ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2020
Просмотров: 13855
Скачиваний: 112
Раздел IV. Окислы (оксиды)
371
железа Fe[OH]
3
, образующийся в первые моменты при гидролизе солей
этого металла, неустойчив и быстро подвергается обезвоживанию. Ион Fe
3+
в небольших количествах иногда входит лишь изоморфно в состав Al[ОН]
3
.
В гидратах алюминия также в виде изоморфной примеси присутствует Ga
3+
в значительно повышенных против кларка количествах.
ГИББСИТ
— Аl[ОН]
3
. Назван в честь минералога из США Д. Гиббса
(1776—1833). Впервые был установлен в XIX столетии на Урале. Сино
ним: гидраргиллит, от греч.
гидор
— вода и
аргиллос
— белая глина.
Химический состав.
Аl
2
О
3
— 65,4 %, Н
2
О — 34,6 %. В виде изоморф
ной примеси устанавливаются Fe
2
O
3
(до 2 %), а также Ga
2
O
3
(до 0,006 %).
Химические анализы часто обнаруживают почти полное совпадение со
става с теоретической формулой.
Сингония
моноклинная; призматический в. с.
L
2
PC
.
Пр. гр.
Р
2
1
/
п
(
С
2
2
h
).
a
0
= 8,624;
b
0
= 5,060;
с
0
= 9,700,
β =
94°34
′
.
Кристаллическая структура
слоистая, близкая к искаженной структуре брусита. Некоторые особен
ности ее обусловлены тем, что ион алюминия по сравнению с ионом маг
ния обладает большим зарядом и меньшей величиной ионного радиуса.
В гиббсите, так же как и в брусите, каждая пачка состоит из двух слоев
плотно упакованных гидроксильных ионов, между которыми располага
ется слой катионов Аl
3+
(рис. 197). Так как заряд иона алюминия больше,
чем заряд иона магния, то для нейтрализации отрицательного заряда гид
роксильных ионов требуется меньшее число катионов Al
3+
. Поэтому ка
тионы Аl
3+
занимают не все октаэдрические пустоты между слоями ОН,
как это имеет место в брусите, а только две трети их.
В связи с этим ионы Аl
3+
располагаются не в виде центрированных гек
сагонов, как в структуре брусита, а по корундовому мотиву в виде простых
Рис. 197.
Кристаллическая структура гиббсита
Описательная часть
372
шестиугольников (ср. расположение черных точек на рис. 196 и 197). Если
оконтурить такой шестиугольник, то легко видеть, что на него в пачке струк
туры брусита приходится шесть гидроксильных ионов и три полных иона
Mg
2+
(один центральный ион плюс шесть периферических, каждый по
2
/
6
валентности), т. е. формула гексагона будет Mg
3
[OH]
6
. Для структуры же
гиббсита, при том же числе гидроксильных ионов, в формуле гексагона
будет только два иона Аl
3+
, т. е. она будет иметь вид Аl
2
[ОН]
6
. Различие
заключается также в способе сочленения пачек друг с другом: в то время
как в структуре брусита каждый ион [ОН]
1–
приурочивается к центру между
тремя ионами [ОН]
1–
следующего слоя, в структуре гиббсита каждый ион
[ОН]
1–
одного слоя противостоит каждому иону [ОН]
1–
следующего слоя
(см. правые части рис. 196 и 197).
Облик кристаллов
шестиугольнотаблитчатый (рис.
198). Распространены сложные двойниковые сростки по не
скольким законам, обычно по (100) и (110). Чаще наблюда
ется в лучистолистовых агрегатах, иногда в виде сфероли
товых корок или в виде бобовидных или шаровидных
конкреций. В главной же своей массе на земной поверхнос
ти распространен в тонкочешуйчатых или скрытокристаллических массах.
Цвет
гиббсита белый или он слабо окрашен в сероватый, зеленова
тый и красноватый оттенки. Блеск стеклянный, на плоскостях спайнос
ти перламутровый.
Ng =
1,587,
Nm
= 1,566 и
Np =
1,566.
Твердость
2,5–3,5.
Спайность
весьма совершенная по базопинакоиду
{001}.
Уд. вес
2,43.
Прочие свойства.
При нагревании сначала превраща
ется в бёмит — AlOOH, затем, при прокаливании до 950 °С, в
γ
Аl
2
О
3
(ку
бической структуры типа шпинели).
Диагностические признаки
. Для гиббсита характерными признака
ми являются следующие: весьма совершенная спайность, стеклянный
блеск и малый удельный вес. От похожего на него диаспора отличается
по твердости (у диаспора 6–7). От слюды отличается по удельному весу
и оптическим свойствам (слюды оптически отрицательны).
П. п. тр. не плавится; выделяя ОН, белеет и становится непрозрачным. Гид
роксил при этом теряется в два этапа: 1) при температуре 196–202° (превра
щение в бёмит); 2) при температуре 510 °С (дальнейшая дегидратация). Про
каленный, будучи смочен раствором Co, окрашивается в яркосиний цвет. Как
и гидраты других металлов, переходит в раствор в солянокислой вытяжке.
Происхождение и месторождения
. Образуется при разложении
и гидролизе алюминийсодержащих силикатов отчасти при
гидротермаль'
ных
процессах (при сравнительно низких температурах), но главным об
разом при
экзогенных
процессах выветривания, и притом преимуществен
но в условиях жаркого климата в тропических и субтропических странах.
Гиббсит гидротермального происхождения встречается сравнитель
но редко и в очень небольших количествах. Он наблюдается в некоторых
Рис. 198.
Кристалл
гиббсита
Раздел IV. Окислы (оксиды)
373
эндогенных месторождениях как один из последних минералов, образо
вавшихся из низкотемпературных гидротермальных растворов.
При процессах выветривания в жарких странах гидраты глинозема,
в том числе и гиббсит, образуются обычно совместно с гидратами железа.
Гиббсит в значительно больших количествах присутствует в так называ
емых
латеритах
1
, т. е. продуктах выветривания, широко распространен
ных в пределах современных тропических стран в виде покрова на корен
ных горных породах и состоящих в основном из гидроокислов, содержащих
Fe
2
O
3
и в меньшей степени Аl
2
О
3
и SiO
2
. Он наблюдается и в
бокситах
,
состоящих преимущественно из гидратов Al и образующихся также
оса'
дочным
путем в водных бассейнах, очевидно, при размыве коры выветри
вания горных пород.
Образование бокситов для ряда месторождений приписывают также
процессам разложения известняков и доломитов в экзогенных условиях,
допуская, что глинистые остатки от выщелачивания могли в щелочной
среде подвергаться дальнейшему разложению с выносом освободивше
гося кремнезема.
При процессах регионального метаморфизма гиббсит, обезвоживаясь,
переходит в диаспор, а в более глубинных условиях — в корунд (наждак)
или, в присутствии SiO
2
, — в силикаты алюминия, или алюмосиликаты.
Как спутник диаспора гиббсит установлен в месторождениях боксита
в
Тихвинском
районе Ленинградской области и в других местах. Кристал
лы гиббсита до 5 см в поперечнике, имеющие минералогическое значе
ние, были встречены среди гидротермальных образований в
Шишимских
и
Назямских
горах в Златоустовском районе (Ю. Урал) среди метамор
фических сланцев, а также в виде продуктов изменения нефелина в пег
матитах
Вишневых
гор (Ср. Урал).
Практическое значение.
Гиббсит, так же как и диаспор и бёмит, вхо
дящие в состав бокситов, является источником глинозема, из которого,
как известно, выплавляется один из наиболее легких металлов — алюми
ний. Для этих целей используются бокситы с содержанием кремнезема
не выше 10–15 %.
В химической промышленности применяются маложелезистые (свет
лой окраски) бокситы с целью получения солей алюминия, главным об
разом сульфатов. Более низкие сорта бокситов используются для произ
водства абразивов (алунда и алоксита). Из них изготовляются также
огнеупоры для высокотемпературных печей (температура плавления
выше 2000 °С). Возрастает применение специальных сортов бокситов в
качестве адсорбента при очистке нефтяных и растительных масел, для
изготовления красок, в качестве катализаторов и пр.
1
«
Латер
» — кирпич (продукты выветривания по своему цвету напоминают хорошо
обожженный кирпич).
Описательная часть
374
САССОЛИН
— B[ОН]
3
.
Сингония
триклинная; пинакоидальный
в. с. Наблюдается в тонкочешуйчатых, шестиграннотаблитчатых бесцвет
ных или слабоокрашенных кристалликах.
Блеск
стеклянный, на плоско
стях спайности перламутровый. Оптически отрицательный.
N
g = 1,459,
Nm =
1,456 и
Np =
1,340.
Твердость
1.
Спайность
весьма совершенная по {001}.
Уд. вес
1,48.
Легко плавится. Пламя окрашивает в зеленый цвет. В холодной воде ра
створяется плохо, обладает слабосолоноватым холодящим вкусом.
Выделяется в виде белых выцветов как продукт деятельности фума
рол в вулканических районах: в больших количествах на о.
Вулкано
(Ли
парские острова, у северовосточного конца о. Сицилия), в трещинах вул
кана
Авача
на Камчатке и других местах. Впервые был найден в
Сассо
в
Тоскане (Италия). В растворенном состоянии гидрат бора часто устанав
ливается в нефтяных водах и в выбросах грязевых вулканов (на Керчен
ском полуострове и на Кавказском побережье Каспийского моря).
3. Группа лепидокрокита–гётита
Сюда относятся так называемые моногидраты трехвалентных метал
лов. Al, Fe, Mn и Со. Эти соединения диморфны; кристаллизуются оба
полиморфа в ромбической сингонии.
К подгруппе лепидокрокита (FeOOH) относится его алюминиевый
аналог— бёмит (AlOOH), а к подгруппе гётита (HFeO
2
) — диаспор
(HAlO
2
). Здесь же опишем манганит, эмпирическая формула которого
аналогична указанным соединениям, хотя по остальным признакам он
имеет мало общего с ними.
БЁМИТ
—
γ
АlООН. Назван по фамилии немецкого минералога
И. Бёма (1857—1938), установившего путем рентгенометрических иссле
дований присутствие этого минерала в боксите, сходного по кристалли
ческой структуре с лепидокрокитом (FeOOH).
Химический состав
такой же, как диаспора. Аl
2
О
3
— 84,97 % (по фор
муле). Содержит также SiO
2
, Fe
2
O
3
(повидимому, в виде механической
примеси опала и гидроокислов железа), а также Ga
2
O
3
.
Сингония
ромбическая; ромбодипирамидаль
ный в. с. Пр. гр.
Amam
(
D
18
2
h
).
a
0
= 3,78;
b
0
= 11,8;
с
0
= 2,85.
Кристаллическая структура аналогична структуре ле
пидокрокита и описана ниже.
Облик кристаллов
.
В трещинах и порах среди боксита, а также продуктов
разложения нефелина устанавливается в виде очень
мелких пластинчатых или чечевицеобразных кристал
ликов (рис. 199), представленных обычно комбинаци
ями (010), (111), (113), {110} и др. Характерно, что гра
ни {010} являются блестящими, а грани остальных
форм матовыми. Обычно же распространен в виде
Рис. 199.
Кристалл
бёмита
из Вишневых гор
(по Э. М. Бонд
штедтКуплетской)
Раздел IV. Окислы (оксиды)
375
скрытокристаллической массы или в колломорфных образованиях
(в бокситах).
Цвет.
Бесцветный или белый с желтоватым оттенком. Средний показа
тель преломления для скрытокристаллических разностей равен 1,640–1,645.
Твердость
3,5.
Спайность
совершенная по {010}.
Уд. вес
3,01–3,06. При
прокаливании превращается в
γ
Аl
2
О
3
(кубическую модификацию, крис
таллизующуюся в структуре шпинели).
Диагностические признаки
. Ввиду ничтожности размеров кристалликов
наиболее надежно устанавливается рентгеновским методом. От диаспора от
личается меньшим показателем преломления и более низкой твердостью.
П. п. тр. не плавится, белеет и расщепляется по спайности. В стеклян
ной трубке выделяет воду. В кислотах нерастворим.
Происхождение и месторождения.
Некоторое время бёмит был из
вестен лишь в
экзогенных
месторождениях боксита (см. гиббсит). Он
встречен в древней коре выветривания в
Яковлевском
месторождении
(КМА) в ассоциации с каолинитом на метаморфических сланцах желе
зомагнезиальноглиноземистого состава. Позже он был установлен как
низкотемпературный гидротермальный минерал в виде мелких кристал
ликов (см. рис. 199) в пустотах среди пегматитов щелочных пород в
Виш'
невых горах
(Ср. Урал) в ассоциации с водянопрозрачным гиббситом на
игольчатых кристаллах цеолита (натролита). Он образовался, повиди
мому, в результате гидротермального изменения нефелина.
ЛЕПИДОКРОКИТ
—
γ
FeOOH. От греч.
лепидос
— пластинка,
кро'
кос
— шафран. Синоним: рубиновая слюдка.
Химический состав
тождествен составу гётита. Согласно имеющим
ся анализам, примесей гораздо меньше, чем в гётите. Так же как и для
гётита существуют разности, содержащие адсорбированную воду (в тон
кокристаллических колломорфных массах), носящие название гидроле
пидокрокита — FeOOH
.
aq.
Сингония
ромбическая; ромбодипирамидальный в. с. Пр. гр.
Атат
(
D
17
2
h
).
а
0
= 3,87;
b
0
= 12,51;
с
0
=
3,06.
Кристаллическая структура.
Как
можно видеть на рис. 200, катионы Fe
3+
находятся в шестерном окруже
нии ионов кислорода (не показаны лишь передний и задний анионы). По
следние располагаются по вершинам искаженных октаэдров, связанных
между собой в цепи, вытянутые параллельно оси
а.
Эти цепи боковыми
связями (через ребра октаэдров) соединены друг с другом в непрерыв
ные двойные слои параллельно (010), т. е. перпендикулярно плоскости
чертежа (в вертикальном направлении). Как изображено на рис. 200, та
кие двойные слои соединены друг с другом слабыми водородными связя
ми в виде непрерывных зигзагообразных шнурков: —О—Н—О—Н—О—.
Каждый примыкающий к Нионам анион О
2–
, с одной стороны, связан
с двумя катионами Fe
3+
, получая от них по
1
/
2
валентности, с другой —
с двумя Нкатионами, в результате чего имеет место полное насыщение
его валентности.