Двуокись кремния. Часть 1

Двуокись кремния может существовать в различных кристаллических модификациях и в виде аморфного, так называемого кварцевого стекла. Их изучению посвящены многочисленные исследования (см., например, [425, 426, 459а — 465]), значительная часть которых опубликована лишь в последние 5—10 лет. Противоречивость результатов многих исследований и недостаточная изученность свойств некоторых модификаций кремнезема (в частности, тридимита) позволяют осветить его полиморфные превращения лишь в ограниченной мере.

Основными модификациями (первого порядка) являются, как было указано выше, кварц, тридимит, кристобалит. Каждая из них может существовать в виде различных (например, а, 6) форм или подразновидностей, называемых обычно модификациями второго порядка.

Температурные границы существования кварца, тридимита и кристобалита впервые установлены Феннером [459а].

Устойчивым при температурах ниже 870° С является кварц. При охлаждении кристаллизующегося в гексагональной системе а-кварца он энантиотропно переходит в низкотемпературный В-кварц.

Температура этого перехода составляет 573° С.

При температуре около 1050° С происходит превращение кварца в кристобалит. В присутствии минерализатора протекает процесс превращения образовавшегося кристобалита в тридимит, устойчивый в интервале температур 870—1470°С (по некоторым данным [460], образование кристобалита в температурной области устойчивости тридимита также невозможно без минерализатора, что, однако, не подтверждается экспериментально).

Таким образом, образование кристобалита является промежуточной ступенью обратимого процесса превращения кварца в тридимит (в том случае, если присутствует минерализатор). Достоверно установлено существование трех форм последнего — α, β и γ, хотя в литературе можно встретить как указания о четвертой и пятой формах тридимита [461], так и мнение, что тридимит вообще нельзя рассматривать, как самостоятельную модификацию кремнезема [462].

Последнее мнение находит все большее экспериментальное подтверждение.

Переходы тридимита из γ в β- и из β- в α-форму являются обратимыми.

При нагревании тридимита температуры этих переходов составляют соответственно 117 и 163°С (по данным работы [460], 113—117°С и 158 — 163°С), при охлаждении 73 — 7ГС и 151 — 147° С [460].

Следует отметить, что состав минерализатора влияет на температуры превращения тридимита. Для γ -> β и для β -> α превращений тридимита температуры их уменьшаются в ряду: UaW04 > Na2V04 > K2W04 > Cs2W04.

При температуре 1470° С тридимит превращается в кристобалит, который при 200—270° С переходит в β-кристобалит. Точка превращения β-> α-кристобалит зависит от размера зерен исходного кварца и продолжительности его выдержки при высокой температуре.

В случае двухчасовой выдержки при температуре 1200° С и размере зерен 7—10, 24—28, 104*—125 и 180—280 мк температура превращения кристобалита из В- в а-форму составляет соответственно 250,5; 235,8; 208,3 и 211,2° С [460].

 

Другие части:

Двуокись кремния. Часть 1

Двуокись кремния. Часть 2

Двуокись кремния. Часть 3

Двуокись кремния. Часть 4

Двуокись кремния. Часть 5

 

 

Содержание