矿物性质和矿物材料习题集教材.docx
《矿物性质和矿物材料习题集教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿物性质和矿物材料习题集教材.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
矿物性质和矿物材料习题集教材
矿物性质与矿物材料——习题集
1、体积电阻和体积电阻系数
电流通过绝缘体所碰到的阻力称作体积电阻。
体积电阻系数等于电流通过边长为1cm的正方形绝缘体的相对应的两面所产生的电阻。
一般固体和液体绝缘材料的体积电阻系数约为108～1010Ω·cm至1016～1018Ω·cm。
体积电阻越大，材料的绝缘性能越好。
2、简述矿物材料研究内容
以研究非金属矿物与岩石为对象，以研究矿物本身的应用为目的，以矿物的本质-化学成分和晶体结构为依据，研究矿物的物化性质及其与成分、结构的关系和产生机理，探讨矿物性能的应用和优化，扩大应用领域，使矿物得到充分开发和应用。
3、电击穿，电击穿强度和击穿电压
当外施电压增高并达到某一极限值时，电介质即丧失其绝缘性能，这一现象称作电击穿。
绝缘材料被击穿瞬间所施加的最高电压称为击穿电压（U0）。
绝缘材料抵抗电击穿的能力称作电击穿强度（或介电强度）（E0），单位为kV／mm。
4、表面电阻和表面电阻系数
5、介电常数（电容率）
介电常数表征电容器（两极板间）在有电介质时的电容（ε）与在真空状态（无电介质）下的电容（ε0）的比（εr）。
表征不导电矿物（电介质）或导电性弱的矿物在外加电场中产生感应电荷的特点。
6、金刚石的结构特点
①、金刚石的晶体结构属等轴晶系，a0=3.56A，Z＝8；
②、碳原子占据晶胞的角顶、面心和相间的1/8晶胞的小立方体的中心，为四面体配位；
③、每个碳原子与相邻的四个碳原子形成共价键结合；
④、键长：
C-C=1.542A；键角：
C-C-C=109°28′。
7、金刚石分类
金刚石根据其含氮量、红外和紫外吸收光谱特征，划分为I型、Ⅱ型和混合型三大类。
I型金刚石：
含有一定量的氮（＞1024原子/m3），对波长＜330nm的紫外辐射、7～10μm的红外辐射强烈吸收；
Ia型：
含氮较多（0.1～0.23％），是天然金刚石中最常见类型，约占天然金刚石总量的98％。
它又可分为IaA和IaB型。
IaA型：
所含的氮以双原子氮为主，还有聚合形式的氮，个别含单原子氮。
其特征为：
红外光谱出现由双原氮引起的1282cm-1吸收谱带，紫外为＞270nm次吸收边，及N5～N8系。
IaA型是最常见的金刚石类型，我国此型数量最多。
IaB型：
所含的氮为多原子氮、片晶氮和三原子氮，以多原子氮为主，还含有数量不等的双原子氮，但无单原子氮。
其特征为：
多原子氮所引起的1175cm-1红外吸收，片晶氮引起的1370cm-1红外吸收，紫外N9系、N3系及260～280nm的线系。
IaB也是较常见的金刚石类型。
Ib型：
含有少量的氮，且主要是单原子氮。
氮代碳出现一个未成对的电子，旋转于氮——碳之间，产生顺磁共振效应。
因此，Ib型金刚石的特征是顺磁共振谱为单氮讯号，红外光谱为1130cm-1吸收带，紫外为＞400nm的吸收边。
Ⅱ型金刚石：
几乎不含氮（＜0.001％，或＜1024原子/m3＝，透过紫外辐射至225nm，对7～10μm的红外辐射不吸收。
分Ⅱa型和Ⅱb型。
Ⅱa型：
含氮极少。
有良好的导热性。
其特征是：
红外光谱在1400～1100cm-1范围内几乎无吸收，紫外光谱为＜230nm的基吸收边。
Ⅱb型：
比Ⅱa型含氮更低，几乎不含氮。
它含微量硼（受主心），故为P型半导体。
混合型：
一个金刚石晶体内，存在两种以上金刚石类型分区共存，而且在形貌图象上可见两者分区分布，这种金刚石称为混合型。
8、石墨晶体结构特点
层状结构：
碳原子组成六方网层，根据层的叠置层序和重复周期分为两种类型：
2H型：
两层为一个重复周期，即ABAB重复，a0=2.462A，c0=6.70A；
3R型：
三层为一个重复周期，即ABCABC重复，a0=2.46A，c0=10.06A。
层内原子间距1.42A，层间距3.35A。
层内原子作六方环状排列，碳原子为三配位，碳原子的外层电子构型为s2p2，杂化作sp3，每个碳原子以一个s电子和两个p电子与其周围的三个碳原子形成共价键，而另一个具有活动性的p电子则形成大π键，从而使晶体具有一定的金属性。
层内具有极强的结合力，层间巨大的间距形成弱键合作用，由此构成了石墨结构突出的特点，并决定了石墨许多特殊的性能。
9、石墨的分类
石墨的结晶状态影响到它的工艺性能。
因此，工业上首先根据石墨的结晶程度将其分为两—类：
一类为晶质石墨，呈鳞片状或块状，晶体＞0.001mm（1μm），可用肉眼或显微镜辨识其晶形；
一类为隐晶质石墨，晶体细小，显微镜下难以辨识其晶形，又称无定形石墨或土状石墨。
10、叙述石墨的主要性质和用途
1）石墨的物化性能
巨大的层间距及弱键导致了石墨的片状形态和{0001}极完全解理、低硬度1～2（但垂直解理为3～5）、润滑、可塑、低密度（2.1～2.3g／cm3）；晶格的金属性使石墨呈金属色（铁黑～钢灰）、金属光泽、不透明、良导电性和导热性；成分和坚强的结构层使石墨具有化学稳定性和耐高温等等。
下面就石墨的几个主要工艺性能作一些具体说明。
耐高温性：
石墨系碳的高温变体。
它是目前已知的最耐高温的材料之一。
它的熔点高达3850℃，于4500℃才气化。
7000℃的超高温电弧下加热10秒钟，石墨的重量损失为0.8％，刚玉为6.9～13.7％，而极耐高温的金属12.9％。
在2500℃时石墨的强度反而比室温时提高一倍。
导电和导热性能：
石墨的导电性约为一般非金属的100倍，碳素钢的2倍，铝的3～3.5倍。
若将石墨定向排列，加温、加压而制成定向石墨，其顺导电性约为反向导电性的1000倍，据此可制成各种半导体材料和高导电性材料。
石墨的导热性能超过了钢、铁、铝，且具异常导热性，即导热率随温度的升高而降低，在极高的温度下则趋于绝热。
稳定性：
石墨在常温下表现出良好的化学稳定性，它不受任何强酸、强碱和有机溶剂的腐蚀。
但在500℃时开始氧化，700℃时水蒸气可对其产生侵蚀，900℃时CO2也能对其产生侵蚀作用。
石墨的热稳定性也好，膨胀系数小（1.2×10-6），故在高温下能经受温度的剧烈变化而不破坏，其体积变化也不大，不会产生裂纹。
润滑性：
石墨具有良好的润滑性能，其摩擦系数在润滑介质中小于0.1。
鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。
可塑性：
石墨可展成薄至0.2μm的透光透气薄片；而高强度石墨甚至连金刚石刀具都难以加工。
吸热性和散热性：
石墨有良好的吸热性能，每kg可以吸收（2.96～9.211）×107J的热量，而金属材料每kg的吸热量为4.061×107J；石墨的散热性能则几乎与金属一样好。
涂敷性：
石墨可涂抹固体，形成薄膜，当其颗粒小到5～10μm时粘附力更强。
此外，石墨在原子反应堆中还有良好的中子减速性能。
2）应用
冶金工业：
冶金工业是石墨的最大消费领域。
主要用于石墨坩埚，铸造模面和耐火砖，也用来做炼钢的增碳剂。
其中前两者各约占石墨总用量的1/3。
在机械工业中：
一般的润滑油不能适应高速，高温和高压的要求，而石墨作润滑剂可以在-200～2000℃的温度和极高的滑动速度的环境下使用。
石墨润滑剂可为水剂胶体、油剂胶体或粉剂。
化学工业：
利用石墨具抗酸、碱和有机溶剂的腐蚀性能，制作器皿、管件、阀门和衬砌材料（如热交换器、反应槽、凝缩器、酸洗槽等，可耐各种腐蚀性气体和液体的腐蚀），广泛用于石油、化工、湿法冶金等部门
电气工业：
石墨主要用于制作电极、电刷，电池及电影机、探照灯发光用的电碳棒与焊接发热用的碳精棒、电炉用的碳管等；在电器工业中，广泛采用石墨作电极、电刷、电棒、炭管以及电视机显像管和真空管的涂料（胶体石墨乳）等。
轻工业：
利用石墨作玻璃、造纸的抛光剂；油漆、油墨、橡胶、塑料的填料、导电填料和补强填料等；铅笔芯；金属防腐涂料；密封材料（用柔性（膨胀）石墨作离心泵、水轮机、汽轮机和输送腐蚀介质的设备的活塞环垫圈、密封圈、轿车的汽缸垫等。
国防工业：
高碳石墨（高纯度，高密度）在人造卫星、火箭、飞机、潜艇、导致输电线路短路的石墨炸弹等方面均得到应用，是国防工业的重要材料。
防辐射材料：
在核反应堆中，中子和原子反应堆的减速剂；防原子辐射和核辐射的外壳以及火箭的喷嘴、导弹的鼻锥、宇航设备零件、隔热材料、防射线材料等。
柔性石墨制品：
柔性石墨又称膨胀石墨，是一种新的石墨制品。
美国研究成功柔性石墨密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题，随后德、日、法也开始研制生产。
柔性石墨除具有天然石墨所具有的特性外，还具有特殊的柔性和弹性，是一种理想的密封材料。
石墨取代铜：
20世纪60年代，铜作为电极材料被广泛应用，使用率约占90％，石墨仅有10％左右；21世纪，越来越多的用户开始选择石墨作为电极材料。
在欧洲，超过90％以上的电极材料是石墨。
石墨烯：
2008年8月报道:
科学家最近研究发现，石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。
11、刚玉的化学组成
刚玉的化学式：
A12O3；刚玉中常含微量杂质主要有：
Cr、Ti、Fe、Fe、Mn、V等杂质元素，以类质同象形式代替A1，或以机械混入物的形式存在于刚玉晶体中。
12、刚玉晶体结构
刚玉晶体结构是O2-作六方最紧密堆积；A13+充填在2/3的八面体空隙，[AlO6]八面体共棱联结，形成垂直三次轴的层；平行c轴方向，二个实心八面体与一个空心八面体交互排列
13、石英的化学组成
纯净的石英SiO2通常近于100%。
石英中常见有：
Fe、Mg、Al、Ca、Li、Na、K、Ge、B等杂质元素，多以类质同象的形式代替Si。
Al3+代Si4+引起电荷不平衡，导致半径较小的Li+或Na+进入结构空隙，以平衡电荷。
14、石英晶体结构特点
石英基本结构单元为硅氧四面体，[SiO4]四面体以4个角顶与相邻四面体联结，形成架状结构。
键角：
Si-O-Si=144°、键长：
Si-O＝1.579A和1.617A，O-O＝2.504A和2.640A。
石英在结构上有左形和右形之分。
结构上的左形和右形，相当于形态、物性上所指的右形与左形，这两种形态的概念是相反的。
15、试述石英的性质与用途
1）石英的性质
颜色：
石英一般透明无，由于石英中含有大量微细空洞或气泡等缺陷，导致对光产生散射作用，使石英常呈白色、乳白色、灰白色等；石英中含有其他元素时可呈紫色、黄色、玫瑰色、茶色、烟色或黑色等。
光泽：
玻璃光泽。
折射率：
在常光下N0=l.544，在非常光下Ne=1.553。
对光的透过性：
石英对一切可见光都具有高度的透光度，石英在紫外光下比大多数结晶物质、玻璃、液体等更透明；水晶对由红外～紫外光波都有良好的透过率。
沿光轴方向，对1000～550nm光波波段，每厘米厚的透过率约为90％以上，在550～250nm光波波段的透过率约为85～90％，250～220nm，约在50～80％。
因此它是制造紫外光谱仪棱镜和透镜的理想材料。
密度：
2649kg/m3，莫氏硬度：
7，贝壳状断口，一般很难看到解理，玻璃光泽。
熔点：
1713℃。
热膨胀系数：
石英线膨胀系数具有各向异性，垂直c轴方向比平行c轴方向的膨胀系数大。
导热系数：
明显的各向异性，平行c轴方向的导热系数远大于垂直c轴方向的导热
导电性：
石英具有很高的的电阻率（Ω.cm），是一种绝缘材料。
压电性：
石英在一定方向受机械应力作用时，在其表面上能够产生电荷的特性。
热电性：
温度改变时，在石英表面能够产生产生负电荷的性质。
溶解性：
石英不溶于HCl、HNO3、H2SO4；能立即被HF或温热的NH4HF溶解；在常温下能被碱溶液慢慢侵蚀；在升高温度和压力，并置于密闭的容器中，可被NaOH、K2CO3、Na2SO4或Na2B4O7等碱性溶液强烈侵蚀。
2）石英的用途
压电石英广泛地应用于电子技术和超声波技术上。
制造谐振器、滤波器和回声探测器、压电传感器等仪器。
光学水晶主要用于制造石英折射仪、红外线分析仪器、光谱仪、摄谱仪等。
熔炼水晶主要是用于生产特种透明石英玻璃的原料。
硅质原料广泛用于冶金、化工、建材、磨料、耐火材料等部门，其中玻璃业消费量最大，铸造业次之。
玻璃工业：
在玻璃工业中，石英砂是制造玻璃的主要原料。
铸造业：
在铸造工业中，石英砂主要用于配制铸钢件用的型砂，由于其耐火度高达1713℃，能经受长期高温，适用于大型铸件。
耐火材料：
硅质原料用来制硅砖，硅砖广泛应用于冶金、玻璃、炼焦业的砌炉材料。
冶金工业：
用硅质原料作熔剂，制硅铝和硅铁。
其它：
利用其耐酸性，作硫酸塔的充填物；过滤砂用于自来水过滤、磨料用砂、陶瓷釉药用砂、水泥用砂等。
做橡胶、塑料、油漆涂料填料，做电子、电器绝缘材料等光导纤维、石英玻璃、人造水晶等。
16、白云母的化学组成
白云母化分式：
K{Al2[AlSi3O10]（OH）2}；理论成分（％）：
K2O11.8、Al2O338.5、SiO245.2、H2O4.5；云母中常见的混入物有：
Ba、Na、Rb、Fe、Cr、V、Mg、Li、Ca、F等，大多数是以类质同象代替，形成云母变种。
17、云母的晶体结构特点
云母的结构是由呈八面体配位的阳离子层夹在两个[（Si，Al）O4]四面体网层组成的基本结构单元层（2：
1型结构）。
[（Si，Al）O4]四面体共三个角顶连成六方网状，四面体活性氧朝向一边，OH位于六方网层的中央，与活性氧位于同一平面上。
两层六方网层活性氧的指向相对，并沿[100]方向位移a/3（约1.7A），使两层的活性氧和OH呈最紧密堆积，其间形成的空隙为Al、Mg、Fe等离子充填。
六方网层中的Si有1/4为Al代替，结构层内出现剩余电荷，由结构层之间的较大的阳离子（如K）来平衡电荷。
白云母是2M1型，即相邻云母结构层为120°和240°，120°和60°两种位移方式，重复层数均为2，都属单斜对称；
白云母晶体结构中的平均原子间距为：
K-O（12）=3.10A、Al-（O，OH）（6）=1.95A、Si-O（4）=1.65A。
18、硅灰石的化学组成
化学式：
CaSiO3（或Ca3[Si3O9]），理论化学组成为：
CaO48.3％，SiO251.7％。
硅灰石中常有少量的Fe2+、Mn2+、Mg2+（偶见K+、Na+）代Ca2+、A13+、Fe3+，偶见Ti4+代Si4+。
19、硅灰石晶体结构特点
硅灰石是一单链结构，其结构特点如：
在α-CaSiO3中，钙为六次配位与氧形成钙氧八面体[CaO6]，钙氧八面体共边形成链，三个钙氧八面体链形成带。
硅以四次配位与氧形成硅氧四面体[SiO4]，硅氧四面体共顶形成链，链结构是以两个对顶连接的硅氧四面体基团[Si2O7]与一个硅氧四面体组成，两个链形成带。
硅氧带中的硅氧四面体[SiO4]与钙氧带中的钙氧八面体[CaO6]以棱相连；或钙氧八面体带和硅氧四面体带的延长方向都平行b轴，相邻的钙氧八面体[CaO6]和硅氧四面体[SiO4]沿b轴方向错动b/4，沿c轴方向错动0.11c，因此产生了具有三斜对称的Tc型硅灰石结构。
键长：
Si-O=1.52～1.64A，Ca-O=2.32～2.40A。
钙氧八面体[CaO6]的棱长：
3.7A，硅氧双四面体[Si2O7]当Si-O-Si为一直线时，高约4.1～4.2A。
由2个[CaO6]八面体和3个[SiO4]四面体组成α-CaSiO3的基本结构单元。
在钙氧八面体链与硅氧四面体链的结合中，为了使3个[SiO4]四面体与2个[CaO6]八面体相适应，[Si2O7]双四面Si-O-Si产生弯曲。
20、高岭石理论化学组成
理论化学式为：
Al4Si2O5（OH）4，理论化学成分为：
SiO246.54%、Al2O339.50%、H2O13.96%；高岭石族矿物的化学成分比较简单。
只有少量的Mg、Fe、Cr、Cu代替八面体中的Al；偶尔有A1、Fe代替Si。
21、高岭石结构特点
结构单元层：
由一个[SiO4]“硅氧四面体片”与一个[Al（O、OH）]“铝氢氧八面体片”连接构成高岭石的基本结构单元层；层堆垛形式：
由高岭石结构单元层堆垛而成，两层之间错动a/3；层间物：
高岭石层间无水分子或阳离子充填；键性：
高岭石为多键型矿物，Si-O为共价键，边缘为氧原子；Al-O，Al-OH为离子键，边缘为氢氧基团；层内的键力较强，层间键力较弱，层间具有可剥分性。
22、高岭石烧结性
烧结是指当物体被加热到一定温度后，由易熔物所产生的液相充填在未熔颗粒之间的空隙中，靠其表面张力使气孔率下降、密度提高、体积收缩，从而变成致密、坚硬的性能。
当气孔率下降到最低值、密度达到最大值时的状态称为烧结状态，此时对应的温度称为烧结温度。
23、高岭土合成分子筛的基本步骤
将高岭土细磨至粒度在3μm以下；
经600～700℃下焙烧2小时；
高岭土按固液比1：
2与NaOH溶液混合均匀；
经50℃预处理2～4小时，再升温至80～90℃搅拌处理10小时左右；
过滤、洗涤至pH=8～10，110℃烘干后即得4A型沸石分子筛。
24、叙述高岭土的主要性质和用途
1）物化性质
颜色：
高岭石纯者为白色，含杂质可染成其他不同颜色；
光泽：
集合体光泽暗淡或呈蜡状光泽；
硬度：
2.0～2.5；
密度：
2.60～2.63g／cm3；
高岭石的致密块（状集合）体，具粗糙感；干燥具吸水性，湿态具可塑性，加水不膨胀；阳离子交换仅发生在颗粒边缘，交换容量仅为1～10mmol/100g。
高岭石的粒度在0.2～5μm左右，高岭石粒度大小与结晶程度有关，结晶好的高岭石粒度较大。
可塑性：
一般高岭土具有中、低可塑性，比蒙脱石的可塑性低。
高岭土的烧结性是制造陶瓷产品必须具备的重要工艺指标之一。
高岭土具有较高的耐火度，一般可达1750℃以上，属耐火粘土。
高岭土具有良好的电绝缘性，可做高频瓷、电绝缘用瓷的原料。
高岭土具有较强的化学稳定性和一定的耐碱能力，这是用作填料主要的性能指标。
高岭石可与许多极性有机分子（如：
甲酰胺HCONH2、乙酰胺CH3CONH2、尿素NH2CONH2等）相互作用，产生高岭石—极性有机分子嵌混合复合体。
有机分子可进入层间域，以氢键的形式与结构层两表面相连结。
使高岭石的结构单元层厚度增大；改变了高岭石的表面性质（如亲水性）。
2）高岭土的应用
高岭土由于具有多种优良的物化性能，自古以来就被应用于陶瓷工业，发展到今天它已成为人类日常生活到尖端技术领域不可缺少的矿物材料。
随着新技术的开发，高岭土正在不断开拓新的应用领域，向高、精、尖领域渗透，如新型的切削刀具、钻头、陶瓷轴承、陶瓷—金属复合材料、人工合成分子筛、原子反应堆的陶瓷部件、喷气飞机和火箭燃烧室的喷嘴、电子材料、航天飞机外表用的耐高温陶瓷片等。
在陶瓷工业中的应用：
高岭土在陶瓷工业中的消耗量约占其产量的50％以上，居各工业部门之首。
在造纸工业中的应用：
从国外高岭土的消费结构来看，造纸工业用量已远远超出陶瓷工业的用量。
主要用于制造各种印刷纸、硬板纸、新闻纸等的填料和涂布颜料。
在橡胶工业中的应用：
在橡胶工业中，高岭土被用作填料和补强剂，可明显改善橡胶的拉伸强度、抗折强度、耐磨性、耐腐蚀性、刚性（弹性）等性能。
在塑料工业中的应用：
高岭土作塑料的填充剂，使塑料制品具有平滑的表面、美观的外表、稳定的尺寸，能够改善制品的绝缘性、耐磨性、耐化学腐蚀性，提高制品的硬度等优点。
合成分子筛及其应用：
以高岭土为原料，经一定工艺处理可以人工合成4A型分子筛。
4A型分子筛在石油、化学、冶金、环保及电子工艺等领域，广泛用作分子筛、阳离子交换剂、选择性吸附剂、催化剂载体、污水处理剂、冰箱除臭剂、干燥剂等。
在冶金工业中的应用：
高岭土具有高的耐火度，制作冶金工业、玻璃工业等高温作业的熔炼炉和热风炉的炉衬砌体，如各种形状的耐火砖、高镁铝砖、绝缘砖、硅质砖等。
在其它部门的应用：
玻璃纤维工业：
高岭土是玻璃纤维工业的主要原料之一。
在粘合剂领域：
可用来制作油灰、嵌封料及密封料的填料。
在涂料领域：
高岭石化学性质稳定、覆盖能力强、流变性好、白度高，是油漆、涂料工业的重要矿物原料。
在农业领域：
被用作肥料、农药或杀虫剂的增量剂、稀释剂。
在轻工业领域：
还用以制造香粉、胭脂、牙粉、各种药膏、软膏等，还可用作生产肥皂、铅笔蕊、颜料等制品的填料。
在高科技领域：
制造高温结构陶瓷，用于原子反应堆、喷气飞机和火箭燃料室喷嘴的耐高温部件；制造功能陶瓷，即制造具有压敏、光敏、热敏、气敏、磁敏等性能及具有记忆能力、快离子传导能力的功能陶瓷等等。
优质高岭土可制造各种高级光学玻璃、有机玻璃、水晶等的熔炼坩埚；拔制玻璃纤维的各种拉丝坩埚，以代替价格昂贵的铂、镍等贵金属坩埚。
25、蒙脱石晶体化学式
Ex（H2O）n{（Al2-xMgx）2[（Si，A1）4O10]（OH）2}
E—为层间可交换的阳离子，主要为Ca2+、Na+，其次是K+、Li+等，根据层间阳离子的种类，蒙脱石被分为钙基蒙脱石、钠基蒙脱石、镁基土、锂基土等；
x—是E为一价阳离子时单位化学式的层电荷数，一般在0.2～0.6之间；
H2O—为层间水分子，其含量主要取决于层间阳离子种类、环境温度和湿度。
层间水分子是以层的形式存在于结构层之间，最多可达四层，一般前一层未充满时，不形成新的水分子层。
n—为分子式中水分子的个数。
26、蒙脱石晶体结构特点
四面体中：
Si4+可被Al3+、Fe、Ti等代替，Al3+代替Si4+的量一般不超过15％；八面体中：
Al3+可被Mg2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Li+、Ni、Cr等代替。
层间低价阳离子代替高价阳离子引起电荷不平衡，产生层间负电荷。
蒙脱石的层间负电荷主要来自八面体中异价阳离子之间的代替，部分来自四面体中的A13+代替Si4+。
四面体片和八面体片中的阳离子置换引起的电荷不平衡，主要由层间阳离子（多为Na+、Ca2+）来补偿，即层间阳离子称为可交换性阳离子。
结构层之间的层间域能吸附水分子和吸附有机分子。
27、蒙脱石X射线衍射特征
蒙脱石的X-射线衍射谱，通常底面反射d001=12～15A。
d001=12A者是含1个水分子层的钠蒙脱石，d001=15A为含2个水分子层的钙蒙脱石。
底面间距d001随层间水分子层的厚度、可交换阳离子及有机分子的种类而变化。
28、蒙脱石热分析曲线特征
蒙脱石的热分析曲线存在3个吸热谷。
在80～250℃：
脱去层间水和吸附水；
在600～760℃：
脱去结构水（OH）；
在800～935℃：
由于晶格完全破坏所致。
在第三个吸热谷之后（1180℃）紧接着有一放热峰，是非晶相的结晶作用所引起。
29、蒙脱石的表面电性
蒙脱石的表面电性来自以下三方面：
层电荷：
四面体片和八面体片中的阳离子置换所引起的，每个晶胞的层电荷最高可达0.6个。
电荷的密度不受所在介质的pH值的影响，是蒙脱石表面负电性的主要原因；
破键电荷：
产生于四面体片的基面和四面体片、八面体片的端面，系Si-O破键和A1-O（OH）破键的水解作用所致。
当pH＜7时，破键吸引H+，带正电；pH＞7时带负电；
八面体片中离子离解形成的电荷：
在酸性介质中，OH-或AlO3-3离解占优势，端面荷正电；在碱性介质中，A13+离解占优势，端面荷负电；pH=9.1为等电点。
30、蒙脱石膨胀性
蒙脱石吸水或吸附有机物质后，晶层底面间距c0增大，使体积膨胀。
在单位化学式中：
含H2O时，c0＝12.4A；有2H2O时，c0＝15.4A；高水化状态时，c0可达18.4～21.4A；吸附有机分子时，c0最大可达48A左右。
层间含二价阳离子的蒙脱石，处在塑性体——流体的过渡阶段时，较含一价阳离子水化能高，吸水速度快，吸水量大，膨胀性也大；进入分散状态成为流体时，吸水膨胀性能受晶胞的离解程度制约，较含一价层间阳离子的离解程度低，吸水量小，最终吸水率低。
因此，钙
升级会员 