Вернуться назад
№105494
Алюминий, кремний и геометрия
Алюминий, кремний и геометрия
(для решения требуется авторизация)
Многие природные минералы являются силикатами и алюмосиликатами. В структуре всех силикатов каждый атом кремния окружен тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода. Такие тетраэдры могут быть изолированы или сочетаться друг с другом, образуя островные (изолированные) группировки, бесконечные цепочки, слои или трехмерный каркас.
|
Цепочки I
|
 |
|
Цепочки II
|
 |
|
Цепочки III
|
 |
|
Слои IV
|
 |
На рисунках использован один их вариантов изображения тетраэдра (вершины всех треугольников – атомы кислорода, атомы кремния (находятся в центре тетраэдров) не показаны).
Примером силикатов с изолированными тетраэдрами SiO44- могут служить гранаты, имеющие общую формулу R2+3 R3+2[SiO4]3, где R2+и R3+ – двух- или трехзарядные катионы. Элементарная ячейка одного из гранатов представлена на рисунке. Роль R3+ играют катионы алюминия (черные кружки), которые расположены в вершинах, центрах всех ребер и всех граней кубической элементарной ячейки (а = 11.525 Å), а также в центре ячейки и в центрах всех восьми октантов. Плотность граната– 4.3195 г/см3.
Структура граната может сохраняться и в соединениях, где атомы кремния частично или полностью замещены атомами алюминия. В частности, для изготовления твердотельных лазеров применяют алюмоиттриевый гранат Y3Al5O12. Синтез этого граната можно проводить методом спекания оксидов алюминия и иттрия, но такая твердофазная реакция протекает крайне медленно. Альтернативным способом является синтез методом горения раствора. При этом самоподдерживающаяся реакция протекает в гомогенном растворе. В качестве окислителей часто используются нитраты металлов, а в роли восстановителей – мочевина, глицин, гидразин и др. В одном из вариантов раствор нагревается до испарения несвязанной воды и далее до образования геля и возникновения экзотермической реакции по всему объему образца
-
Определите химические формулы силикат-анионов, описывающие состав структур I–IV. Предложите структуру островного силикат-иона, имеющего простейший состав, аналогичный цепочкам I. Напишите уравнения реакций, протекающих при синтезе Y3Al5O12 методом горения раствора, содержащего нитраты иттрия и алюминия и мочевину, предполагая, что сначала происходит взаимодействие каждого из нитратов с мочевиной (реакция 1 и реакция 2), а затем – взаимодействие продуктов реакций 1 и 2 с образованием целевого граната.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Определите катион R2+ в составе обсуждаемого граната.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
