ساختار و ویژگی های شیمیایی زئولیت

زئولیت­ها آلومينوسيليكات هاي آبدار و بلورين با فلزات قليايي و قليايي خاكي مثل سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیوم هستند. این کانی ها از نظر ساختاری، مواد معدنی بلوری پیچیده­ای هستند که از چهار وجهی متصل به هم و نامحدود  SiO₄ و AlO₄ تشکیل شده اند و هر اکسیژن بین دو چهاروجهی در اشتراک است. سيليسيوم یک کاتیون ۴ بار مثبت (Si⁴⁺) و آلومينيم یک کاتیون ۳ بار مثبت (Al⁺³ ) است. در زمان تشکیل این کانی Al⁺³  جایگزین Si⁴⁺  می­شود و بنابراین به ازاي هر چهار وجهي AlO₄ یک سیلیسیوم از شبکه خارج شده و يك بار منفي ايجاد مي­شود. این بارهای منفی حاصل از جانشینی هم شکل Al به جای Si، توسط كاتيون­هاي قرار گرفته در شبكه خنثي مي­شوند.

فرمول تجربی ارائه شده برای زئولیت به صورت  M_2/nO.Al₂O₃.xSiO₂.yH₂O می‌باشد. در این فرمول M نشان دهنده يك يا چند كاتيون با ظرفیت n  است و  مي‌تواند هر يك از فلزات سديم، پتاسيم، منيزيم يا كلسيم باشد. x عددي است كه بسته به نوع زئوليت بين ۲ تا ۱۰ تغيير می‌كند و به نحوی به جایگزینی هم شکل آلومینیوم به جای سیلیسیم اشاره می کند. y تعداد مولكول هاي آبی که در ساختار زئولیت وجود دارد  را نشان ميدهد ( شکل ۱)..

شکل ۱- ساختمان ملکولی زئولیت

کانی زئولیت از تجمع واحدهای سازنده زئولیت که آن هم از کنار هم قرار گرفتن چهار وجهي هاي آلومینیوم و سیلسیوم به وجود آمده اند، تشکیل می­شود. یعنی چهاروجهی های اولیه در قالب های مكعبی، منشور شش ضلعي و يا مكعب هشت وجهي کنار هم قرار گرفته و واحدهاي سازنده ثانويه را تشکیل می­دهند. این واحدهای ثانویه به صورت‌های متنوعی در سلسله مراتب مختلف با هم ترکیب می­شوند و ساختار زئولیت را می­سازند. در شکل ۲ واحدهای سازنده و ساختمان زئولیت آورده شده است.

شکل ۲- واحد های سازنده و ساختار زئولیت

شبکه تشکیل یافته زئولیت در سه بعد به صورت نامحدودی گسترش می‌یابد و در فضای بین آن كانال ها و حفرات متصل به هم ایجاد می­گردد که بوسيله كاتيون ها و مولكول هاي آب اشغال می­شود. کاتیون­های موجود در این ساختار متحرک هستند و می‌توانند با سایر کاتیون ها جایگزین شوند. این ویژگی ظرفیت تبادل كاتيوني را براي زئوليت به وجود مي­آورد. ملکول های آب نیر می توانند به صورت برگشت پذیر و پیوسته از شبکه خارج شوند و یا وارد آن شوند. دمای لازم برای خروج کامل آب از ساختار زئولیت و دهیدراته شدن آن حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد می باشد. به دلیل همین مشخصات است که زئولیت قابلیت جذب آب، بخارات، کاتیون­های مختلف، فلزات سنگین، گازها و به ويژه مولكول هاي قطبي را دارد.

کلینوپتیولایت (Clinoptilolite) کانی زئولیت طبیعی است که به وفور یافت می شود و در معادن ایران نیز شناسایی شده است. این کانی در سنگهای رسوبی که منشا آتشفشانی دارند، وجود داشته و از درجه خلوص بالایی برخوردار است.  فرمول تجربی زئولیت کلینوپتیولایت به صورت (Na,K,Ca)6(Si30Al6O72) •۲۰H2O برای واحد ساختمانی می­باشد. ظرفیت تبادل کاتیونی این نوع زئولیت حدود ۲۰۰ تا ۲۶۰ میلی اکیوالان بر صد گرم است و از این نظر می تواند  در بسیاری از واکنش­های خاک نقش فعالی داشته باشد. شرکت ژرف کام پایدار مفختر است که ضمن معرفی زئولیت معدنی،  آن را به صورت تخصصی در اختیار مصرف کنندگان قرار می‌هد.