2780.Методы физико-химического анализа вяжущих веществ

пр= 1,552; (—) 2 V=53—60°; пластинки имеют совершенную спай­ ность по (001). ДТА (пирофиллит, Урал): (—) максимум при 630—800°С (растянутый эффект выделения воды). Вся вода из пи­ рофиллита ( — 4,5—7,0%) удаляется в интервале 500—800°С. Плот­ ность 2,4 (2,84) г/см3. Твердость 1—1,5. В кислотах не разлагает­ ся. Встречается в гидротермальных жильных месторождениях, в богатых глиноземом метаморфических сланцах, в почвах и т. д. Синтетически может быть получен в гидротермальных условиях под давлением.

MgAl2[Si4On] (ОН)2 4Н20 пН20 — палыгорскит. Минерал, близкий к глинистым. Химический состав переменный.

Дифракционная характеристика природного палыгорскита (Крым):_____________________________________________________

пе= 1,512—1,584, пт= 1,509—1,524, пр= 1,502 — 1,520; 2К=52— 56°. К палыгорскиту относятся спутанноволокнистые разновиднос­ ти с небольшой плотностью. ДТА: (—) 130—150; (—) 270—300;

(—) 500—530 (удаление различных типов воды); (—) 905°С (раз­ рушение кристаллической решетки); (+ ) 950°С (небольшой эффект кристаллизации нового соединения). Образуется при выветривании относительно богатых магнием горных пород. Встречается иногда в виде довольно мощных залежей.

СаСОз — карбонат кальция (М= 100,09; состав, %: СаО 56,03; С02^43,§7; Са 40,04; С 12,00; О 47,96). Имеет три разновидности: кальцит, арагонит и,фатерит.

Кальцит (исландский шпат). Тригональная сингония; простр.

гр. R3c\ а =4,9898, с= 17,060 А; а=46°06'.

Дифракционная характеристика природного кальцита (Нижняя Тунгуска):___________________________________________________

Габитус кристаллов разнообразен, в частности бесцветные ром­ боэдры с совершенной спайностью по (1011) и полисинтетические двойники; одноосный, отрицательный; n0= 1,659, пе= 1,487; иногда аномально двуосный с неравномерным погасанием и 2V=5—10° (иногда до 30°).

ДТА: (—) 860—1100°С (диссоциация на СаО и СОг); иногда имеет двойной эффект при (—) 920 и (—) 950°С (диссоциация со­ ответственно вторичного и первичного кальцита). ИКС: полосы по­ глощения при (см-1) 880 (интенсивная узкая полоса) й 1410—1450 (интенсивная широкая полоса), обусловленные колебаниями иона СОз2-, а также полоса при 570—580 (колебания связи Са—О). Т’пл = 1339°С (при давлении >10 МПа); ДЯ °=—1207,68 кДж/моль,

0,014 кг/м3, при 75°С — 0,018 кг/м3; растворяется в кислотах. Обра­ зует твердые растворы с MgCOs, FeC03, МоС03. Получают осаж­ дением из растворов. Один из самых распространенных в природе минералов, являющийся продуктом выветривания изверженных по­ род или результатом жизнедеятельности организмов.

Арагонит. Метастабильная при обычных температурах форма СаС03, около 400°С превращается в кальцит. Обнаруживает зна­ чительные колебания состава, может содержать примеси Sr, РЬ, Zn, Mg, замещающие Са. Ромбическая сингония; простр. гр. Рпта\ а=4,95, 6= 7,96, с= 5,73 A; Z=4.

Бесцветные кристаллы часто призматического габитуса. В связи с двойникованием облик кристаллов может изменяться; % = 1,6815 (С), гат =1,6772 (С), пр=1,5279 (С); (—) 2 У = 18°4'; спайность хо­ рошая по (110). ДТА: (—) 447°С (превращение арагонита в каль­ цит); (—) 860—1100°С (диссоциация на СаО и СОг). Плотность 2,947 г/см3. Твердость 3,5—4. Синтетически может быть получен из растворов при обменных реакциях солей кальция с щелочными кар­ бонатами. Порошок арагонита при кипячении в растворе нитрата кобальта приобретает лиловый оттенок, так как покрывается плен­ кой основного карбоната кобальта. Эта реакция протекает значи­

тельно быстрее, чем у кальцита, и поименяетея лля отдиния араго­ нита т»т кальцита. Встречается в озерных осадках, в рудах, горных породах и органогенных отложениях.

Фатерит (ватерит) — ц-форма СаСОз. Гексагональная или тригональная сингония; а=4,13, с=8,58 A, Z = 6.

Дифракционная характеристика:

Бесцветные или белые кристаллы в виде волокнистых агрегатов, сферолитов, пластинок или скелетных форм роста, напоминающих снежинки; одноосный, положительный; п0= 1,550, пе = 1,640 — 1,650. При кипячении в воде превращается в арагонит или кальцит, при кипячении в NaCl — в кальцит; переходит в кальцит при темпе­ ратуре около 440°С. Синтетически получают путем принудительной кристаллизации гелеобразного СаСОз при 5°С в присутствии избыт­ ка карбоната калия.

CaMg(C03)2— доломит (М= 184,41; состав, %: СаО 30,41; MgO 21,86; С02 47,73; Са 21,73; Mg 13,19, С 13,02; О 52,06). Вари­

Бесцветные кристаллы ромбоэдрического или призматического габитуса, часто встречаются различные двойники; одноосный, отри­

карбоната магния); (—) 830—900°С (диссоциация карбоната каль­ ция); присутствие 0,01% NaCl снижает температуру первого эффек­ та на ~90°С, при давлении 133,3 Па остается один эффект с мак­ симумом при (—) 760—770°С. АН°=—2327,86 кДж/моль, AG°= = —2177,14 кДж/моль, 5°= 155,29 Дж/(моль-град). Плотность 2,85 г/см3. Твердость 3,5—4. Образует непрерывные твердые рас­ творы с СаРе(СОз)г и СаМп(СОз)2. Магний в доломите может за­ мещаться на Со, Мп и Fe. Синтетически доломит получают из рас­ творов карбонатов Са и Mg при давлении С02 не менее 1 МПа. Ши­ роко распространен в природе.

Ca2(Mg, Fe)5[Si8022]-(ОН)2 — актинолит. Кальциевый амфибол из группы роговых обманок. Содержит в переменных количествах магний и железо. Сходен с тремолитом; минерал называется акти­

стого асбестовидного минерала, а также плотных разновидностей. Асбестовидные разновидности применяются, как асбест.

Si 27,66; О 47,27; Н 0,25). Кальциевый амфибол, относящийся к'ро-

говым обманкам. Структурная формула: Ca2Mg5[Si8022]- (ОН)2. К тремолиту некоторые относят также разновидности, содержащие до 15% железистого компонента с общей формулой Ca2(Mg, Fe)5 [Si80 22](0H )2. Моноклинная сингония; а = 9,8, Ь= 17,9, с= 5,28 А; р= 105°12'.

Дифракционная характеристика природного тремолита (оз. Бай­ кал) :

По другим данным наиболее характерными дифракционными максимумами тремолита являются пики с d, А: 2,69; 3,1.0; 8,4. Крис- f таллы удлиненно-призматические, игольчатые, волокнистые; тремо­ лит, не содержащий железа, бесцветен; % = 1,625, пт= 1,613, пр= 1,599; (—) 2 V=88°. Спайность совершенная по (НО) под углом 124°. ДТА (тремолит оз. Байкал): (—) 800°С (выделение конститу­ ционной воды); на кривой обезвоживания фиксируются участки при 400—500° (потеря массы ~2% ) и при 700—800°С (потеря массы ~1,5% ); всего при нагревании тремолита до 800°С выделяется 3,86% воды. При нагревании переходит в пироксен. Плотность 2,9— 3,2 г/см3. Твердость 5—6. С кислотами почти не реагирует. Встре­ чается в виде тонковолокнистого асбестовидного минерала или плотных скрытокристаллических разновидностей. Асбестовидные разновидности применяются, как асбест.

Са, Na(Mg, Fe)4(Al, Fe)[(Si, А1)4Оц]-(ОН)3 — роговая обманка. Соединение сложного и непостоянного химического состава, отно­ сящееся к цепочным силикатам Mg, Fe2+, Са, часто совместно с Na, Al, Fe3+. Наблюдаются чистомагнезиальные и чистожелезистые разновидности. В некоторых разновидностях гидроксил замещается на фтор. К роговым обманкам относятся минералы тремолит, эденит, частингсит, чермакит, глаукофан, куммингонит и др. Все разно­

Кристаллы таблитчатые по (010) или призматические до иголь­ чатых по оси с; характерно двойникование; пе= 1,5274, пт= 1,5188, пр= 1,5184; ( + ) 2 К=58° (при комнатной температуре), угол опти­ ческих осей быстро изменяется с изменением температуры и при­ нимает значение 0° при 91°С; спайность совершенная по (010) и несо­

вершенная по (100) и (111). ДТА: двойной эффект с максимумами при (—) 180°С (дегидратация до полуводного гипса) и при (—) 220 (полное обезвоживание); (+ ) 380—420 (перестройка кристал­ лической решетки с превращением нерастворимого ангидрита в рас­ творимый); (—) 1200°С (обратимое превращение нерастворимого ангидрита в высокотемпературную форму ангидрита). По другим

при обезвоживании полуводного гипса сначала возникает y-CaS04 (растворимый ангидрит); при температуре >170°С — (1-форма CaS04 (нерастворимый ангидрит), тождественная природному ан­ гидриту; >1200°С стабильной является a-форма CaS04.

y-CaSOi — растворимый ангидрит. Основные дифракционные максимумы с d, А: 6, 05; 3,01; 2,80. Кристаллы в виде гексагональ­

Наиболее растворимая в воде форма CaS04. При контакте с влаж­ ным воздухом поглощает до 0,5 НгО. Свойства заметно изменяются

f}-CaS04— нерастворимый ангидрит (природная форма). Ромби­

Габитус кристаллов: изометричный, таблитчатый по (010), (100) или (001) или вытянутый параллельно оси а или с; % = 1,6136, ««,= 1,57, пр= 1,5698; (+ ) 2 К=43°; в проходящем свете бесцветный, толстые кристаллы могут иметь синюю или фиолетовую окраску с плеохроизмом: по Np— бесцветный до бледно-желтого или розово­ го, по Nm— бледно-фиолетовый или розовый, по Ng — фиолетовый; спайность совершенная по (010), очень хорошая по (100) и ясная по (001). ДТА: (—) 1200°С (обратимое превращение в a-CaSCU);

(—) 1450°С (плавление). Плотность 2,98 г/см3. Твердость 3—3,5. ГПл=1450°С. Синтетически получают различными способами, на­ пример при охлаждении расплава CaS04 вместе с СаС12 или NaCl. В природе встречается в больших количествах в осадочных горных породах (обычно в ассоциации с гипсом), а также в некоторых гидротермальных и контактно-метасоматических месторожде­ ниях.

a-CaSOi — высокотемпературная форма ангидрита, устойчи­ вая >1200°С. Полисинтетические двойники; «^=1,56, «р=1,50.

FeFe2C>4— магнетит (магнитный железняк) (М=231,539; состав, %: Fe 72,360; О 27,640. Кубическая сингония; а =8,391 A; Z = 8; простр. гр. Fd3m.

Дифракционная характеристика природного магнетита (Урал):

Кристаллы часто октаэдрического или додекаэдрического обли­ ка; изотропный; n=2,42 (Na); цвет черный, сильно магнитный. ДТА: ( + ) 250—375 (окисление магнетита до маггемита у-Ре20з); ( + ) 590—650°С (переход маггемита в гематит а-Ре20з). В присут­ ствии паров воды, действующих каталитически, указанные темпе­ ратуры могут понижаться. Природный магнетит на кривой ДТА имеет два экзотермических эффекта: при 350—400 и 600—1000°С. А//°= —1117,46 кДж/моль; 5°= 151,6 Дж/(моль-град); 7ПЛ= 1590°С. Плотность 5,175 г/см3. Твердость 5,5—5,6. Гидратации поддается с трудом. Природный минерал, чаще всего образуется магматиче­ ским путем; имеет большое значение как важная железная руда. Очень стойкий по отношению к процессам выветривания.

FeOOH — гетит (М = 88,85; состав, %: Fe 62,85; Н 1,13; О 36,01). Вариант формулы Fe20 3 -H20 . Ромбическая сингония; а=4,65, 5= 10,02, с=3,04 A; Z=4.

Желто-коричневые агрегаты игольчатых или пластинчатых крис­ таллов; пе= 1,398, пт —2,393, пр= 1,260, также пг=2,415, nm = 2,409, пр = 2,275; (—) 2 К=23°; спайность совершенная по (010), хорошая по (100). ДТА: (—) 300—420°С (дегидратация с переходом в а-РегОз; после дегидратации происходит кристаллизация, сопро­ вождающаяся небольшим экзотермическим эффектом); (—) 680°С (обратимое полиморфное превращение а-Ре20з в у-Ре20з). Плот­ ность 3,3—4,3 г/см3 (агрегаты); 4,28 г/см3 (кристаллы). Твердость

Fe (III) и отверждении золей и гелей основного гидроксида железа. Широко распространен в природе в виде железных руд. В приро­ де образуется преимущественно в результате гидролиза солей, воз­ никающих при выветривании минералов, содержащих железо.

железо-черного; в куске имеет темно-красную окраску. ДТА: (—) 678°С (переход в маггемит v = Fe2C>3, сопровождающийся резко вы­ раженными изменениями свойств). При нагревании до 1370—1400°С переходит в магнетит FesCU. 7пл = 1565°С. ДН°=—822,71 кДж/моль,

AG°=—741,48 кДж/моль, S°=90,0 Дж/(моль-град). Плотность 5,26 г/см3. Твердость 5—6. Образует непрерывные твердые раство­ ры с СггОз, а также с А120з. Не растворяется в воде, органических кислотах, растворяется в конц. НС1. Образуется при сублимации из расплава, а также при нагревании гидроксида железа с водой. Рас­ пространенный в природе минерал. Основной компонент железных

РУД-

FeS — пирротин (магнитный колчедан) (М = 87,91; состав, %: Fe 63,56; S 36,44). Обычно содержит избыток серы, вследствие че­ го формулу следует писать в виде Fei_*S. Гексагональная сингония;

а= 3,43, с=5,68 А; простр. гр. Р6з/ттс\ Z=12. Дифракционная характеристика:

Цвет черный, коричневый. ГПл= 1193°С. Почти не растворяется в воде, разлагается в эфирных и спиртовых растворах галогенов, в кислотах. Плотность 4,69 г/см3. Пирротин в природе образуется главным образом гидротермальным и магматическим путем; иног­ да наблюдается в осадочных породах.