沸石的结构

沸石的结构

沸石矿床主要是由火山玻璃质在碱性水介质的作用下，经过水化、水解和结晶等反应生成。沸石矿床的矿石主要是沸石，同时有多种类型沸石伴生，如伊利石、蒙脱石、石英等。目前被广泛应用的沸石有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙沸石和铁沸石等。

从内部微观结构看，沸石是一种含水架状结构的多孔性铝硅酸盐晶体，有自然界天然存在的也有人工合成的。理想的沸石化学式可表示为M x/y Al x Si Y O2(x+y)P·H2O，式中，M为碱金属（如Na、K、Li）和碱土金属（如Ca、Mg、Ba、Sr）。沸石的化学成分一般可认为是由Al2O3、SiO2、H2O和金属阳离子四部分构成，其中Al2O3、SiO2两种成分约占沸石矿物总量的80%。在不同的沸石矿物中，硅和铝的含量比例不同，且其比例大小的不同将引起沸石的某些特性变化，如离子交换性和耐酸性能等。

沸石的骨架结构是指由氧、硅和铝三种原子构成的复杂三维空间结构。结构基本单元是由一个硅或铝原子为中心、四个氧为顶点而形成的硅（铝）氧四面体。在这种四面体中，中心是硅（或铝）原子，每个硅（或铝）原子的周围有4个氧原子、各个硅氧化四面体通过处于四面体顶点的氧原子相互连接起来，各四面体连接成环状，形成沸石的次级结构单元；沸石的结构中有时还有其他多面体，可以连接成多元环，他们是沸石结构的三级单元。作为次级和三级单元的各种环以整体形式相互连接，就形成了沸石的骨架。沸石骨架结构中存在着空洞和孔道，晶穴的体积约为总体积的40%~50%，独特的晶体结构

使其具有大量均匀的微孔，孔径大多在1nm以下。其均匀的微孔与一般物质的分子大小相当。各种沸石都有自己特定形状和大小的空洞和孔道。一般人工合成的沸石具有形状规整，大小均匀的空洞和孔道，能够吸附和截留特定形状和大小的分子，因此又叫分子筛；而天然沸石的孔道常有扭曲，空洞大小分布也不均匀。