A zeolit

Mi ez az anyag?
Alumínium-szilikát-ásvány. Általános képlete M2/nOAl2SiyO2y+4xH2O. M pozitív ion, például nátriumion, amely eltávozhat és más fémionokra cserélõdhet, n a kation vegyértéke, y 2 vagy nagyobb szám, x a vízmolekulák száma.

Hogy készül?
Az egyik zeolitásvány,
a natrolit
A zeolitok egy része a természetben található, a többit mesterségesen állítják elõ lúg, alumínium-oxid és szilícium-dioxid hevítésével.

Mit jelent a zeolit szó?
Amikor a zeolitot hevítik, víztartalma távozik, és az anyag olyan, mintha forrna. Egy svéd ásványtudós, Alex Cronstedt (17221765) alkotta meg a nevét a görög zein (forrni) és litosz (kõ) szóból.

Mire jó a zeolit?
Sok mindenre. Elsõsorban tisztítószerként használják és a kõolajiparban alkalmazzák. Gyakran molekulaszitának is nevezik.

Miért?
A kis molekulákat, például a vizet, a metánt, és a "karcsú" molekulákat, például az egyenes láncú szénhidrogéneket átengedi, de az elágazó láncú szénhidrogéneket vagy a "testesebb" molekulákat, például a benzolt nem. A zeolit módosításával változhat a "szita" mérete az, hogy mekkora molekula nem mehet már át rajta.

Na  és?
A zeolitok nagyon fontos szerepet játszanak a kõolaj-finomításban, mert ezekkel az anyagokkal ki tudják szûrni az egyenes láncú molekulákat, amelyek csökkentenék a benzin oktánszámát.

Hát még?
Az egyik zeolit (a ZSM-5) katalizálja a metanol átalakítását benzinné (a metanol könnyen elõállítható földgázból). Ha megfelelõ fémeket, például lantanidákat ültetnek be a zeolitok üregeibe, krakkoló katalizátorok keletkeznek; ezek segítségével alakíthatók át a nagy alkánok kisebb, "benzinméretû" alkánokká és alkénekké, amelyekbõl például polimereket gyártanak.

Honnan származnak az üregek?

A szilícium- és alumíniumatomok a csúcsokon ülnek.
Az (ábrán nem látható) oxigénatomok kapcsolják össze õket.

A zeolitok alumínium-, szilícium- és oxigénatomjai üregeket alkotva kapcsolódnak össze. A "kalitkák" lapjain levõ lyukak körülbelül molekulaméretûek. A kalitkák óriási hálókat alkotnak. Ezek miatt a pórusok miatt a zeolitoknak nagyon nagy a felületük, és sok olyan "aktív hely" van rajtuk, amely katalitikus hatást fejt ki.

És a tisztítószerek?
A mosószerekbe a foszfátok helyett ma már inkább zeolitokat tesznek, mert ezek "zöldebbek". A zeolitokkal szabályozható a pH: megakadályozható, hogy a víz túl lúgossá váljék. (A lúg rongálja a textíliát.) A zeolitok a vizet is lágyítják

Hogyan?
A képletben is szereplõ M ionok nem épülnek be a vázba; ki-be mozoghatnak. A zeolitok nátriumionjai kicserélhetõk az oldat kalciumionjaira. Ezek az ionok a nátriumionoknál erõsebben kötõdnek meg a zeolitban. A kalciumionok eltávolítása miatt csökken a víz keménysége.

Nem maradt ki semmi?
A zeolitok megkötik a vizet, ezért szárításra, vízelvonásra is használhatók például a kettõs üvegezésû ablakokban.
 

Soundbite molecules
Education in Chemistry, 1999. július

 
Vissza http://www.kfki.hu/chemonet/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/