5. Полиморфизм и его генетическое значение.

Полиморфизм - пребразование структуры химического соединения без изменения его химического состава под влиянием внешних условий ( T, Р, Еh, рН).

Минералы одного и того же состава, но разной структуры - полиморфные модификации (от лат. "поли" - много, "морфо" - форма) - относятся к разным минеральным видам. Каждая модификация устойчива при определенных термодинамических параметрах. С изменением условий происходит переход одной модификации в другую. Различают переходы двух видов: обратимые - энантиотропные (различные модификации SiO₂: кварц- тридимит-кристобалит) и необратимые - монотропные (модификации С: графит - алмаз). Если такой переход осуществляется с сохранением формы кристаллов первичного минерала, то образуются псевдоморфозы. Одной из разновидностейполиморфизма является политипия - сдвиг или поворот идентичных двумерных слоев, приводящий к образованию структурных разновидностей.

Наиболее ярким примером в этом отношении является диморфизм природного углерода, кристаллизующегося в зависимости от условий либо в виде алмаза (кубическая сингония), либо в виде графита (гексагональная сингония), очень сильно отличающихся друг от друга по физическим свойствам, несмотря на тождество состава. При нагревании без доступа кислорода кристаллическая структура алмаза при температуре выше 3000° при атмосферном давлении перестраивается в более устойчивую (стабильную) в этих условиях структуру графита. Обратный переход графита в алмаз не устанавливается.

6. Образование гидрогелей, особенности их химического состава. Преобразование гелей.

Гидрозоли наиболее просто могут быть получены механически, путем тонкого распыления тем или иным путем вещества до размеров дисперсной фазы в воде. (в природе – истирание ГП движущими силами).

Гидрогели в природных условиях часто образуются из гидрозолей путем свертывания (коагуляции), выражающегося в образовании сгустков в водной среде. Процесс коагуляции наступает только в том случае, когда дисперсные частички теряют свой заряд, становясь электрически нейтральными. В этом случае исчезают силы отталкивания частиц друг от друга, происходит соединение частиц в более крупные тельца, называемые полиионами, с последующим оседанием их под действием силы тяжести.

В области биосферы широко распространены гели органического происхождения. Образование гелей в ряде случаев связано с жизнедеятельностью бактерий. Например, установлено, что так называемые железобактерии, перерабатывая илистые озерные осадки, постепенно отлагают коллоидные гидроокислы железа (лимонит).

Коллоиды, в которых дисперсные частички обладают способностью облекаться с поверхности слоем молекул воды, называют гидрофильными, а в противном случае - гидрофобными. Гидрофильные коллоиды по сравнению с гидрофобными значительно труднее подвергаются коагуляции. В случае коагуляции гидрофильных коллоидов обычно образуются клееподобные гелевые осадки.

Из гидрофобных же коллоидных растворов чаще всего образуются гели в виде порошковатых и хлопьевидных масс.

Гели, особенно те, что возникают из гидрофильных коллоидов, с течением времени легко теряют воду, т.е. подвергаются дегидратации. Богатые водой гидрогели в момент возникновения обладают почти жидкой консистенцией. По мере испарения дисперсионной среды при стоянии на воздухе они становятся более упругими и, наконец, твердыми и хрупкими. Однако полностью вода может быть удалена лишь путем прокаливания.

Некоторые гели при прибавлении дисперсионной среды способны не только набухать (подобно желатину), но и вновь переходить в золи. Этот процесс превращения гелей в золи называется пептизацией. Такие гели носят название обратимых и широко представлены среди органического мира. Зато почти все неорганические коллоидные образования принадлежат к числу необратимых, т. е. не переходящих в золь, гелей.

Явление адсорбции в гелях, разумеется, сохраняет свое значение. При этом во многих случаях имеет место селективная, т. е. избирательная, адсорбция. Например, глинистые вещества обладают способностью адсорбировать преимущественно катионы калия и радиоактивных элементов, а гель двуокиси марганца - катионы Ba, Li, К (но не адсорбирует анионов) и т. д.

Гидрогели, образующиеся в результате коагуляции, с течением времени подвергаются постепенному изменению их состава и строения. Это изменение прежде всего выражается в том, что вещество постепенно теряет воду, т. е. подвергается дегидратации (обезвоживанию).

Таковы, например, гидрогели кремнезема - опалы. Богатые водой гидрогели кремнезема имеют консистенцию полужидких масс-студней. При постепенной потере воды они становятся все более и более твердыми. Эти образования характеризуются незаметной на глаз и под микроскопом тончайшей пористостью. Остающаяся в них вода может быть удалена лишь при нагревании.

В случае сильного проявления дегидратации в богатых водой гелях возникает заметная на глаз пористость, а иногда наблюдается сморщивание массы или появление характерных трещин усыхания в виде сеток подобно тому, как это часто бывает при высыхании грязи в лужах.