Dodecacalcium hepta-aluminat - Dodecacalcium hepta-aluminate

Dodecacalcium hepta-aluminat
Kaltsiy geptaaluminat str.png
C12A7 kristalli tuzilishi[1]
Ismlar
Boshqa ismlar
C12A7; mayenit; Tetradekaaluminiy dodekakalsiy tritriakontaoksid
Identifikatorlar
3D model (JSmol )
ChemSpider
Xususiyatlari
Ca12Al14O33
Molyar massa1,386,66 g · mol−1
Tashqi ko'rinishSintez va dopingga qarab tiniqdan qora ranggacha qattiq[2]
Zichlik2,68 g · sm−3
Erish nuqtasi 1400 ° C (2,550 ° F; 1670 K)
1.614–1.643[3]
Tuzilishi
Kubik
Men43d
a = 1.1989 nm[4]
Boshqacha ko'rsatilmagan hollar bundan mustasno, ulardagi materiallar uchun ma'lumotlar keltirilgan standart holat (25 ° C [77 ° F], 100 kPa da).
Infobox ma'lumotnomalari

Dodecacalcium hepta-aluminat (12CaO · 7Al2O3, Ca12Al14O33 yoki C12A7) mineral sifatida tabiatda kamdan kam uchraydigan noorganik qattiq moddadir mayenit. Bu muhim bosqich kaltsiy aluminat tsementlari va ishlab chiqarishda qidiruv vositadir Portlend tsement. Uning tarkibi va xususiyatlari juda ko'p bahs-munozaralarga sabab bo'ldi, chunki uning tarkibida yuqori harorat hosil bo'lishi paytida paydo bo'lishi mumkin.[5]

Sintez

Polikristalli C12A7 an'anaviy qattiq holat reaktsiyasi, ya'ni aralashmani qizdirish orqali tayyorlanishi mumkin kaltsiy karbonat va alyuminiy oksidi yoki alyuminiy gidroksidi changlar, havoda. U kislorodda yoki namliksiz atmosferada hosil bo'lmaydi. Yordamida bitta kristallarga aylantirilishi mumkin Chexralskiy yoki zonaning erishi texnikasi.[2]

Portlendda tsement pechlari, C12A7 - 900-1200 ° S harorat oralig'idagi alyuminiy va kaltsiy oksidlarining erta reaktsiyasi mahsulotidir. Eritma fazalari yuqori haroratda boshlanishi bilan u qo'shimcha kaltsiy oksidi bilan reaksiyaga kirishib, hosil bo'ladi trikalsium aluminat. Shunday qilib, kam pishgan pech mahsulotlarida paydo bo'lishi mumkin. Bu ba'zilarida ham uchraydi tabiiy tsementlar.

Tarkibi va tuzilishi

Oddiy ravishda uchraydigan mineral, Ca ning so'nggi a'zolari bo'lgan qattiq eritma seriyasidir12Al14O33 va Ca6Al7O16(OH). Oxirgi tarkibi suvni faqat yuqori haroratda yo'qotadi va uning ko'pini erish nuqtasida yo'qotgan (1400 ° C atrofida). Agar ushbu haroratgacha qizdirilgan material xona haroratiga qadar tez sovutilsa, suvsiz tarkib olinadi. Gidrouz tarkibini hosil qilish uchun suvni qayta yutish darajasi 930 ° S dan past.

C12A7 kubik kristalli simmetriyaga ega; Ca12Al14O33 1.1989 nm panjarali doimiylikka ega[4] va zichligi 2,680 g · sm−3 Ca esa6Al7O16(OH) 1,1976 nm va 2,716 g · sm ga teng−3. Birlik xujayrasi ichki diametri 0,44 nm va rasmiy zaryadi +1/3 bo'lgan 12 katakdan iborat bo'lib, ularning ikkitasida erkin O mavjud2− ionlari (infoboks tuzilishida ko'rsatilmagan). Ushbu ionlar material orqali osongina harakatlanishi mumkin va ularni F bilan almashtirish mumkin−, Cl− (mineral tarkibidagi kabi xlormayenit ) yoki OH− ionlari.[2]

Kompozitsiyadagi chalkashliklar Ca tarkibini noto'g'ri tayinlanishiga yordam berdi5Al3O33. Tizimni o'rganish shuni ko'rsatdiki, qattiq eritma seriyasi gidroksil guruhi o'rnida boshqa turlarning, shu jumladan halolidlar, sulfid va oksid ionlarining turar joylariga ham tarqaladi.[5]

Xususiyatlari va ilovalari

C12A7 muhim mineral fazadir kaltsiy aluminat tsementlari[1] va ishlab chiqarishda qidiruv vositadir Portlend tsement. U 3CaO · Al hosil qilish uchun suv bilan, katta issiqlik evolyutsiyasi bilan tezda reaksiyaga kirishadi2O3· 6H2O va Al (OH)3 jel. Gidratning ushbu mineral va monokalsium aluminatidan hosil bo'lishi alyuminiy tsementlarda quvvat rivojlanishining birinchi bosqichini anglatadi. Aluminiyli tsementlarda reaktivligi yuqori va juda tez gidratlanishga olib keladiganligi sababli nisbatan kam miqdordagi dodakaltsium hepta-aluminat mavjud yoki umuman yo'q.

C12A7 optik, biologik va konstruktiv keramikalarda potentsial dasturlarga ega. Ba'zi amorf kaltsiy aluminatlari nurga sezgir va shuning uchun axborotni optik saqlash qurilmalari uchun nomzodlar.[6][7][8] Ular shuningdek, optik tolalar uchun kerakli infraqizil uzatish xususiyatlariga ega.[9][10]

Yopilmagan C12A7 keng tarmoqli izolyator, elektron aralashtirilgan elektrid C12A7: e− xona haroratida o'tkazuvchanligi 1500 S / sm ga etgan metall o'tkazgich; u hatto 0,2-0,4 K gacha sovutganda supero'tkazuvchanlikni namoyon qilishi mumkin. C12A7: e− atrof-bosim sintezida potentsial qo'llanmalarga ega bo'lgan katalizator hisoblanadi ammiak. Elektronni dopingga O ni ajratib olish orqali erishiladi2− kimyoviy reduksiya orqali C12A7 strukturasidan ionlar. AOK qilingan elektronlar noyoblikni egallaydi o'tkazuvchanlik diapazoni "qafas o'tkazuvchanligi" deb nomlangan va C12A7: e orqali ko'chib o'tgan− tunnel orqali kristall. Ular tezda va teskari ravishda gidrid ionlari bilan almashtirilishi mumkin (H−) C12A7 isitish orqali: e− vodorod atmosferasida Ushbu qaytaruvchanlik tufayli C12A7: e− vodorod zaharlanishidan aziyat chekmaydi - ammiak sintezida ishlatiladigan an'anaviy katalizatorlar uchun odatiy bo'lgan vodorod ta'sirida xususiyatlarning qaytarib bo'lmaydigan darajada yomonlashishi.[1][2]

Adabiyotlar

  1. ^ a b v Xosono, X.; Tanabe, K .; Takayama-Muromachi, E .; Kageyama, X .; Yamanaka, S .; Kumakura, H.; Nohara, M .; Xiramatsu, X.; Fujitsu, S. (2015). "Yangi supero'tkazgichlar va funktsional materiallarni o'rganish, shuningdek supero'tkazuvchi lentalar va temir pniktid simlarini tayyorlash". Ilg'or materiallarning fan va texnologiyasi. 16 (3): 033503. arXiv:1505.02240. Bibcode:2015STAdM..16c3503H. doi:10.1088/1468-6996/16/3/033503. PMC  5099821. PMID  27877784.
  2. ^ a b v d Ginli, Devid; Xosono, Xideo; Paine, David C. (2010). Shaffof o'tkazgichlar bo'yicha qo'llanma. Springer Science & Business Media. 318-bet. ISBN  978-1-4419-1638-9.
  3. ^ Entoni, Jon V.; Bideo, Richard A.; Bleyd, Kennet V.; Nichols, Monte C., nashrlar. (1997). "Mayenit". Mineralogiya bo'yicha qo'llanma (PDF). III (Galidlar, gidroksidlar, oksidlar). Chantilly, VA, AQSh: Amerika mineralogiya jamiyati. ISBN  0962209724.
  4. ^ a b Grandfild, Jon (2014). Light Metals 2014. Vili. p. 78. ISBN  978-1-118-88840-7.
  5. ^ a b Teylor, H F V (1990) Tsement kimyosi, Academic Press, ISBN  0-12-683900-X, 36-38 betlar
  6. ^ Gulgun, M. A .; Popoola, O. O .; Kriven, W. M. (1994). "Kaltsiy aluminat kukunlarining kimyoviy sintezi va xarakteristikasi". Amerika seramika jamiyati jurnali. 77 (2): 531. doi:10.1111 / j.1151-2916.1994.tb07026.x.
  7. ^ Uollenberger, F. T .; Weston, N. E.; Brown, S. D. (1991). "Eritilgan qayta ishlangan kaltsiy aluminat tolalari: Strukturaviy va optik xususiyatlari". Infraqizil detektorlar va chiziqli bo'lmagan optik kalitlar uchun materiallarning o'sishi va tavsifi. Infraqizil detektorlar va chiziqli bo'lmagan optik kalitlar uchun materiallarning o'sishi va tavsifi. 1484. p. 116. doi:10.1117/12.46516.
  8. ^ Birchall, J. D .; Xovard, A. J .; Kendall, K. (1981). "Tsementlarning egiluvchanligi va g'ovakliligi". Tabiat. 289 (5796): 388. Bibcode:1981 yil 28-iyun. doi:10.1038 / 289388a0.
  9. ^ Kendall, K .; Xovard, A. J .; Birchall, J. D .; Pratt, P. L.; Proktor, B. A .; Jefferis, S. A. (1983). "G'ovaklik, mikroyapı va kuch o'rtasidagi bog'liqlik va ilgari tsement asosidagi materiallarga yondashuv [va munozara]". Qirollik jamiyatining falsafiy operatsiyalari A: matematik, fizika va muhandislik fanlari. 310 (1511): 139. Bibcode:1983RSPTA.310..139K. doi:10.1098 / rsta.1983.0073.
  10. ^ Go'ktas, A. A .; Vaynberg, M. C. (1991). "Sol-Gel Calcia-Alumina kompozitsiyalarini tayyorlash va kristallashtirish". Amerika seramika jamiyati jurnali. 74 (5): 1066. doi:10.1111 / j.1151-2916.1991.tb04344.x.