng söû
duïng mica. Taát caû nhöõng mica coù caáu truùc talc hoaëc pyrophyllitie vaø theo
ñoù ñöôïc ñaëc tröng bôûi nhöõng haït deït hoaëc daïng taám moûng. Ñoái vôùi caû hai:
muscovite vaø phlogopite coù moät vaøi söï thay theá OH- vôùi F- vaø khoaûng moät
trong moãi 4 töù dieän Si4+ ñöôïc thay theá bôûi Al3+. Söï maát caân baúng ñieän tích
toång ñöôïc buø tröø phaàn lôùn laø bôûi cation K+ chieám vò trí loã hôû luïc giaùc ñoái
dieän (xem hình) trong nhöõng lôùp töù dieän Si cuûa nhöõng taám gaàn keà.
Thöôøng khoâng coù nöôùc hoaëc raát ít giöõa nhöõng taám mica. Mica deã daøng
taùch lôùp do söï lieân keát yeáu cuûa ioân hoaù trò 1. caáu truùc cuûa muscovite ñöôïc
moâ taû ôû hình 17.
SMECTITE CLAY
Töông töï nhö mica smectite clay (thöôøng ñöôïc goïi laø betonite) coù caáu truùc
talc hoaëc pyrophyllite. Montmorillonite, moät smectite phoå bieán haøm löôïng
Al cao, coù theå ñöôïc ñaëc tröng bôûi caáu truùc tinh theå pyrophyllite vôùi moät
löôïng nhoû Al3+ baùt dieän ñöôïc thay theá bôûi Mg2+. Söï maát caân baèng ñieän
tích chung ñöôïc buø tröø bôûi nhöõng cation trao ñoåi thöôøng laø Na+ hoaëc Ca2+,
giöõa nhöõng lôùp. Ngoaøi nhöõng ioân trao ñoåi naøy, nöôùc ñònh höôùng töông töï
nhö tröôøng hôïp vermiculite, chieám khoâng gian giöõa nhöõng taám. Khi ioân
trao ñoåi laø Ca2+, coù hai lôùp nöôùc nhö trong vermiculite, con vôùi Na+ chæ coù
moät lôùp nöôùc. Hình 18 moâ taû caáu truùc cuûa montmorillonite. Khaùc vôùi
vermiculite caáu truùc tinh theå cuûa smectite ñieàu tieát nhöõng lôùp nöôùc boå
sung giöûa nhöõng lôùp, do maät ñoä ioân trao ñoåi thaáp hôn cuûa noù. Ñieàu naøy
cho pheùp söï phan lôùp do nöôùc. Khi nhuùng vaøo nöôùc smectite Na+ huùt ñuû
nöôùc boå sung ñeå thaéng luïc huùt yeáu giöõa taám – taám keát quaû cuoái cuøng laø
nhöõng taám taùch heát ra. Smectite Na+ vì theá ñöôïc söû duïng nhö taùc nhaân
ñieàu khieån löu bieán do taïo thaønh trong nöôùc caáu truùc keo nhöõng haït taùch
lôùp. Smectite Ca2+ cuõng tröông nôû leân khi haáp thuï nöôùc giöõa nhöõng taám
nhöng khoâng coù söï taùch lôùp hoaøn toaøn do hieäu öùng lieân keát maïnh hôn cuûa
nhöõng cation hoaù trò 2. smectite cuõng coù theå haáp thuï nhöõng chaát loûng phaân
cöïc khoâng phaûi nöôùc vaø seõ ñieàu tieát nhöõng cation höõu cô trong vieäc trao
ñoåi ñoái vôùi nhöõng cation rieâng cuûa chuùng. Ñieàu naøy cho pheùp söû duïng nhö
nhöõng chaát haáp thuï vaø nhö taùc nhaân löu bieán trong nhöõng heä khoâng phaûi
nöôùc.
Saponite – moät smectite Mg cao, caáu truùc töông töï nhö talc nhöng vôùi söï
thay theá coù giôùi haïn Si4+ bôûi ioân Al3+, trong khi hectonite coù caáu truùc talc
nhöng vôùi söï thay theá coù giôùi haïn ioân Mg2+ baùt dieän bôûi Li+ vaø OH- bôûi F-.
nhö trong montmorillonite caân baèng ñieän tích ñöôïc thöïc hieän bôûi Na+ vaø
Ca2+ cö nguï cuøng vôùi nöôùc ñònh höôùng trong khoâng gian giöõa nhöõng taám.
Saponite vaø hectonite coù nhöõng tính chaát nhö tröông phình, trao ñoåi ioân,
haáp thuï töông töï nhö montmorillonite.
9 trang
28/04/2022
3520
Bạn đang xem tài liệu "Tài liệu Cấu trúc vật liệu Silicat", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tai_lieu_cau_truc_vat_lieu_silicat.doc
