Mineralogický systém Prof. RNDr. Milan Novák, CSc. Zeolity •Osnova přednášky: • 1.Tektosilikáty 2.Zeolity 3.Vznik zeolitů 4.Použití zeolitů 1. Tektosilikáty •Významná skupina silikátů s trojrozměrným skeletem tetraedrů SiO4, které jsou vzájemně propojeny všemi rohovými kyslíky. Do dutin pak vstupují většinou relativně velké kationy, popř. H2O a jiné kaniony (Na, Ca, K) a někdy také anionty (S, Cl). • •Skupina živců (albit, anortit, K-živce) •Skupina foidů (nefelín, lazurit, sodalit) •Skupina zeolitů • Struktura tektosilikátu - zeolit 2. Zeolity •Definice: •Minerál ze skupiny zeolitů je krystalická látka se strukturou složenou ze vzájemně propojených tetraedrů, jejichž rohy jsou tvořeny O a obklopují kation. Tato struktura je prostorově uspořádaná tak, že obsahuje otevřené prostory ve formě kanálů nebo dutin. Ty jsou obvykle vyplněny H2O nebo kationy, které nejsou vázány do struktury tetraedrů a jsou vyměnitelné. Kanály jsou natolik velké, že umožňují i průchod příbuzných látek bez porušení struktury. V hydratovaných fázích dochází k uvolnění H2O - dehydrataci - za teplot pod 400 °C a ta je většinou vratná. Struktura může obsahovat také (OH, F) skupiny, umístěné ve těch vrcholech tetraedrů, které nejsou sdíleny s jinými tetraedry. 2. Zeolity •Použití definice • •Mezi zeolity jsou řazeny pouze minerály, jejichž struktura umožňuje vratnou dehydrataci a výměnu kationů. Proto mezi ně nejsou řazeny tektosilikáty jako jsou např. skapolity, sodality, nefelin aj., které mají velmi podobnou strukturu, ale nedochází v nich k výměně kationtů. •Některé minerály obsahují vedle H2O skupinu (OH,F) ve vrcholku tetraedrů, ale netvoří můstek s jinými tetraedry. Tyto jsou řazeny mezi zeolity (např. chiavennit, maricopait). •Minerály skupiny cancrinitu splňují řadu strukturních požadavků na zeolity, ale přítomnost velkých aniontů (např. SO4) ve struktuře je odlišuje a nejsou mezi zeolity řazeny. Také jejich dehydratace probíhá za vyšších teplot než u zeolitů. •Leucit nebyl řazen mezi zeolity. Jeho struktura je ale identická jako u analcimu a existence ammonioleucitu vede k tomu, že je řazen mezi zeolity. •Pollucit nebyl řazen mezi zeolity. Jeho neomezená mísitelnost s analcimem ale vede k tomu, že je také řazen mezi zeolity. •Mezi zeolity jsou řazeny také některé berylofosfáty (např. weinebeneit). Ty sice neobsahují Al a Si, ale splňují ostatní požadavky pro definici minerálů ze skupiny zeolitů. 2. Zeolity •Obecný vzorec zeolitů •Definice obecného vzorce je podle nové definice spíše nemožná. Ve starší literatuře je ale uváděn vzorec, který do určité míry vystihuje složení zeolitů: • •MxDy (Al x+2y Si n-x-2y O2n) . m H2O (Si > Al) • •x a y se mohou rovnat, • kde nově uváděné prvky •M = jednovalentní kationy (Na,K) (Li, Cs, NH4, Cu) •D = dvojvalentní kationy (Ca, Mg) (Ba, Sr, Mn, Pb) •Al (Be, Zn,) •Si (P) •aniony v kanálech H2O (Cl, B) •aniony v tetraedrech O, OH, F • •Typické substituce: CaAl - NaSi 2Na - Ca BeP - AlSi 2. Zeolity Natrolit 2. Zeolity •Důležité zeolity: natrolit, stilbit, heulandit, laumontit, wairakit, klinoptilolit, mordenit, faujasit, erionit, harmotom, phillipsit, chabazit, analcim • •Vybrané zeolity •leucit K[AlSi2O6] •ammonioleucit (NH4)[AlSi2O6] •analcim Na[AlSi2O6] . H2O •pollucit (Cs,Na) [AlSi2O6] . nH2O •hsianghualit Li2Ca3[Be3Si3O12]F2 •maricopait Pb7Ca2[Al12Si36(O,OH)100] . n (H2O,OH) n = 32 •weinebeneit Ca[Be3(PO4)2(OH)2] . 4 H2O •chiavennit CaMn[Be2Si5O13(OH)2] . 2H2O •kalborsit K6[Al4Si6O20]B(OH)4Cl Phillipsit 2. Zeolity •Vlastnosti zeolitů • - převážné bílé, bezbarvé •- nízká tvrdost •- nízká hustota T =3-4, H = 2,0-2,2, •- nízké indexy lomu a dvojlom •- vratná dehydratace při teplotách pod 400 °C •- schopnost výměny kationů 2. Zeolity 2. Zeolity Chabazit, Řepčice Natrolit, Soutěsky 2. Zeolity analcim_gr Stilbit Analcim 2. Zeolity Laumontit Stilbit 3. Vznik zeolitů •Vznik •Až na výjimky, typické nízkoteplotní a relativně nízkotlaké minerály. • •Způsoby vzniku zeolitů •- zvětrávání silikátů při vysokém pH •- diagenetické pochody •- alterace minerálů cirkulující pozemní vodou •- hydrotermální alterací a krystalizací • spojenou s magmatickou aktivitou •- kontaktní metamorfóza •- krystalizace z hydrotermálních roztoků •- regionální metamorfóza nízkého stupně •- krystalizace z magmatické taveniny • 3. Vznik zeolitů •Typické horniny •- vulkanické a subvulkanické tufy a skla (zeolity vznikají většinou až po reakci s vodou různého původu) •- hlubokomořské pelagické sedimenty •- nízce metamorfované horniny •- dutiny ve vulkanitech •- hydrotermální systémy na trhlinách hornin (hydrotermální rudní žíly, alpská parageneze) •- hyperalkalické magmatické horniny •- granitické pegmatity • Stilbit 3. Vznik zeolitů 3. Vznik zeolitů Leucit Thomsonit 3. Vznik zeolitů Diagramy ukazující alteraci K-živců a vznik zeolitu 3. Vznik zeolitů 4. Použití zeolitů •Použití • Vyplývá ze specifických vlastností zeolitů. Většina dnes používaných zeolitů je ale vyrobena synteticky. •- zachycení různých typů polutantů (radioaktivní látky, organické látky, SO2) •- čištění různých látek •- zemědělství •- výroba papíru 4. Použití zeolitů 4. Použití zeolitů