Klatki na cząsteczki
fot. Eurico Zimbres
W tym miesiącu zajmiemy się tematem trochę innym niż dotychczas. Mowa będzie o minerałach zwanych zeolitami, znajdujących zastosowanie głównie w przemyśle chemicznym. Do grupy tej zalicza się obecnie ponad 200 rodzajów krzemianów. Posiadają one budowę krystaliczną, zbudowaną z połączonych tetraedrów, zazwyczaj AlO4 oraz SiO4. Około 40 typów zeolitów jest pochodzenia naturalnego, pozostałe zaś zostały zsyntezowane w laboratoriach, co umożliwiło dopasowanie ich właściwości do zastosowań.
Zeolity znane są ludziom już od XVIII wieku, a ich nazwa pochodzi z greki i oznacza „wrzący kamień”. Nawiązuje ona do niezwykłej właściwości opisywanych minerałów- zdolności wiązania w swoim wnętrzu wody, która po ogrzaniu jest uwalniana. Ponadto materiał jest w stanie zatrzymać w swojej strukturze kationy metali grup I i II, a także umożliwia wymianę obecnych już jonów na inne. Jest to możliwe dzięki ich otwartym „szkielecie” zawierającym klatki, kanaliki i jamki. Taka budowa zapewnia bardzo duże pole powierzchni.
Struktura zeolitów sprawia, że są one bardzo dobrymi absorbentami. Z tego powodu dodaje się je do powszechnie używanych detergentów jako środki zmiękczające wodę. Kationy wapnia i magnezu są wówczas przez nie wyłapywane i zastępowane np. jonami sodu. W naszych domach opisywane minerały mogą pojawiać się również jako składniki pochłaniaczy zapachu lub żwirku dla kotów. Wśród zastosowań bardziej odległych od codziennego życia wymienić można wyłapywanie radioaktywnych izotopów z wody, z czego skorzystano po katastrofie elektrowni jądrowej w Fukushimie.
Zeolity wykorzystywane są często jako katalizatory. Ich niezwykle ważną cechą jest wybiórczość. Z uwagi na nieprzeciętną strukturę minerały zdolne są do adsorpcji jedynie cząsteczek o odpowiednim kształcie i rozmiarze. Zastosowanie to ma duży wpływ na przemysł farmaceutyczny i petrochemiczny.
W dzisiejszych czasach zwraca się dużą uwagę na wpływ używanych materiałów na środowisko oraz na zdrowie człowieka. Mówi się, że zeolity są ekologicznym substytutem fosforanów w detergentach. Prawdopodobnie nie są też szkodliwe dla człowieka, a niektórzy sugerują, że mogą one pomóc w leczeniu.
Źródła i więcej informacji: