╤╚╦╚╩└╥█

Московский Госуд рственный Горный Университет.

Ф культет ГЭМ.

Групп ГМО-4-93.

Орлов Алекс ндр.

1994 г.

РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ.

ТЕМА "СИЛИКАТЫ"

Природные силик ты обр зов лись в основном из р спл вленной

м гмы. Предполог ется, что при з твердев нии м гмы из нее

сн ч л выкрист ллизовыв лись силик ты, более бедные кремнеземом

-ортосилик ты,з тем после изр сходов ния к тионов выделялись

силик ты с высоким содерж нием кремнезем - полевые шп ты, слюды

и, н конец, чистый кремнезем.

Силик ты - сложные кремнекислородные соединения в виде минер лов

и горных пород, з ним ют определяющее место в сост ве земной

коры (80% по В.И.Верн дскому). А если доб вить природный оксид

кремния - кв рц, то кремнекислородные соединения обр зуют более

90% м ссы земной коры и пр ктически полностью сл г ют объем

Земли. Силик тные минер лы являются породообр зующими: т кие

горные породы, к к гр нит, б з льт, кв рцит, песч ник, полевой

шр т, глин , слюд и другие, сложены силик тными и люмо-

силик тными минер л ми. Абсолютное большинство силик тных

минер лов является твердыми крист ллическими тел ми, и только

незн чительное количество минер лов н ходится в морфном

состоянии (х лцедон, оп л, г т и др.)или в коллоидно-дисперсном

состоянии: глины, цеолиты, п лыгорскит и др.

К ждый минер л, к к извесно, обл д ет совокупностью физических и

химических свойств, которые всецело определяются его

крист ллической структурой и химическим сост вом.

Крист ллические структуры силик тов многообр зны, но основу

их сост вляют комбин ции томов с мых р спростр ненных элементов

- Si (кремния) и O (кислород ).

Координ тное число кремния 4. Т ким обр зом, к ждый том

кремния н ходится в окружении четырех томов кислород . Если

соединить центры томов кислород , то обр зуется простр нствен-

н я крист лическ я структур - тетр эдр, в центре которого

н ходится том кремния, соединенный с четырьмя том ми кислород

в вершин х. Т к я группировк н зыв ется кремнекислородным

р дик лом [SiO ] . Химическ я связь Si - O - Si н зыв ется

силокс новой, природ связи - ков лентн я, энергия связи Si - O

очень высок и р вняется 445 кДж/моль.

Поскольку устойчивое координ тное число кремния р вно 4,

силик тные структуры полимерны. Они предст влены р зличными

тип ми структур - островной, кольцевой, цепочечной или слоистой,

к рк сной.

Сост в и строение гл вных породообр зующих минер лов определяют

их свойств , следов тельно, и поведение в м ссив х горных

пород при р зличных мех нических, физических и физико-химческих

воздействиях в естественных условиях з лег ния и при проведении

горных р бот. Т ким обр зом, химия силик тов является одним из

гл вных моментов при проектиров нии и технологии проведения

горных р бот. Кроме того, многочисленные силик тные минер лы и

порды широко используются к к сырьевые м тери лы в р зличных

технологических производств х, н пример, в высокотемпер турных

процесс х (обжиг, спек ние, пл вление)

при производстве:

1) цемент (глины, к рбон ты, мергели);

2) гл зурий, стекол (полевые шп ты, пегм титы, нефелины, и другие

щелочные, в том цисле литиевые люмосилик ты,

циркон);

3) легких з полнителей и (вспучив ющиеся при

термоизоляционных порошков обжиге вермикулиты,

перлиты и т.д.);

4) огнеупоров, кер мических изделий (глины, к олины, силлим ниты,

циркон);

5) форстеритовых огнеупоров (дуниты, оливиновые минер лы, т льк,

сбестовые отходы);

6) ф рфор (глины, к олины и др.);

7) изоляторов (т льк);

8) к менных м тери лов (глины).

Групп силик тов используется без обжиг в к честве:

1) дсорбентов для очистки г зов и вод (бентонитовые глины, цеолиты);

2) компонент буровых р створов (бентонитовые высокодисперсные глины);

3) н полнителя при производстве бум ги, резины (к олины, т льк);

4) др гоценных к мней (изумруд, топ з, цветные турм лины, хризотил,

голубые кв м рины и др.).

Силик тные руды и минер лы используют для добычи мет ллов, их оксидов

и солей, т кже для извлецения Zi (лепидолит, сподумен),

CS (поллуцит), Be (берилл) и получения Ni (ревдинкит, г рниерит и др.)

и Zr (циркон).

┌─┬─────────────┬─────────────┬───────────────────────────────┬─────────────┐

│ │ Tип │Силик тные │ Минер лы │ │

│N│структуры │ группы ├───────────────────┬───────────┤ Свойств │

│ │ │(р дик лы) │ Формул │ Н зв ние │ │

├─┼─────────────┼─────────────┼───────────────────┼───────────┼─────────────┤

│1│Островной │[SiO ] │ Be [SiO ] │Фен кит │Х р ктерны │

│ │(ортосилик т)│ │ Mg [SiO ] │Форстерит │высокие │

│ │ │ │(Mg,Fe) [SiO ] │Оливин │темпер туры │

│ │ │ │ Zr[SiO ] │Циркон │пл вления, │

│ │ ├─────────────┼───────────────────┼───────────┤зн чительн я │

│ │ │[SiO ] - │Al O[SiO ] │Дистен │плотность │

│ │ │ нионы (F ,O │CaTiO[SiO ] │Тит нит │(выше3,2г/см)│

│ │ │OH )н ряду │Al (OH,F )[SiO ] │Топ з │и ч стот , │

│ │ │с к тион ми │3Mg [SiO ]Mg(OH,F) │Гумит │интенсивн я │

│ │ │мет ллов │ │ │окр ск . │

├─┼─────────────┼─────────────┼───────────────────┼───────────┼─────────────┤

│2│Кольцеоб - │[Si O ] │Na Ca [Si O ] │ --- │Те же, что и │

│ │р зный │ │Ca (OH) [Si O ] │ --- │для островных│

│ │ )2 тетр эдр │ │Sc [Si O ] │Тройтветит │структур │

│ │ │ │ │ │ │

│ │ ├─────────────┼───────────────────┼───────────┤ │

│ │б)3 тетр эдр │[Si O ] │Сa [Si O ] │Волл стонит│ │

│ │ │ │BaTi[Si O ] │Бенитоит │ │

│ │ │ │K Z [Si O ] │В деит │ │

│ │ ├─────────────┼───────────────────┼───────────┤ │

│ │в)4 тетр эдр │[Si O ] │Ba (Ti,Nb)[Si O ] │Б отит │ │

│ │ ├─────────────┼───────────────────┼───────────┤ │

│ │г)6 тетр эдр │[Si O ] │Al Be [Si O ] │Берилл │ │

│ │ │ │Cr [Si O ] 6H O │Диопт з │ │

├─┼─────────────┼─────────────┼───────────────────┼───────────┼─────────────┤

│3│Листовой │[Si O ] │Mg [Si O ](OH) │Т льк │М лопрочные │

│ │(слоист я │ │ └─┐ │хорошо р с- │

│ │ решетк ) │[Si O ] │Mg [Si O ](OH) Mg(OH)│Антигорит│щепляющиеся │

│ │ │ │ ┌─┘ │структуры с │

│ │ │ │Al (OH) [Si O ] │К олинит │совершенной │

│ │ │ │KAl [AlSi O ](OH) │Мусковит │сп йностью │

└─┴─────────────┴─────────────┴───────────────────┴───────────┴─────────────┘

┌─┬─────────────┬─────────────┬───────────────────┬───────────┬─────────────┐

│4│Цепочечный │[Si O ] │Mg [Si O ] │Энст тит │Невысок я t C│

│ │или ленточный│(пироксены) │Ca(Mg,Fe,Al)[Si O ]│Авгит │пл вления, │

│ │(бесконечные,│ │Ca(Mg)[Si O ] │Диопсид │плотность │

│ │одномерные │ │Li Al[Si O ] │Сподумен │(2,7 г/см ), │

│ │или двухмер- │ │Na Al[Si O ] │Ж деит │низк я │

│ │ные р дик лы)├─────────────┼───────────────────┼───────────┤твердость. │

│ │ │[Si O ] │Ca Mg [Si O ] │Тремолит │ │

│ │ │( мфиболы) │NaCa [Si O ] │Рогов я │ │

│ │ │ │ │обм нк │ │

│ │ │ │Mg [Si O ] 3Mg(OH) │Хризотил │