Модифікаційні перетворення кремнезему

Сполукою, побудованою тільки з тетраедрів [SiO₄], є кремнезем SiO _2. .Він має ряд модифікацій (кварц, тридиміт, кристобаліт),поліморфні перетворення яких впливають на хід технологічного процесу виробництва силікатних виробів та їх властивості (рис. 6.5).

–кварц –тридиміт-кристобалітрозплав

-кварц -тридиміт-кристобаліт

-тридиміт

Рис 6.4. Поліморфні перетворення кремнезему

Ці модифікації розрізняються способом сполучення тетраедрів (рис.6.6):

– в кристобаліті () тетраедри сполучаються "інверсійно", через

центр інверсії;

– в тридиміті () – "дзеркально", тобто через площину симетрії;

– в кварці () – "по спіралі", завиваючись навколо осі 3-го порядку.

Рис. 6.5. Способи сполучення тетраедрів у різних модифікаціях кремнезему

Структура -кварцу (тригональна сингонія) утворена безкінцевими спіралями з незамкнених шестерних кілець тетраедрів [SiO₄], що лежать в трьох шарах на різних висотах. Кут нахилу між двома сусідніми тетраедрами складає 150°. В залежності від напрямку закручування спіралі розрізняють дві форми кварцу – ліву та праву. Структура -кварцу (гексагональна сингонія) представляє собою дещо скривлену структуру-кварцу.

-тридиміт (гексагональна сингонія) має структуру у вигляді просторового каркасу з необмеженого числа плоских гексагональних сіток з тетраедрів [SiO₄] з кутом зв'язку Si-O-Si 180°. Оскільки кожні дві сітки повторюються, то виникає двохшарова структура. Характер зв'язку в т -тридиміті обумовлює крупну елементарну комірку з менш щільною в порівнянні з кварцем упаковкою (що обумовлює і меншу щільність тридиміту). Структури-та-тридиміту представляють собою дещо скривлену структуру-тридиміту. Гексагональна комірка останнього вміщує 4 молекули SiO₂.

Структура -кристобаліту (кубічна сингонія) побудована з гексагональних плоских сіток тетраедрів [SiO₄], кут зв'язку Si-O-Si 180°, -кристобаліт має кубічну елементарну комірку, яка вміщує 8 молекул SiO₂. Подібну, але дещо скривлену структуру має -кристобаліт.

При перетворенні -кварцу в-кристобаліт через-тридиміт має місце глибока структурна перебудова, яка супроводжується значним збільшенням параметрів елементарної комірки; при цьому об'єм матеріалу збільшується на 15% і відповідно проходить зменшення щільності (d_{β-кварцю} = 2,65 г/см³, d_{α-кварцю} = 2,52 г/см ³ , d_{α-тридиміту} =2,23г/см³, d_{α-кристобаліту} =2,22г/см³).

Список літератури

1. Куровець М.І. Кристалографія і мінералогія. – Львів, 1996. – 216с.

2. Торопов Н.А., Булак Л.Н. Кристаллография и минералогия. – Л.: Стройиздат, 1972. – 503 с.

3. Шаскольская М.П. Кристаллография. – М.: Высш. шк., 1984. – 375с.

4. Лось М.М. Кристаллография и минералогия. – Новочеркасск, 1986. –188с.

5. Попов Г.М., Шафрановский И.И. Кристаллография. – М.: Высш. шк., 1972. – 352с.

6. Шафрановский И.И., Алявдин В.Ф. Краткий курс кристаллографии. –М.: Высш. шк., 1984. –119с.

ЗМІСТ

1. Симетрія кристалів та їх класифікація 4

2. Прості форми та їх комбінації в кристалах різних сингоній 10

3. Установка кристалів. Кристалографічні символи 17

4. Стереографічні проекції кристалів 26

5. Вивчення просторової решітки 28

6. Вивчення кристалічних структур силікатів 34

34