Цеолиты это минералы алюмосиликаты, в состав которых входит вода (цеолитная вода), эта вода не меняет состав этих минералов, а лишь только изменяет их физические свойства.
Что такое минералы алюмосиликаты , содержащие Н2О (цеолиты)
Цеолиты получили название благодаря способности вспучиваться перед паяльной трубкой (от Греческого слово зео — вскипаю и литос — камень).
Эти минералы содержат так называемую цеолитную воду , которую минерал может легко отдавать , не изменяя своей структуры.
В отличие от кристаллизационной воды , выделение которой при нагревании нарушает структуру минерала.
Наличие цеолитной воды обусловлено особенностями структуры цеолитов.
Основу ее слагают кольца из тетраэдров, крупные пустоты между которыми соединены довольно широкими каналами.
Цеолитная вода находится в пустотах: при нагревании цеолиты постепенно теряют ее через каналы, сохраняя объем и соответственно изменяя лишь плотность и оптические константы (показатель преломления, угол оптических осей).
Обезвоженный цеолит в соответствующих условиях вновь поглощает потерянную воду и восстанавливает прежние физические свойства.
Характерной особенностью цеолитов является их способность к катион-ному обмену путем диффузии. Так, Са и Na могут обмениваться с катионами К, Mg, Fe2+, находящимися в водных растворах, или даже с анионами (например, Na натролита может замещаться SO4).
Способность катионного обмена в цеолитах также определяется особенностями структуры. После выделения воды каналы остаются открытыми и создают благоприятные условия для диффузии.
Обезвоженные цеолиты могут поглощать не только воду, но и различные органические вещества (этиловый спирт, сероуглерод, некоторые красители), не нарушая своей структуры, а изменяя только некоторые физические свойства.
С химической точки зрения цеолиты представляют собой водные алюмосиликаты Са и Na, частично Ва, Sr, К редко Mg и Мn.
Цеолиты
Кристаллизуются в низших сингониях, причем все они, за исключением шабазита (тригональная сингония) и натролита (ромбическая сингония).
Принадлежат к призматическому виду симметрии моноклинной сингонии.
Для цеолитов очень характерна четко выраженная способность к мимитезии, т. е. приближение по внешней форме к кристаллам с высшей симметрией.
Физические свойства
Обычно цеолиты бесцветные или белого цвета, иногда они окрашены в другие цвета (красные гейландиты , красноватые десмины и шабазиты).
Блеск цеолитов стеклянный, иногда перламутровый, слегка мерцающий (особенно на плоскостях спайности)
Спайность средняя по (010) (десмин, гейландит), по (001) (гармотом, шабазит) и по (110) (натролит).
Твердость по сравнению с другими каркас алюмосиликатами несколько занижена, колеблется от 3,5 до 4,5 (поднимается до 5,0 у шабазита и 5,5 у натролита). Плотность — 2,1—2,5.
Показатели преломления и двупреломления довольно низкие (табл. ).
Оптические свойства цеолитов
| Минерал | nm | np | ng — nр или ng — nm |
| Натролит | 1,485—1,493 | 1,473—1,480 | 1,473—1,480 |
| Гармотом | 1,508 | 1,505 | 1,473—1,480 |
| Шабазит | 1,480—1,490 | 1,478—1,485 | 1,503 |
| Гейландит | 1,505 | 1,499 | 1,498 |
| Десмин | 1,500 | 1,498 | 1,494 |
Как определить натролит
Диагностические признаки натролита — оптические свойства и химический состав; шабазита — ромбоэдрические кристаллы и спайность по ромбоэдру.
Гейландита — пластинчатый облик кристаллов, совершенная спайность, обусловливающая перламутровый отлив; лесмина — сноповидные формы агрегатов.
Гармотома — двойники с крестообразным сечением.
Главные линии на рентгенограммах: 6,7; 5,7; 2,82 (для натролита); 9,3; 4,35; 2,93 (для шабазита); 9,8; 8,5; 3,98 (для гейландита); 9,05; 4,03; 3,00 (для десмина); 8,11; 7,16; 6,25 (для гармотома).
Применение паяльной трубки: плавятся по-разному.
Разлагаются в соляной кислоте НСl с выделением студенистого слизистого или порошковатого SiО2.
Образование
Цеолиты образуются главным образом из горячих и холодных вод. В первом случае они возникают при застывании вулканических пород, выходящих на поверхность со значительным количеством воды.
В вулканических породах благодаря выделению паров и газов возникает много пустот, в которых и выделяются цеолиты, образуя сферолиты или просто выстилая стенки пустот.
Этот процесс происходит в последние гидротермальные стадии застывания магмы. Цеолиты здесь обычно находятся в ассоциации с кальцитом, доломитом, гидрослюдами и кварцем.
При образовании цеолитов наблюдается некоторая последовательность, заключающаяся в том, что сначала выделяются цеолиты, бедные водой и богатые кремнеземом, а потом — цеолиты, богатые водой и бедные кремнеземом.
В нефелиновых породах в последние стадии гидротермального процесса наблюдается превращение нефелина в цеолиты, в частности в натролит (так называемый шпреуштейн.)
При экзогенных процессах цеолиты возникают за счет изменения алюмосиликатов или природного стекла. Образование цеолитов иногда имеет место в почвах.
Месторождения
Скопления цеолитов связаны главным образом с вулканическими породами.
Месторождения их находятся в Забайкалье (окрестности Усть-Кяхты), на Кавказе в Восточной Сибири, в районе Кара-Дага в Крыму, в Закарпатье, на Волыни и в некоторых других местах Украинской кристаллической полосы.
Кроме того, следует отметить развитие гармотома в рудных свинцово-цинковых жилах Гарца и Шотландии.
Разрушение. На земной поверхности цеолиты неустойчивы. Более сложные цеолиты, содержащие вместе Са, Na.
А также К, переходят в цеолиты чисто натриевые или чисто кальциевые и в конце концов превращаются в хлорит, пренит и монтмориллонит.
Этому процессу способствует возможность катионного обмена. Иногда наблюдается каолинитизация цеолитов.
Применение
Имеют только искусственные цеолиты, используемые как водоочистители. Соответственно структурным особенностям среди цеолитов мы выделяем три группы: натролита, шабазита и гейландита — филлипсита.
На основании различной прочности связей между тетраэдрами в каркасе все цеолиты можно разделить на три подгруппы: одномерные (волокнистые), трехмерные (изометрические) и двумерные (пластинчатые).
К одномерным цеолитам принадлежат такие, у которых каркасная структура состоит из четверных колец Al2Si2O10 (рис. ), соединяющихся при помощи пятого атома Si в цепочки, параллельные оси с.
Между собой цепочки связаны тетраэдрами соседних колец. В продольных полостях между цепочками размещаются катионы Na, Са и Ва и молекулы Н2О.