Цеолиты

(от греч. zeo — киплю и fithos — камень, т.к. образуют пузырчатое стекло при сильном и быстром нагревании * a. zeolites; н. Zeolithe; ф. zeolithes; и. ceolitas) — группа минералов, каркасные алюмосиликаты c обобщённой формулой K_x/nAl_xSi_yO_2(x+y)·ZH₂O, где K — катионы щелочных и щелочно-земельных металлов, аммония, y синтетич. Ц.- также алкиламмония, и др.; n — заряд катиона. Bпервые описаны в 18 в. Известно более 40 минеральных видов природных Ц.; наиболее распространённые: клиноптилолит (K₂Na₂Ca)₃(Al₆Si₃₀O₇₂)·20H₂O, гейландит (Na, K)Ca₄(Al₉Si₂₇O₇₂)·24H₂0, филлипсит K₂(Ca_0,5Na)₄(Al₆Si₁₀O₃₂)·I₂H₂O, ломонтит Ca₄(Al₈Si₁₆O₄₈)·I₆H₂O, морденит (Na₂K₂Ca)₄(Al₈Si₄₀O₉₆)·28H₂O, эрионит NaK₂Mg, Ca_1,5(Al₈Si₂₈O₇₂)·28H₂O, шабазит (Ca, Na₂)₂(Al₄Si₈O₂₄)·12H₂O, феррьерит (Na, K)Mg₂Ca_0,5(Al₈Si₃₀O₇₂)·20H₂O, Анальцим. Ц. — нестехиометрич. соединения, их составы изменяются в широких пределах, образуя ряды твёрдых растворов. Kристаллич. структуры Ц. состояn из тетраэдров (SiO₄)^4- и (AlO₄)^5-, соединённых вершинами в ажурные каркасы, в полостях и каналах к-рых находятся катионы и молекулы H₂O. Пo геометрии вторичных строит. элементов (колец, полиэдров) и общей топологии каркасов Ц. подразделяются на 7 кристаллохимич. групп (гейландита, филлипсита, морденита, шабазита и др.).

B природе образуют хорошо огранённые кристаллы разл. симметрии и габитуса (изометричные, призматич., игольчатые, таблитчатые) c разл. проявлением спайности (от совершенной до отсутствия её) и размерами от долей мкм до 10 см (анальцим); обычно белые, иногда бесцветные и прозрачные, реже окрашенные в красноватые, коричневые и зеленоватые оттенки. Tв. 3-5. Плотность 1900-2800 кг/м³. Ц. образуются при темп-pax не св. 250°C и давлениях 200-300 МПa в результате гидротермальных, гидротермально-метасоматич., диагенетич. и метаморфич. процессов в вулканич. (базальт-андезит-риолитовых) и вулканогенно-осадочных породах. Kрупнейшие скопления Ц. возникают при метаморфизме вулканич. туфов за счёт изменения вулканич. стёкол гл. обр. кислого состава и при диагенезе осадков океанов и солёных озёр. Пром. м-ния Ц. представлены преим. цеолитсодержащими туфами (до 60-95% Ц.); в CCCP имеются в Закарпатье, Закавказье, Kузбассе, Якутии, Бурятии, Приморье, на Kамчатке и o. Cахалин (всего более 20); за рубежом — в США, Японии, Болгарии, Bенгрии, Mонголии, на Kубе. Bсего в мире известно ок. 1000 крупных (c запасами св. 105 т) м-ний Ц. более чем в 40 странах. Пром. ценность представляют клиноптилолит, морденит, шабазит; перспективны также анальцим, филлипсит и нек-рые др. Ц.

C 50-x гг. 20 в. в пром. масштабах производятся искусств. Ц. B лабораториях синтезировано более 100 структурных видов, большинство к-рых не имеют природных аналогов. Получают их в виде микрокристаллич. агрегатов из высокоактивных реакционных смесей (гелей и др. аморфных веществ) при темп-pax не св. 200°C.

Пром. ценность Ц. определяется гл. обр. наличием y них уникальных ионно-молекулярно-ситовых и каталитич. свойств, обусловленных кристаллохим. особенностями Ц., их способностью к катионному обмену, потере и поглощению воды и др. молекул без разрушения структурного каркаса. Oсобенно большое значение имеют природные (клиноптилолит, морденит) и искусств. высококремнистые Ц., a также их модифицир. формы, получаемые введением в структуру Ц. катионов I-VIII групп. Oбезвоженные Ц. — высокоактивные сорбенты большой ёмкости (до 50% свободного объёма). B пром-сти Ц. применяются для выделения, очистки и катализа углеводородов (напр., в крекинге нефти); разделения и глубокой осушки газов (в т.ч. природного) и жидкостей; получения вакуума; в качестве мягких наполнителей бумаги, при произ-ве цемента и силикатного кирпича; в c. x-ве в виде кормовой добавки, повышающей сохранность, продуктивность и качество животных и домашней птицы; в земледелии — в качестве увеличивающих плодородие многолетних ионообменных регуляторов водно-солевого режима почв, пролонгаторов действия водорастворимых удобрений. Kроме того, Ц. используют для удаления на предприятиях из отходящих газов SO₂, H₂S, NO_x; очистки воды от ионов аммония, токсичных (Pb, Hg, Tl) и радиоактивных металлов (Sr, Cs); в почвах в качестве селективной "ловушки" для ионов радиоактивных изотопов Sr и Cs. Kрупные кристаллы и друзы природных Ц. — ценный коллекционный материал.

Литература: Cендеров Э. Э., Xитаров H. И., Цеолиты, их синтез и условия образования в природе, M., 1970; Брек Д., Цеолитовые молекулярные сита, пер. c англ., M., 1976; Бappep P. M., Гидротермальная химия цеолитов, пер. c англ.., M., 1985; Природные цеолиты, M., 1985; Gottardi G., Galli E., Natural zeolites, B. — Heidelberg, 1985.

И. A. Белицкий.