Алюмосиликат

Алюмосиликат относится к группе силикатов с содержанием кремния и алюминия. Существуют природные и синтетические алюмосиликаты. Природные виды представляют собой минералы в земной коре, а синтетические алюмосиликаты получают химическим путем с помощью гидротермического синтеза.

Получение алюмосиликата и его свойства

Алюмосиликат имеет вид мелкого порошка желтовато-белого оттенка, не имеющего запаха, нерастворимого в воде, но разлагающегося при взаимодействии с фтористоводородной кислотой.

Алюмосиликатами являются шпаты полевого типа (альбит, ортоклаз и т.д.), слюда и минералы глинистого типа.

Широкое применение алюмосиликаты получили в пищевой промышленности, где наиболее эффективно проявляются их свойства, направленные на препятствие к скатыванию и комкованию пищевых продуктов и ингредиентов. Также данное соединение обладает свойствами осветления и разделения сыпучих продуктов.

Алюмосиликат имеет характерный земляной привкус, не имеет примесей и может быть скомбинирован с другими видами силикатов.

Применение алюмосиликата

В пищевой промышленности алюмосиликат маркируется как пищевая добавка Е 559 и используется в сухих продуктах, порошках и смесях.

Применяют алюмосиликат при изготовлении сухих молочных продуктов (молоко, сливки и т.д.), а также сахарного песка, сахарной пудры, пищевой соли, пряностей и приправ. Этот силикат может входить в состав заменителя соли с подобными натуральному продукту свойствами.

Данный эмульгатор добавляют в состав сыров, а также в сырные полуфабрикаты, которые в нарезанном виде заворачивают в фольгу.

В соответствии с технологическими инструкциями и санитарно-эпидемиологическими нормами пищевая добавка Е 559 может входить в состав БАДов, сахарных таблеток, кондитерских изделий и консервированных продуктов.

Алюмосиликаты используют в виноделии, паточном производстве, маслоделии, производстве фруктовых соков и крахмала.

В Европе применяют алюмосиликаты в медицинских и косметических целях. Их добавляют в мази и лечебные гели, белую глину, лекарственные препараты и крема. Алюмосиликат может содержаться в кормах и витаминных добавках для животных и птиц.

В качестве вспомогательного средства данные силикаты применяют при изготовлении упаковок, пакетов и бумажных изделий.

Противопоказания и ограничения в использовании

Алюмосиликаты необходимо употреблять в строго ограниченном количестве, так как они могут нанести серьезный вред здоровью человека. Использование в пищевой промышленности этой добавки разрешено во многих странах Европы, в том числе в Англии, России, Франции, Украине и т.д.

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.

Источник

АЛЮМОСИЛИКАТЫ

АЛЮМОСИЛИКАТЫ – природные и синтетические силикаты, содержащие в составе сложных анионов атомы алюминия и кремния.

Русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев первым высказал идею, что алюмосиликаты представляют собой «неопределенные соединения», такие, например, как сплавы, но не простых тел, а близких по своим свойствам оксидов SiO₂ и Al₂O₃. Сам термин «алюмосиликаты» был введен в минералогию Владимиром Ивановичем Вернадским, впервые правильно оценившим роль алюминия в построении минералов. В 1890-е он приступил к созданию своей теории строения алюмосиликатов. Как и Д.И.Менделеев, он говорил о близости химических функций оксидов кремния и алюминия. Отвергал мысль о том, что алюмосиликаты есть соли кремниевых кислот. По его мнению, алюмосиликаты являются производными сложных алюмосиликатных радикалов, «каолиновых ядер». Гипотеза о «каолиновом ядре» как о замкнутой группировке атомов кремния, алюминия и кислорода оказалась актуальной при расшифровке структуры полевых шпатов.

К началу 20 в. был накоплен обширный экспериментальный материал по составу и свойствам алюмосиликатов, однако их строение все еще оставалась загадкой. Решающее влияние на изучение структуры алюмосиликатов оказало открытие в 1912 немецкими физиками Максом фон Лауэ, Пaулем Книппингом (Knipping Paul) (1883–1935) и Вальтером Фридрихом (Friedrich Walter) (1883–1968) явления дифракции рентгеновских лучей на кристаллах и создание Уильямом Генри (Bragg William Henry) (1862–1942) и Уильямом Лоуренсом (Bragg William Lawrence) (1890–1971) Брэггами на этой основе принципиально нового метода исследования вещества – рентгеноструктурного анализа.

С 1925 по 1931 проводились интенсивные рентгеноструктурные исследования силикатов и алюмосиликатов и было установлено, что основным «строительным кирпичиком» этих соединений является атом кремния или алюминия, окруженный четырьмя атомами кислорода, – кремне(алюмо)кислородный тетраэдр SiO₄(AlO₄). Многообразие же алюмосиликатов объясняется разными способами соединения этих тетраэдров, которые обычно сочленяются вершинами с образованием связей Si-O-Si и Si-O-Al (рис. 1).

Алюмосиликаты распространены в природе, они составляют до 50% массы земной коры. К природным алюмосиликатам относятся, в первую очередь, полевые шпаты, имеющие каркасную структуру (например ортоклаз NaAlS₃O₈, альбит NaAlSi₃O₈, анортит CaAl₂Si₂O₈).

У каркасных алюмосиликатов – непрерывный трехмерный каркас из тетраэдров, объединенных общими вершинами. Случаи связывания гранью или ребром неизвестны. Все атомы кислорода у тетраэдров кремния и алюминия являются общими. Так как в целом соединение должно быть электронейтральным, то полости между полиэдрами дополнительно заполняются катионами, которые нейтрализуют отрицательный заряд каркаса, возникающий при замене кремния на алюминий.

Каркасные алюмосиликаты являются основой многих поделочных камней. Такими алюмосиликатами являются и некоторые драгоценные камни, например берилл (Be₃Al₂)Si₆O₁₈ и его окрашенные разновидности: аквамарин (голубой, примесь оксида железа) и изумруд (зеленый, примесь оксида хрома). Полевые шпаты в составе различных горных пород, например, гранита, применяются в строительстве. Синтетические алюмосиликаты, полученные нагреванием оксидов алюминия и кремния с оксидами металлов, образуют основную кристаллическую фазу керамических материалов.

В 18 в. были открыты цеолиты – каркасные алюмосиликаты, состав которых можно описать общей формулой M I _xM II _y(Al_x+2ySi_zO_2x+4y+2z)·nH₂O. Свое название они получили от греческих слов zeo – киплю и lithos – камень, т.к. образуют пузырчатое стекло при сильном и быстром нагревании. Известно более 40 минеральных видов природных цеолитов. Всего в мире известно около 1000 крупных месторождений цеолитов более чем в 40 странах, из них в России – около 20 (в Кузбассе, Якутии, Бурятии, Приморье, на Камчатке и о.Сахалин). С 1950-х в промышленных масштабах производятся искусственные цеолиты. В лабораториях синтезировано более 100 структурных видов, большинство которых не имеют природных аналогов.

Это позволяет им обменивать находящиеся в полостях решетки катионы металлов и молекулы воды. Натуральные и синтетические цеолиты широко применяются в качестве катионообменников, например, при умягчении воды.

Если из цеолитов полностью удалить адсорбированную в их полостях воду, они выступают в роли молекулярных сит: в освободившихся полостях могут селективно адсорбироваться молекулы диоксида углерода, аммиака и других веществ. Поэтому цеолиты применяются как адсорбенты в хроматографии, а также при очистке, осушке и разделении газов.

Цеолиты являются кислотными катализаторами. Подвижные катионы, например, катионы натрия при промывке цеолита растворами кислот обмениваются на катионы водорода с образованием кислот Бренстеда. Если такой цеолит нагреть, вода может покинуть кислотные центры Бренстеда, и останутся атомы алюминия, координированные только с тремя атомами кислорода (рис. 3).

Продукт реагирует как кислота Льюиса. Преимущество цеолитов по сравнению с другими катализаторами в том, что появившиеся каталитические центры многочисленны, равномерно распределены по каркасу и одинаковы по активности.

Многие цеолиты используются как носители катализаторов.

Разложение каркасных алюмосиликатов на поверхности Земли и их превращение в слоистые силикаты (глины и другие отложения) сопровождается огромными по масштабам эффектами связывания энергии. В связи с этим алюминию приписывается роль основного аккумулятора солнечной энергии в земной коре.

Горные породы любого типа: кристаллические, обломочные, глинистые и аморфные на поверхности литосферы разрушаются, поглощая солнечную энергию. Такой процесс часто называют выветриванием, хотя ветер участия в нем не принимает.

Обычно процесс начинается с физического дробления. При разрушении минералов вещество горных пород поглощает солнечную энергию, идущую на увеличение площади свободной поверхности.

Биохимическое разложение выражается в разрушении структуры минералов с образованием новых минералов (большей частью, глинистых), устойчивых в поверхностных условиях литосферы. В нем в той или иной степени принимают участие организмы как непосредственно, так и опосредствовано – через продукты своей жизнедеятельности (почвообразование (см.также ПОЧВЫ), свободный кислород, растворенные в водах органические кислоты и др.).

Например, кристаллический алюмосиликат альбит NaAlSi₃O₈ разрушается до аморфного опала – гидрооксида кремния SiO₂·nH₂O и глинистого минерала – каолинита состава Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O. Переход кристаллических веществ в аморфные и тонкодисперсные сопровождается повышением энергонасыщенности вещества, т.к. расстояние между атомами в нем увеличивается. Происходит и геохимическая аккумуляция солнечной энергии, так как в полевых шпатах координационное число алюминия 4, а в образовавшихся за счет их глинистых минералах оно повышается до 6.

В слоистых алюмосиликатах кремне- и алюмокислородные тетраэдры соединены в одной плоскости в непрерывный слой. Слои тетраэдров обособлены друг от друга. Связь между слоями обеспечивается ван-дер-ваальсовыми силами или силами электростатического притяжения с помощью катионов, нейтрализующих отрицательные заряды слоев. Из-за наличия слоев тетраэдров и слабых связей между ними слоистые алюмосиликаты образуют чешуйчатые, листовые или таблитчатые агрегаты.

В увлажненном состоянии глины (состоящие из частиц размером менее 0,001 мм) пластичны. При высыхании они сохраняют приданную им форму, а при обжиге твердеют. Их используют для очистки различных продуктов (нефти, масел, вод и пр.), обезжиривания тканей, при производстве железорудных окатышей, керамзита, в литейном деле, медицине, изготовлении мыла, простого и огнеупорного кирпича, фаянса и других изделий.

Минералы группы слюд образуют слоистую решетку с ионами «гостей» между силикатными листами «хозяина» (рис. 4).

Слюды легко расщепляются на очень тонкие, гибкие и в то же время упругие пластинки. Они обладают высокими диэлектрическими свойствами и огнестойкостью. В виде тонких пластин они прозрачны, поэтому было время, когда их использовали в качестве оконного стекла. Сейчас, благодаря высоким диэлектрическим свойствам, слюды применяются в электропромышленности, радиотехнике и приборостроении.

Источник

Алюмосиликаты

Алюмосилик а ты, алюмокремневые солеобразные соединения, к которым в природе относится группа широко распространённых минералов. В кристаллической структуре алюмосиликатов алюминий обладает, подобно кремнию, четверной тетраэдрической координацией (окружен четырьмя атомами кислорода) и даже кристалло-химически замещает кремний, т. е. химическая роль глинозёма близка (но не идентична) роли кремнезёма. Алюминий может входить в состав силикатов и обладать, подобно магнию и прочим типичным основаниям, шестерной (октаэдрической) координацией. В этом случае соответствующие соединения являются силикатами алюминия, например минералы топаз, пирофиллит и др. При замене в структурных анионных комплексах силикатов кремнекислородного радикала (SiO₄) 4- на (AlO₄) 5- возникают дополнительные отрицательные заряды, которые в алюмосиликатах компенсируются вхождением дополнительных катионов — обычно К, Na или двухвалентных Ca, Ba с большими радиусами ионов.

Среди минералов т. н. каркасные силикаты всегда являются алюмосиликатами. К ним относятся алюмосиликаты калия — ортоклаз и микроклин (KAISi₃O₈), алюмосиликат натрия — альбит (NaAlSi₃O₈), алюмосиликат кальция — анортит (CaAlSi₂O₈) и др. Способность взаимозамещения групп NaSi на CaAl создаёт наличие ряда соединений типа твёрдых растворов с неограниченной смесимостью, называемых плагиоклазами. К алюмосиликатам относятся также нефелин KNa₃[AISiO₄]₄, лейцит К[AlSi2O6], группа скаполитов, цеолиты и др. Алюмосиликаты распространены также среди силикатов слоистой структуры, где к ним относятся минералы группы слюд — мусковит KAl₂ • [AISi₃O₁₀] • (ОН)₂ и др.; группы хрупких слюд, например Маргарит CaAl₂[Al₂Si₂O₁₀](OH)₂; группы хлоритов, например амезит (Mg,Fe)₄Al₂[Al₂Si₂O₁₀](OH)₈, и др. Среди других структурно-химических типов силикатных минералов алюмосиликаты встречаются значительно реже (из силикатов ленточной структуры — роговая обманка, цепочечной — авгит, островной — кордиерит). Разрушение алюмосиликатов на поверхности Земли приводит к образованию минералов глин, реже гидрослюд, бокситов. Термин «алюмосиликаты» введён в минералогию русским учёным академиком В. И. Вернадским, впервые указавшим на аналогичную роль Al и Si при геохимических процессах и в составе природных соединений, что послужило основой созданной им алюмокислотной теории строения силикатов.

Лит.: Вернадский В. И., Курбатов С. М., Земные силикаты, алюмосиликаты и их аналоги, 4 изд., М.— Л., 1937; Поваренных А. С,, Кристаллохимическая классификация минеральных видов, К., 1966.

Источник

Алюмосиликаты

Алюмокремневые солеобразные соединения, к которым в природе относится группа широко распространённых минералов. В кристаллической структуре А. алюминий обладает, подобно кремнию, четверной тетраэдрической координацией (окружен четырьмя атомами кислорода) и даже кристалло-химически замещает кремний, т. е. химическая роль глинозёма близка (но не идентична) роли кремнезёма. Алюминий может входить в состав силикатов (См. Силикаты) и обладать, подобно магнию и прочим типичным основаниям, шестерной (октаэдрической) координацией. В этом случае соответствующие соединения являются силикатами алюминия, например минералы топаз, пирофиллит и др. При замене в структурных анионных комплексах силикатов кремнекислородного радикала (SiO₄) 4- на (AlO₄) 5- возникают дополнительные отрицательные заряды, которые в А. компенсируются вхождением дополнительных катионов — обычно К, Na или двухвалентных Ca, Ba с большими радиусами ионов.

Среди минералов т. н. каркасные силикаты всегда являются А. К ним относятся А. калия — Ортоклаз и Микроклин (KAISi₃O₈), А. натрия — Альбит (NaAlSi₃O₈), А. кальция — Анортит (CaAlSi₂O₈) и др. Способность взаимозамещения групп NaSi на CaAl создаёт наличие ряда соединений типа твёрдых растворов с неограниченной смесимостью, называемых плагиоклазами. (См. Плагиоклазы) К А. относятся также Нефелин KNa₃[AISiO₄]₄, Лейцит К[AlSi2O6], группа Скаполитов, цеолиты и др. А. распространены также среди силикатов слоистой структуры, где к ним относятся минералы группы слюд — мусковит KAl₂•[AISi₃O₁₀]•(ОН)₂ и др.; группы хрупких слюд, например Маргарит CaAl₂[Al₂Si₂O₁₀](OH)₂; группы хлоритов, например амезит (Mg,Fe)₄Al₂[Al₂Si₂O₁₀](OH)₈, и др. Среди других структурно-химических типов силикатных минералов А. встречаются значительно реже (из силикатов ленточной структуры — роговая обманка, цепочечной — авгит, островной — кордиерит). Разрушение А. на поверхности Земли приводит к образованию минералов глин, реже гидрослюд, бокситов. Термин «А.» введён в минералогию русским учёным академиком В. И. Вернадским (См. Вернадский), впервые указавшим на аналогичную роль Al и Si при геохимических процессах и в составе природных соединений, что послужило основой созданной им алюмокислотной теории строения силикатов.

Лит.: Вернадский В. И., Курбатов С. М., Земные силикаты, алюмосиликаты и их аналоги, 4 изд., М.— Л., 1937; Поваренных А. С,, Кристаллохимическая классификация минеральных видов, К., 1966.

Алюмосиликаты искусственные получают синтетическим путём. Наибольшее практическое значение имеют искусственные А. типа природных минералов цеолитов (См. Цеолиты) — т. н. Молекулярные сита и Пермутиты. Методы синтетического получения А. имитируют природные геохимические процессы, протекающие в среде перегретых водных растворов под давлением. Молекулярные сита получают в автоклавах в интервале температур 60—450 °С. Исходным материалом служат раствор алюмината натрия Na[AI(OH)₄] и водная суспензия кремниевой кислоты nSiO₂•mH₂O с некоторой добавкой щёлочи. Получаемый из смеси алюмосиликатный гель промывают и сушат при температуре, близкой к 100°С. Молекулярные сита получают также рекристаллизацией некоторых минералов в концентрированных растворах солей. Пермутиты могут быть получены спеканием каолина Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈ или полевого шпата KAISi₃O₈ с кварцем α-SiO₂ и содой Na₂CO₃ при 1000°С и др. способами. Искусственные А. применяются в химической промышленности и др. отраслях, особенно широко — искусственные молекулярные сита, для процессов глубокой осушки, тонкой очистки и разделения газов, в хроматографическом анализе газов и жидкостей. Пермутиты служат главным образом для уменьшения жёсткости воды (См. Жёсткость воды). См. также Силикаты.

Источник

Алюмосиликаты

Природные алюмосиликаты являются наиболее распространёнными минералами, на их долю приходится до 50 % массы земной коры. К ним относятся полевые шпаты (альбит, ортоклаз, анортит), глинистые минералы и слюды.
Алюмосиликаты не растворимы в воде, разлагаются фтористоводородной кислотой, расплавами щелочей и карбонатами щелочных металлов. Некоторые алюмосиликаты медленно взаимодействуют с СО₂ и водой, подвергаясь в природных условиях выветриванию с образованием кварца и других минералов.
Природные алюмосиликаты, не содержащие группы (OH) и кристаллической воды, являются тугоплавкими, термическими стойкими соединениями.

Синтетические алюмосиликаты получают гидротермальным синтезом (англ.) русск. при нагреве оксидов кремния SiO₂ и алюминия Al₂O₃ с оксидами металлов.

Применение

Алюмосиликаты на земной поверхности постепенно выветриваются с образованием каолинита — сырья для фарфоровой промышленности. Алюмосиликаты используются как компоненты шихты при производстве стекла, керамики, цементов. Слюды нашли применение в качестве электро- и теплоизоляционных материалов. Нефелин является сырьём при производстве алюминия. Гидратированные природные алюмосиликаты (цеолиты) и искусственные пермутиты используют как ионообменники (например, для очистки воды), как адсорбенты в хроматографии, а также при очистке, осушке и разделении газов.

Алюмосиликаты используются в пищевой промышленности в качестве пищевых добавок Е554, Е555, Е556, Е559.

Источники

Полезное

Смотреть что такое «Алюмосиликаты» в других словарях:

Алюмосиликаты — м лы, кремнекислые соединения, в которых Al занимает такое же положение в кристаллической структуре, как и Si (см. Силикаты). В м лах с цепочечной структурой алюминием может быть замещено до ¼Si, а со слоистой и каркасной до ½Si.… … Геологическая энциклопедия

Алюмосиликаты — группа сили­катов, в которых часть ионов (Si04)4 замещена ионами (АlO4)5 Возникновение при этом избыточных отрицатель­ных зарядов компенсируется обычно катионами К+ или Na+. Водные алюмосиликаты со­ставляющая часть глинистых минералов, природные… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

алюмосиликаты — Силикаты типа SiO2 • Аl2О3; один из видов неметаллич. включений в железоуглеродистых сплавах, образующ. при их раскислении, и неассимилированных шлаком. [http://metaltrade.ru/abc/a.htm] Тематики металлургия в целом EN alumosilicates … Справочник технического переводчика

Алюмосиликаты — алюмокремневые солеобразные соединения, к которым в природе относится группа широко распространённых минералов. В кристаллической структуре А. алюминий обладает, подобно кремнию, четверной тетраэдрической координацией (окружен четырьмя… … Большая советская энциклопедия

алюмосиликаты — группа породообразующих минералов класса силикатов; алюмокремниевых соединений с катионами щелочных металлов (полевые шпаты, слюды, минералы глин и др.). * * * АЛЮМОСИЛИКАТЫ АЛЮМОСИЛИКАТЫ, группа породообразующих минералов класса силикатов (см.… … Энциклопедический словарь

алюмосиликаты — (см. алюминий + силикаты) широко распространенные породообразующие минералы, в кристаллической структуре которых кремний и алюминий взаимно замещаются, входя в сложные, кислотного характера алюмокремниевые радикалы; к алюмосиликатам относятся,… … Словарь иностранных слов русского языка

АЛЮМОСИЛИКАТЫ — алюмо кремневые соединения, к которым в природе относятся: ортоклаз (КАlSi3О3), альбит (NaAlSi3O8), анортит (CaAl2Si2O8), нефелин (KNa3[AlSiO4]4), слюда (KAl2[AlSi3O10](OH)2) и др. Разрушение алюмосиликатов на поверхности земли приводит к… … Металлургический словарь

алюмосиликаты — aliumosilikatai statusas T sritis chemija apibrėžtis Silikatų klasės mineralai, kurių struktūriniame anijonų komplekse trivalentis aliuminio jonas iš dalies pakeitęs keturvalentį silicio joną. atitikmenys: angl. aluminosilicates rus.… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Источник