第2章粘土矿物和粘土胶体化学基础VIP免费

第二章第二章粘土矿物和粘土胶体化学基础粘土矿物和粘土胶体化学基础本章要求重点掌握内容：1.几种粘土矿物的晶体构造特点及其水化性质。2.扩散双电层理论和电解质对电动电势的影响。3.胶体体系的基本概念。4.分散度、比表面的概念。5.聚结稳定性和沉降稳定性概念及其影响因素。15概述概述分散体系的种类在自然界以及工农业生产中，常常遇到一种或几种物质分散在一种物质中的分散体系。我们称被分散的物质为分散相，分散相颗粒所在的连续介体为分散介质。例如钻井用的水基泥浆就是粘土、处理剂、有时还有加重剂等分散在水中的分散体系。分散体系可以分为三类，见表2-1泥浆中粘土颗粒多数在悬浮体范围（0.1~2微米），少数在溶液范围内（0.1微米~1毫微），泥浆是粘土—水的胶质悬浮体系，具有胶体和悬浮体的性质。概述概述比表面积特大的分散体系随着分散相颗粒的分散程度增大，颗粒变小，颗粒的表面积（相界面积）增加很大，单位体积物质的总表面积（称比面积）增加很大。概述概述是不稳定的分散体系因胶体系有巨大表面积引起的。物体表面的分子和内部分子的处境不同，因而具有不同的能量（见图2-2）。概述概述用σ代表单位面积的表面能（称比表面能），⊿S代表面积，总面积能=σ⊿S。热力学第二定理，体系表面能有自发减小的倾向。表面能及其作用原理，在具有巨大界面的高分散多相体系中具有根本性的意义。从上式可以看出，降低体系表面能有两条途径：一条是缩小表面积；另一条是减小比表面能σ。前者引起一系列的毛细管现象和胶态体系的聚结不稳定性，后者引起吸附作用。钻井液是粘土—水的胶质悬浮体系，分散在水中的粘土细粒具有巨大的表面积，因此，它们亦有聚结以及吸附作用，且都是自发地进行的，以使体系的表面积减小。第一节粘土矿物的晶体构造与性质第一节粘土矿物的晶体构造与性质粘土：主要由粘土矿物和少量非粘土矿物组成的细粒粘滞土状物质。特点：粒度<5微米.成分：粘土矿物（蒙脱石等）+非粘土矿物（石英、长石等）+胶体矿物（蛋白石等）。粘土矿物：含水的层状及层—链状铝硅酸盐总称。特点：具有相对固定的化学组成和确定的内部结构—内部格子构造。19第一节粘土矿物的晶体构造与性质第一节粘土矿物的晶体构造与性质1.粘土矿物的分类：粘土矿物按两种晶片配合比例可分为1：1型（一层硅氧四面体晶片与一层铝氧八面体晶片相结合构成单元晶层）、2：1型（两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氧八面体晶片相结合单元晶层）、2：2型（硅氧四面体晶片与铝（镁）氧八面体晶片交替排列的四层晶片构成单元晶层）以及层链状结构。2.粘土矿物的化学组成：粘土中常见的粘土矿物有三种：高岭石、蒙脱石(也叫微晶高岭石、胶岭石等)，伊利石(也称水云母)。它们的化学组成见下表粘土矿物的晶体构造与性质粘土矿物的晶体构造与性质高岭石：其氧化铝含量较高，氧化硅含量较低；蒙脱石：氧化铝含量较低，氧化硅含量较高；伊利石：含有较多的氧化钾。矿物名称化学组成高岭石Al4[Si4O10(OH)8蒙脱石(Al2Mg3)(Si4O10)(OH)2.nH2O伊利石（K,Na,Ca2)m(Al,Mg)4(Si,Al)8O20(OH)4.nH2O第一节粘土矿物的晶体构造与性质第一节粘土矿物的晶体构造与性质一、粘土矿物的两种基本构造单元一、粘土矿物的两种基本构造单元1.硅氧四面体与硅氧四面体片硅氧四面体由一个硅原子和四个等距的氧原子组成的正四面体。硅原子在四面体的中心，氧原子在四面体的顶点。图中：基底氧：四面体底面三个氧原子。顶端氧：四面体顶点一个氧原子。O-O距离：2.61埃。Si-O距离：1.61埃。——硅原子——氧原子20硅氧四面体片单个四面体与若干个相邻四面体通过底面氧相连，构成平面连续的四面体晶格。四面体片特点：由SiO4彼此连接而成的Si4O10的无限重复的六方网格。所有基底氧排列在同一个平面上。所有顶端氧在另一个平面上。平面投影形成正六角形的三层空心六角环网格。四面体片在粘土中不能独立存在。——硅原子——氧原子Si4O10最小重复单元分子式212.2.铝氧八面体与铝氧八面体晶片铝氧八面体与铝氧八面体晶片铝氧（氢氧，Al—O(OH)）八面体铝原子处于正八面体中心，六个氧原子或氢氧原子处于八面体...