Цеолиты — большая группа близких по составу и свойствам минералов, водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском, известных своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену — они способны селективно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы.

Наиболее распространённые представители группы цеолитов — натролит, шабазит, гейландит, стильбит (десмин), морденит, томсонит, ломонтит.

Свойства

Кристаллическая структура цеолитов природных и искусственных образована тетраэдрическими группами SiO_2/4 и AlO_2/4, объединёнными общими вершинами в трёхмерный каркас, пронизанный полостями и каналами (окнами) размером 2-15 ангстрем. Открытая каркасно-полостная структура цеолитов [AlSi]O₄⁻ имеет отрицательный заряд, компенсирующийся противоионами (катионами металлов, аммония, алкиламмония и др. ионов, введённых по механизму ионного обмена) и легко дегидратирующимися молекулами воды.

Микроскопически (по габитусу) выделяют:

• волокнистые цеолиты — натролит, мезолит, томсонит, сколецит, ломонтит, гоннардит, эдингтонит, морденит, эрионит, жисмондин (абразит), феррьерит и другие;
• листоватые (или пластинчатые) цеолиты — стильбит, гейландит, брюстерит и другие;
• изометрические цеолиты — шабазит, филлипсит, гармотом, фоязит, гмелинит, дакиардит и другие.

На основе кристаллической структуры цеолитов возможна дальнейшая их систематизация.

Происхождение

По происхождению цеолиты — гидротермальные, экзогенные, реже метаморфические минералы. Встречаются в миндалинах вулканических пород, в песчаниках, аркозах и граувакках; в трещинах и пустотах гнейсов и кристаллических сланцев. Месторождения незначительны по объёму, но многочисленны и известны во всём мире.

Распространены довольно широко главным образом в низкотемпературных гидротермальных жилах, а также в миндалинах и трещинах эффузивных пород, где образуются как продукт поствулканических процессов.

Цеолиты получают также искусственно.

Применение

Искусственно синтезированные цеолиты (пермутиты) находят широкое применение в водоочистительных приборах в качестве адсорбентов, ионообменников, молекулярных сит; применяют в качестве доноров и акцепторов электронов. Используются в вакуумных насосах сорбционного типа. Также цеолиты получили весьма широкое применение как катализаторы многих процессов нефтехимии и нефтепереработки и как гетерогенные катализаторы. Широко используются в аналитической химии в качестве цеолит-модифицированных электродов; для обнаружения газов; для разделительных и концентрационных методов^[1].

Применяется в аквариумистике, в качестве адсорбента, и ионообменника, в качестве замены либо в дополнение к активированному углю. Кроме того, применяется как наполнитель для кошачьего туалета^[2][3].

Литература

• Zeolites in Sedimentary Rocks. Ch. in United States Mineral Resources, Professional Paper 820, 1973.
• Natural and Synthetic Zeolites. U.S. Bureau of Mines Information Circular 9140, 1987.
• Frederick A. Mumpton (1999). «La roca magica: Uses of natural zeolites in agriculture and industry». 10.1073/pnas.96.7.3463.
• «Zeolite-water close cycle solar refrigeration; numerical optimisation and field-testing», Jean-Baptiste Monnier; Dupont, M. Proc. Annu. Meet. — Am. Sect. Int. Sol. Energy Soc.; Vol/Issue: 6 pp 181—185; American Solar Energy Society meeting; 1 June 1983; Minneapolis, MN, USA
• Cheetham A.K. Solid State Chemistry. — Clarendon Press, 1992.