Гидроксиды алюминия

Сюда относятся так называемые тригидраты некоторых трехвалентных металлов. Наиболее распространен в природе Аl[ОН]₃. Гидрат окисного железа Fe[OH]₃, образующийся в первые моменты при гидролизе солеи этого металла, не устойчив и быстро подвергается обезвоживанию. Ион Fe³⁺ в небольших количествах иногда входит лишь изоморфно в состав Аl[ОН]₃. В гидратах алюминия также в виде изоморфной примеси присутствует Ga³⁺ в значительно повышенных против кларка количествах.

Гидраргиллит - Аl[ОН]₃. Название происходит от греческих слов " гидор" - вода и " аргиллос" - белая глина. Впервые был установлен еще в прошлом столетии на Урале. Синоним - гиббсит.

Химический состав. Аl₂O₃ 65, 4%, Н₂O 34, 6%. В виде изоморфной примеси устанавливаются Fe₂O₃ (до 2%), а также Ga₂O₃ (до 0, 006%). Химические анализы часто обнаруживают почти полное совпадение состава с теоретической формулой.

Сингония моноклинная; призматический в. с. L²PC. Кристаллическая структура слоистая, близкая к слегка искаженной структуре брусита. Некоторые особенности ее обусловлены тем, что ион алюминия по сравнению с ионом магния обладает большим зарядом и меньшей величиной ионного радиуса. В гидраргиллите, так же как и в брусите, каждый слой состоит из двух листов плотно упакованных гидроксильных ионов, между которыми располагается лист катионов Аl³⁺ (рис. 197). Так как заряд иона алюминия больше, чем заряд иона магния, то для нейтрализации отрицательного заряда гидроксильных ионов требуется меньшее число катионов Аl⁺³. Поэтому катионы Аl³⁺ занимают не все октаэдрические пустоты между листами ОН, как это имеет место в брусите, а только две трети их. В связи с этим ионы Аl³⁺ располагаются не в виде центрированных гексагонов, как в решетке брусита. а в виде простых шестиугольников (ср.расположение черных точек на рис. 196 и 197). Если оконтурить такой шестиугольник, то легко видеть, что на него в слое решетки брусита приходится шесть гидроксильных ионов и три полных иона Mg²⁺ (один центральный ион плюс шесть периферических, каждый по 2/6 валентности), т. е. формула гексагона будет Mg₃[OH]₆. Для решетки же гидраргиллита, при том же числе гидроксильных ионов, в формуле гексагона будет только два иона Аl³⁺, т. е. она будет иметь вид Аl₂[ОН]₆. Различие заключается также в способе сочленения тройных слоев друг с другом: в то время как в структуре брусита каждый ион [ОН]^1- приурочивается к центру между тремя ионами [ОН]^1- следующего слоя, в структуре гидраргиллита каждый ион [ОН]^1- одного слоя противостоит каждому иону [ОН]^1-следующего слоя (см. правые части рис. 196 и 197).

Облик кристаллов шестиугольнотаблитчатый (рис. 198). Распространены сложные двойниковые сростки по нескольким законам, обычно по (100) и (110). Чаще наблюдается в лучисто-листоватых агрегатах, иногда в натечных формах или в виде бобовидных или шаровидных конкреций. В главной же своей массе на земной поверхности распространен в тонкочешуйчатых или скрытокристаллических массах.

Цвет гидраргиллита белый, или он слабо окрашен в сероватый, зеленоватый и красноватый оттенки. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Ng = 1, 587, Nm = 1, 566 и Np = 1, 566.

Твердость 2, 5-3, 5. Спайность весьма совершенная по базопинакоиду {001}. Уд. вес 2, 35. Прочие свойства. При нагревании сначала превращается в бёмит - АlOОН, затем в γ -Al₂O₃ (кубической структуры типа шпинели).

Диагностические признаки. Для гидраргиллита характерными признаками являются следующие: весьма совершенная спайность, стеклянный блеск и малый удельный вес. От похожего на него диаспора отличается по твердости (у диаспора 6-7). От слюды отличается по удельному весу и оптическим свойствам (слюды оптически отрицательны). П. п. тр. не плавится; выделяя ОН, белеет и становится непрозрачным. Гидроксил при этом теряется в два этапа:

1. при температуре 202-196° (превращение в диаспор) и

2. при температуре 510° (дальнейшая дегидратация).

Прокаленный, будучи смочен раствором Со, окрашивается в яркосиний цвет. Как и гидраты других металлов, переходит в раствор в солянокислой вытяжке.

Происхождение. Образуется при разложении и гидролизе алюминийсодержащих силикатов отчасти при гидротермальных процессах (при сравнительно низких температурах), но главным образом при экзогенных процессах выветривания, и притом преимущественно в условиях теплого климата в тропических и субтропических странах.

Гидраргиллит гидротермального происхождения встречается сравнительно редко и в очень небольших количествах. Он наблюдался в некоторых эндогенных месторождениях как один из последних минералов, образовавшихся из низкотемпературных гидротермальных растворов.

При процессах выветривания в жарких странах гидраты глинозема, в том числе и гидраргиллит, образуются обычно совместно с гидратами железа. Гидраргиллит в значительно больших количествах присутствует в так называемых латеритах *, т. е. продуктах выветривания, широко распространенных в пределах современных тропических стран в виде покрова на коренных горных породах и состоящих в основном из гидроокислов, содержащих Fe₂O₃ и в меньшей степени Аl₂O₃ и SiO₂. Он наблюдается и в бокситах, состоящих преимущественно из гидратов Аl и образующихся также в коре выветривания горных пород.

^*(" Латер" - кирпич (продукты выветривания по своему цвету напоминают хорошо обожженный кирпич))

Образование бокситов для ряда месторождений приписывают также процессам разложения известняков и доломитов в экзогенных условиях, допуская, что глинистые остатки от выщелачивания могли в щелочной среде подвергаться дальнейшему разложению с выносом освободившегося кремнезема.

При процессах регионального метаморфизма гидраргиллит, обезвоживаясь, переходит в диаспор, а в более глубинных условиях - в корунд (наждак) или, в присутствии SiO₂, - в силикаты алюминия или алюмосиликаты.

Практическое значение. Гидраргиллит, так же как и диаспор и бёмит, входящие в состав бокситов, является источником глинозема, из которого, как известно, выплавляется один из наиболее легких металлов - алюминий. Для этих целей используются бокситы с содержанием кремнезема не выше 10-15%.

В химической промышленности применяются маложелезистые (светлой окраски) бокситы с целью получения солей алюминия, главным образом сульфатов. Более низкие сорта бокситов используются для производства абразивов (алунда и алоксита). Из них изготовляются также огнеупоры для высоко-температурных печей (температура плавления выше 2000°). Возрастает применение специальных сортов бокситов в качестве адсорбента при очистке нефтяных и растительных масел, для изготовления красок, в качестве катализаторов и пр.

Месторождения. Как спутник диаспора гидраргиллит установлен в месторождениях боксита в Тихвинском районе Ленинградской области и в других местах. Кристаллы гидраргиллита до 5 см в поперечнике, имеющие минералогическое значение, были встречены среди гидротермальных образований в Шишимских и Назямских горах в Златоустовском районе (Ю. Урал) среди метаморфических сланцев, а также в виде продуктов изменения нефелина в пегматитах Вишневых гор (Средний Урал).