沸石

本Valsler

本周,我们发现很多漏洞布莱恩·克莱格试图归类复杂化合物的集合。

布莱恩·克莱格

许多化合物是简单,容易分类分子,如氯化钠或C₆H₆。然而,其他人代表整个家庭。认为,例如,DNA的结构设置为无限的可能的结果。矿物称为沸石可能更少的变种,但是他们形成一个广泛的家庭。天然和合成组装,沸石是铝硅酸盐——他们都包含相互关联的四面体的晶格铝,硅和氧气混搭,收集所谓的碱金属和碱土金属,如钠,钾,钙和镁。沸石矿物菱沸石有四个,和一些额外的水。

这水是反映在名字的起源“沸石”。当瑞典地质学家Axel Cronstedt加热他称之为‘zeolit吹管,矿物煮和膨胀,所以他给了它一个名字结合希腊沸腾和石头。沸石结构包含毛孔的分子大小和沸石有水吸附到他们复杂的内部表面。这个名字是没有争议的,不像菱沸石,很大程度上得益于一个错字。它被法国博物学家路易斯·博斯克梨d 'Antic后打算称之为希腊冰雹。不幸的是,希腊文本他使用这个词拼写错误,应该是chalazite。

总共至少有四十天然沸石合成版本总数超过200。理论上,应该有更多的正离子,可能包括的范围是广泛的。不清楚到底为什么只有这些化合物正在形成。结构合成的数量,强调如何实际有用的沸石是:他们非常好的多孔结构使他们的理想材料生产分子筛,能够分离出化合物基于它们的大小。他们还可以作为离子交换材料和催化剂。

离子交换功能是最常用在水软化剂。硬质水含有过量的钙、镁离子,导致水垢积累。当水通过一个适当的包含钠离子或钾离子的沸石,复合喜欢挂在钙和镁。因此,互换的钠或钾离子导致硬质水,减少水垢积聚。

水软化剂并不是唯一国内使用沸石,他们也出现在猫砂、沸石的吸附能力降低气味,和在你的洗衣粉。这里,磷酸盐被用来结合钙和镁,否则会影响表面活性剂的有效性(物质去除污垢),但这生产废水富含营养,鼓励的赤潮。因此,磷酸盐被禁止洗涤剂在欧洲和美国。沸石现在使用,水软化剂,取代钙和镁离子与钠。这些沸石被称为“建设者”,因为他们在洗衣粉也帮助结构形式。

沸石现在调整的程度是现代沸石的成熟的标志工程。沸石主要用于洗涤剂,自1970年代以来,沸石孔直径为0.42纳米。这适用于钙离子,但不太有效的镁。介绍了一个新的附加结构,沸石X,从1990年代末- 0.74纳米孔,使它更有效地结合镁。

有一系列的沸石催化角色,充当unlikely-sounding固体酸。“酸”一定程度上反映了沸石的性质作为路易斯酸,能够接受电子进一步反应。最大的作用是在催化裂化过程中使用的石油行业将大量碳氢化合物分子转化为小分子所需的汽油、煤油等燃料。在这个应用程序中,恒星沸石是八面沸石,也称为Y沸石。

与催化剂一样,有许多用途沸石分子筛,由化合物的孔隙度。一个很好的例子是在制氧机利用一个称为变压吸附过程。空气通过沸石在高压力,导致氮被吸附到沸石,增加氧气的比例。被困氮然后发布的下降压力,因此,沸石可以再次使用。这被证明是有价值的医学用途的疾病如肺气肿患者可以使用有潜在危险的帮助没有氧气钢瓶。

而这仅仅是一个开始。沸石用于陷阱核废物——他们被广泛部署在日本福岛核事故后,他们实际操作沥青在低温下,作为耐久性的水泥添加剂,用于水族馆过滤器,长寿给水果和蔬菜吸收乙烯等等。这些应用程序继续开发——例如,最近的实验,将石墨烯引入沸石毛孔,提高沸石的能力作为反应的催化剂的光。

的物理结构和化学成分的组合给沸石广泛的使用。沸石的最重要的方面是他们的毛孔——计算,10克的菱沸石具有相同表面积作为一个足球场,大约5000平方米-证明有时是空的空间,让所有的差异。

本Valsler

这是布莱恩·克莱格与沸石。下周这个时候,我们的美国朋友可能还会睡了感恩节的传统过剩,一些关于土耳其会传播一个持久的神话:富含色氨酸,这就是让你困在一个巨大的感恩节晚餐。我将探索真相这必需氨基酸在接下来的化学元素的播客。在那之前,接触任何化合物——电子邮件chemistryworld@rsc.org或推特@chemistryworld。我本Valsler,谢谢你加入我。