Бетехтин А. Г. Курс минералогии



Pdf көрінісі
бет32/691
Дата25.12.2022
өлшемі4,45 Mb.
#59562
түріУчебное пособие
1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   691
Байланысты:
Betehtin 2008.compressed


Глава 2. Конституция и свойства минералов
59
ровалентного изоморфизма также относятся к изоморфизму с сохране
нием числа атомов в системе.
При гетеровалентном изоморфизме кроме компенсации заряда реша
ющую роль играют все же размеры заменяющих друг друга структурных
единиц — катионов или анионов (они должны быть более или менее рав
новеликими).
Однако число структурных единиц при замещении не обязательно
должно сохраняться. Например, в слюдах на месте трех двухвалентных
катионов Mg (в шестерной координации) могут располагаться два трех
валентных катиона Al (3Mg замещаются на 2Al). Третье место остается
вакантным. В схемы подобных замещений вводится символ незанятой
позиции, называемой вакансией — ?. Для описанного замещения в слю
дах схема изоморфизма такова: ?2Al
3+
→ 3Mg
2+
.
Если рассматривать слюды с подобными изоморфными замещениями
в направлении от магнезиальных членов ряда к глиноземистым, мы уви
дим, что общее число атомов уменьшается. Такой изоморфизм называется
изоморфизмом вычитания, или дефектным изоморфизмом. С другой сто
роны, можно рассматривать слюды этого ряда и в обратном направлении,
тогда речь будет идти об изоморфизме заполнения (или внедрения), так
как в этом случае мы будем переходить к структурам со все большей степе
нью заполнения вакансий катионами Mg
2+
. Ясно, что изоморфизм с учас
тием вакансий приобретает характер вычитания или заполнения в зависи
мости от способа рассмотрения изоморфного ряда. Определенность здесь
может возникнуть, лишь если один из крайних членов подобного твердого
раствора вообще не существует в чистом виде. В таком случае мы вынуж
дены говорить о дефектной (или заполненной) структуре как о некоторой
химической модификации, отклоняющейся по составу от стехиометриче
ского состава чистого крайнего члена в направлении недостижимого (ги
потетического) соединения. Для большинства же систем с изоморфной сме
симостью любого типа, в которых оба крайних члена существуют, особенно
при совершенном изоморфизме, допустимо в схемах изоморфных замеще
ний применять двустороннюю стрелку вместо односторонней.
Из вышесказанного ясно, что системы с изоморфными замещениями
могут быть и более чем двухкомпонентными. В случае таких систем речь
уже идет не о рядах, а о полях и целых областях изоморфной смесимости,
как это характерно, например, для полевых шпатов (рис. 8) при высоких
температурах, когда смешению подвергаются плагиоклазы и калиевые по
левые шпаты.
Как мы знаем, ионные радиусы в вертикальных группах Периодиче
ской системы элементов возрастают с увеличением порядкового номера и
уменьшаются в горизонтальном направлении с увеличением номера груп
пы (т. е. с увеличением валентности). На этом основании А. Е. Ферсманом
выведен закон диагональных рядов изоморфных ионов в Периодической


Общая часть
60
системе элементов, справедливый для левой ее части. Намечаются следу
ющие гетеровалентные ряды изоморфизма ионов (в скобках показаны ион
ные радиусы в ангстремах):
Li
1+
(0,68) — Mg
2+
(0,74) — Sc
3+
(0,83) — Zr
4+
(0,82);
Na
1+
(0,98) — Са
2+
(1,04) — Y
3+
(0,97);
K
1+
(1,33) — Sr
2+
(1,20);
Rb
l+
(l,49) — Ba
2+
(1,38);
Al
3+
(0,57) — Ti
4+
(0,64) — Nb
5+
(0,66).
Действительно, в природных соединениях мы нередко наблюдаем, что
литиевые минералы, например, содержат изоморфные примеси магния,
магниевые минералы — примеси скандия, натриевые — примеси кальция,
кальциевые — примеси иттрия и т. д.
Кроме того, в комплексных анионах ион [SiO
4
]
4–
может заменяться
ионами [АlO
4
]
5–
, [РО
4
]
3–
и [SO
4
]
2–
, имеющими одинаковые или близкие
размеры. На приведенных примерах мы не раз будем останавливаться при
описании минералов.
Исследования А. Е. Ферсмана и В. М. Гольдшмидта показали, что вли
яние размерных характеристик атомов на возможность и пределы изо
морфных замещений оказывается несимметричным в отношении
бо
/
льших и меньших ионов и связано также с их зарядами (валентнос
тью). Это выражено правилом полярности изоморфизма: высокозарядные
малые ионы легче (в большем количестве) входят в структуру, чем ионы
большего радиуса и с меньшим зарядом.
В настоящее время, во многом благодаря исследованиям акад. В. С. Уру
сова, можно считать установленными основные закономерности изоморфиз
Рис. 8. Поле составов твердых растворов высокотемпературных полевых шпатов
(выделено крапом)



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   691




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет