Морденит

Морденит
Морденит на стильбите
Формула	(Na2,Ca,K2)4(Al8Si40)O96 * 28H2O
Статус IMA	утверждённый минерал^[вд][1][2]
Кристаллографические свойства
Сингония	ромбическая сингония[3]
Медиафайлы на Викискладе

Морденит — минерал-цеолит с химической формулой ${\displaystyle {\ce {(Ca,Na_2,K_2)Al_2Si_10O_24*7H_2O}}}$. Является одним из шести самых распространённых коммерческих алюмосиликатов (наряду с натролитом, шабазитом, гейландитом, стильбитом (десмин), ломонтитом, клиноптилолитом).

История открытия

Впервые был описан в 1964 году Генри Хау. Он назвал минерал в честь небольшой общины Морден, Новая Шотландия, Канада, расположенной вдоль залива Фанди, где он был впервые найден.

Физические свойства

Кристаллы морденита

Может быть бесцветным, белым или слегка жёлтым или розовым. Имеет твердость по Моосу 5 и плотность 2,1 г / см³. Когда минерал образует хорошо развитые кристаллы, они похожи на волосы; очень длинные, тонкие и нежные.

Локализация обменных катионов в мордените полностью не установлена. По Мейеру в натриевой форме морденита четыре из восьми ионов Na расположены на стыках боковых каналов, открывающихся из соседних главных каналов; остальные четыре, вероятно, находятся в больших каналах[4].

Удаление воды происходит равномерно — единственный эндоэффект наблюдается в интервале 25 — 400°С и полная регидратация наступает даже после нагревания до 800 °С. Потеря массы при этом составляет около 12 %[5].

Структура

Морденит имеет сложную структуру: горизонтальные 4-членные кольца разделены парами наклонных 5-членных колец с общей стороной. Из сочетания таких колец образуются искривленные 12-членные кольца, ограничивающие вертикальные каналы с эллиптическим сечением[6].

Морденит имеет орторомбическую форму (a, b, c неравные и все углы 90 градусов). Кристаллизуется в виде призматических волокон, толщина которых не превышает 0 03 мм. Обладает молекулярно-ситовым действием и ионообменными свойствами[7].

Молекулярная структура морденита представляет собой каркас, содержащий цепочки из пятичленных колец связанных силикатных и алюминатных тетраэдров (четыре атома кислорода, расположенных в точках треугольной пирамиды вокруг центрального атома кремния или алюминия).

Его высокое соотношение атомов кремния и алюминия делает его более устойчивым к воздействию кислот, чем большинство других цеолитов.

Схожесть с другими цеолитами

• морденит, как и клиноптилолит проявляет высокую термическую стойкость.
• морденит, как и клиноптилолит характеризуется высоким отношением Si / AI.
• морденит, клиноптилолит, как и монтмориллонит, обладают повышенной избирательностью к аммиакату меди[8].

Распространение

Морденит является одним из наиболее распространенных цеолитов в изменённых вулканических отложениях; он встречается в вулканических породах, таких как риолит, андезит и базальт. Он связан с другими цеолитами, такими как стильбит и гейландит. Хорошие примеры были найдены в Исландии, Индии, Италии, Орегоне, Вашингтоне и Айдахо. Он также встречается в морских отложениях, например, в Уральских горах и в дамбах, где вода атаковала и изменила вулканические стекла, как на острове Арран в Шотландии[9].

Синтез

Морденит в натриевой форме получают из порошка алюмосиликатного катализатора крекинга, который под действием водного щелочного раствора превращается в щелочную суспензию алюмосиликата. Суспензия нагревается до 130°С при давлении 0,3 МПа и в течение 24 ч. кристаллизуется при перемешивании; полученные кристаллы цеолита поступают на фильтрацию и промывку[10].

Использование

Синтетический морденит используется в качестве катализатора в нефтехимической промышленности для катализируемой кислотой изомеризации алканов и ароматических соединений.

В Новой Зеландии цеолитовый туф, содержащий морденит, высушивают и измельчают для получения различных продуктов, включая адсорбенты для поглощения разливов нефти и химикатов и отходов животноводства, кормовые добавки для животных, водоочистку, спортивную траву и удобрения с замедленным высвобождением.

Осадочные месторождения морденита присутствуют в нескольких странах, особенно в Болгарии, Венгрии, Японии и Соединенных Штатах. Добываемый в карьерах материал, как правило, является значительным, например, недавняя оценка годового производства в Японии составляет 150 000 тонн. Помимо общего применения в области сельского хозяйства и строительной промышленности (в качестве размерного камня), он известен как сорбент и молекулярное сито. Описаны процессы газоразделения для получения высококачественного ${\displaystyle {\ce {O_2}}}$ из воздуха с помощью генераторов, работающих под давлением. Полномасштабные заводы на основе богатых морденитом туфов работают в Японии с конца 1960-х годов.

Примечания

1. Armbruster T., Grice J. D., Liebau F., Mandarino J. A., Nickel E. H., Passaglia E., Росс М., Tillmanns E., Coombs D., Vezzalini G. et al. Recommended nomenclature for zeolite minerals: report of the Subcommittee on Zeolites of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names (фр.) // The Canadian Mineralogist — Association Minéralogique du Canada, 1997. — Vol. 35. — P. 1571–1606. — ISSN 0008-4476; 1499-1276
2. Nickel E. H., Nichols M. C. IMA/CNMNC List of Mineral Names (March 2007) — 2007.
3. mineralienatlas.de (англ.)
4. Никольский Б.П. Неорганические ионообменные материалы Выпуск 1. — С. 163.
5. Челищев Н.Ф. Цеолиты - новый тип минерального сырья. — С. 44.
6. Рабо Д.N. Химия цеолитов и катализ на цеолитах Том 1. — С. 31.
7. Пионтковская М.А. Физико-химические, адсорбционные и каталитические свойства модифицированных фожазитов. — С. 15.
8. Клиноптилолит – Мир минералов  (рус.). Дата обращения: 23 февраля 2023. Архивировано 23 февраля 2023 года.
9. Mordenite | mineral | Britannica (англ.). www.britannica.com. Дата обращения: 23 февраля 2023. Архивировано 1 июня 2023 года.
10. Бурсиан Н.Р. Технология изомеризации парафиновых углеводородов. — С. 64.