沸石
沸石是一種含有水架狀結構的鋁矽酸鹽礦物群，最早發現於1756年。瑞典礦物學家克朗斯提（Cronstedt）發現有一類天然鋁矽酸鹽礦石在灼燒時會產生沸騰現象，因此命名為沸石（瑞典文：zeolit），其名稱來自希臘文「ζέω (zéō)」（意思為沸騰的）和「λίθος (líthos)」（意思為石頭）。此後人們對沸石的研究不斷深入。[1]
沸石族礦物主要由矽、鋁、氧組成，其化學通式為Mn+
1/n(AlO
2)−
(SiO
2)
x･yH
2O，這裏的Mn+
1/n 為金屬離子或氫離子，這些陽離子可以跟電解質溶液中的其他陽離子交換。[2]
晶體結構中有許多空腔（籠）和連接空腔的通道，水分子位於其中，可由通道運輸。晶體和集合體形態及解理隨着晶體結構的不同而異，一般呈淺色，玻璃光澤，硬度3－3.5，比重2.0－2.4。
沸石族礦物由低溫熱液作用形成，見於噴出岩，特別是玄武岩的孔隙中，也見於沉積岩、變質岩及熱液礦床和某些近代溫泉沉積中。
1932年，McBain提出了「分子篩」（Molecular sieve）的概念。表示可以在分子水平上篩分物質的多孔材料。沸石用作分子篩，可以吸取或過濾其他物質的分子。雖然沸石只是分子篩的一種，但是沸石在其中最具代表性，因此「沸石」和「分子篩」這兩個詞經常被混用。
除了天然產品外，也可由人工合成，人造沸石是：磺酸化聚苯乙烯，天然沸石：鋁矽酸鈉。
用途 編輯
A型沸石 編輯
A型沸石，代號LTA，是應用最廣的人造矽酸鹽沸石。典型品種組成為|Na12(H2O)27/8|[Al12Si12O48]，|Na64(H2O)326.71|[Si96Al96O384]或|Na91.7|[Si96Al96O384]。孔穴十分巨大。該型始於立方晶系，具立方面心晶胞，晶胞參數 = 24.6Å左右。A型沸石具有吸附水分子的良好性能，乾燥性能很高，易再生，可反覆使用。5A型可以高效分立正丁烷和異丁烷，3A型可乾燥乙烯、丙烯等氣體。[3]
磷酸鋁沸石 編輯
磷酸鋁沸石，代號AFI，又稱介孔磷酸鋁(meso-porous aluminum phosphates)。典型組成是AlPO4。屬於六方晶系， = 13.827Å， = 8.580Å。磷酸鋁沸石具有優良的反應活性，可以製備單層碳納米管；亦可用作催化劑，將乙烷氧化為乙二酸。[4]
參見 編輯
參考文獻 編輯
- ^ Cronstedt AF. Natural zeolite and minerals. Svenska Vetenskaps Akademiens Handlingar Stockholm. 1756, 17: 120.
- ^ Nayak, Yogeesha N.; Nayak, Swarnagowri; Nadaf, Y. F.; Shetty, Nitinkumar S.; Gaonkar, Santosh L. Zeolite Catalyzed Friedel-Crafts Reactions: A Review. Letters in Organic Chemistry. 2020, 17 (7): 491–506 [2023-04-24]. S2CID 201222323. doi:10.2174/1570178616666190807101012. （原始內容存檔於2023-04-04） （英語）.
- ^ 无机化学. 高等教育出版社. 2002年第二版: 938頁. ISBN 978-7-04-011583-3.
- ^ 无机化学. 高等教育出版社. 2002年第二版: 939頁. ISBN 978-7-04-011583-3.