Цеолиты

[от греч. ξέω (хео) — вскипать; по поведению перед паяльной трубкой] — группа минералов, водные алюмосиликаты щелочей и щёлочноземельных металлов.

  • Структура: каркас из тетраэдров [(Si,Al)O₄]⁻, отрицательные заряды сбалансированы главным образом ионами Ca, Na и K.
  • Свойства: каркас сходен с каркасом полевых шпатов и фельдшпатоидов, но более открыт — содержит крупные полости и каналы. Благодаря этой особенности цеолиты обладают способностью к обмену ионами и к абсорбции молекул.
  • Абсорбция: волокнистые цеолиты, например томсонит, способны абсорбировать этиловый и изопропиловый спирт. В каналах цеолитов присутствуют молекулы воды, удаляемые при нагревании без разрушения связей каркаса (так называемая цеолитная вода).
  • Дегидратация: дегидратированные цеолиты способны абсорбировать вместо воды другие вещества: аммоний, спирт, NO₂, H₂S и т. д.
  • Молекулярные сита: размеры каналов у многих цеолитов достаточно велики, чтобы в них проникали органические молекулы и катионы. На этой особенности основано применение цеолитов как молекулярных сит. Каждый минерал из группы цеолитов характеризуется своим пределом размеров ионов и молекул, которые могут через них проникать. Минимальный диаметр наиболее широкого канала составляет от 3,2 Å (гармотом, филлипсит) до 9 Å (фоязит).
  • Изоморфизм: в цеолитах может осуществляться замещение типа Ca ↔︎ 2 (Na, K); однако изоморфизм между Ca и Na проявляется ограниченно.

Группы цеолитов (по структурным и морфологическим особенностям):

  • Группа натролита: мезолит, сколецит, томсонит, гоннардит, эдингтонит, маунтинит, родзит. Связи тетраэдров более прочны в одном направлении, что обусловливает их волокнистый габитус и соответствующую спайность.

  • Группа гейландита: стильбит, эпистильбит, дакиардит, брюстерит, феррьерит, клиноптилолит. Связи прочны в одной плоскости, что обусловливает их пластинчатый габитус и спайность в одной плоскости.

  • Группа с одинаковой прочностью связей тетраэдров во всех направлениях: гармотом, филлипсит, шабазит, гмелинит, левин, фоязит, эрионит (?).

  • Группа минералов с химическим составом и свойствами, позволяющими отнести их к цеолитам, но структура которых не изучена: ломонтит–леонгардит, морденит, жисмондин, ашкрофтин, югаваралит.

  • Физические свойства: чистые цеолиты бесцветны, однако они часто окрашены тонкорассеянными включениями. Твёрдость — 3,5–5,5. Удельный вес — от 2 до 2,3; у барийсодержащих цеолитов — 2,5–2,8. Светопреломление — 1,47–1,52. Двупреломление — 0–0,015.

  • Происхождение: для цеолитов типично образование в полостях основных эффузивных пород, также в гидротермальных продуктах поздних стадий. Ими замещаются полевые шпаты, нефелин и др. В осадочных породах известны аутигенные цеолиты.

  • Применение: в последнее время в зарубежной и в отечественной технике широко распространились синтетические цеолиты — весьма эффективные сорбенты, молекулярные сита, обладающие исключительно высокой избирательностью абсорбции.

А. И. Пертель