沸石
是沸石族礦物的總稱,是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦物。按沸石礦物特征分為架狀、片狀、纖維狀及未分類四種,按孔道體系特征分為一維、二維、三維體系。任何沸石都由硅氧四面體和鋁氧四面體組成。四面體只能以頂點相連,即共用一個氧原子,而不能“邊”或“面”相連。鋁氧四面體本身不能相連,其間至少有一個硅氧四面體。而硅氧四面體可以直接相連。硅氧四面體中的硅,可被鋁原子置換而構成鋁氧四面體。但鋁原子是三價的,所以在鋁氧四面體中,有一個氧原子的電價沒有得到中和,而產(chǎn)生電荷不平衡,使整個鋁氧四面體帶負電。為了保持中性,必須有帶正電的離子來抵消,一般是由堿金屬和堿土金屬離子來補償,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金屬離子。由于沸石具有獨特的內(nèi)部結構和結晶化學性質(zhì),因而使沸石擁有多種可供工農(nóng)業(yè)利用的特性。 世界上已發(fā)現(xiàn)的天然沸石一般為淺灰色,有時為肉紅色。拿在手上明顯感到比一般石頭輕,這是因為沸石內(nèi)部充滿了細微的孔穴和通道,比蜂房要復雜得多。假如把沸石比作旅館,那么1立方微米的這種“超級旅館”內(nèi)竟有100萬個“房間”!的這些房間能根據(jù)“旅客”(分子和離子)的性別、高矮、胖瘦、嗜好的不同自動開門或擋駕,絕對不會讓“胖子”到“瘦子”的房間去,也不會使高個子與矮個子同住一室。根據(jù)沸石的這一特性,人們用它來篩選分子,獲得很好的效果。這對在工業(yè)廢液中回收銅、鉛、鎘、鎳、鉬等金屬微粒具有特別重要的意義。 沸石具有吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等性能,因此被廣泛用作吸附劑、離子交換劑和催化劑,也可用于氣體的干燥、凈化和污水處理等方面。沸石還具有“營養(yǎng)”價值。在飼料中添加5%的沸石粉,能使禽畜生長加快,體壯肉鮮,產(chǎn)蛋率高。 由于沸石的多孔性硅酸鹽性質(zhì),小孔中存有一定量的空氣,常被用于防暴沸。在加熱時,小孔內(nèi)的空氣逸出,起到了氣化核的作用,小氣泡很容易在其邊角上形成。
先說成因: 對過熱液體繼續(xù)加熱,會驟然而劇烈地發(fā)生沸騰現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱為“暴沸”。或叫作“崩沸”。過熱是亞穩(wěn)狀態(tài)。由于過熱液體內(nèi)部的漲落現(xiàn)象,某些地方具有足夠高的能量的分子,可以彼此推開而形成極小的氣泡。當過熱的液體溫度遠高于沸點時,小氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓就比外界的壓強高,于是氣泡迅速增長而膨脹,以至由于破裂引起工業(yè)容器的。液體之所以發(fā)生過熱的原因是液體里缺乏形成氣泡的核心。為了清除在蒸餾過程中的過熱現(xiàn)象和保證沸騰的平穩(wěn)狀態(tài),常加沸石,或一端封口的毛細管,因為它們都能防止加熱時的暴沸現(xiàn)象,把它們稱做止暴劑又叫助沸劑,值得注意的是,不能在液體沸騰時,加入止暴劑,不能用已使用過的止暴劑。簡單說就是因為加熱時燒杯中的液體會向上沖,從而造成了一個個冒出來的“噴泉”,劇烈時甚至會濺出傷人,而沸石能夠有效的阻止液體的向上沖,使加熱時液體能夠保持平穩(wěn)。
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結構特點
沸石
沸石有很多種,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的就有36種。它們的共同特點就是具有架狀結構,就是說在它們的晶體內(nèi),分子像搭架子似地連在一起,中間形成很多空腔。因為在這些空腔里還存在很多水分子,因此它們是含水礦物。這些水分在遇到高溫時會排出來,比如用火焰去燒時,大多數(shù)沸石便會膨脹發(fā)泡,像是沸騰一般。沸石的名字就是因此而來。不同的沸石具有不同的形態(tài),如方沸石和菱沸石一般為軸狀晶體,片沸石和輝沸石則呈板狀,絲光沸石又成了針狀或纖維狀等等。各種沸石如果內(nèi)部純凈的話,它們應該是無色或白色,但是如果內(nèi)部混入了其他雜質(zhì),便會顯出各種淺淺的顏色來。沸石還具有玻璃樣的光澤。我們知道沸石中的水分可以跑出來,但這并不會破壞沸石內(nèi)部的晶體結構。因此,它還可以再重新吸收水或其他液體。于是,這也成了人們利用沸石的一個特點。我們可以用沸石來分離煉油時產(chǎn)生的一些物質(zhì),可以讓它使空氣變得干燥,可以讓它吸附某些污染物,凈化和干燥酒精等等。沸石礦物有很廣的分布。特別多見于由火山碎屑形成的沉積巖石中。在土壤中也有發(fā)現(xiàn)。