Взаимодействие воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, доктор химических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
- Специальность ВАК РФ25.00.09
- Количество страниц 366
Оглавление диссертации доктор химических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ГЕНЕЗИС СТЕКОЛ, ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О
СТРУКТУРЕ СТЕКОЛ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ВОДОЙ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. Развитие общих представлений о строении силикатных стекол
1.2. Современные представления о структуре силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стекол
1.3. Поведение воды в силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и расплавах
Выводы
ГЛАВА. 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВОДЫ В АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ И БОРОСИЛИКАТНЫХ СТЕКЛАХ МЕТОДАМИ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
2.1. Подготовка и аттестация образцов
2.2. ИК спектроскопия
2.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния света
ГЛАВА 3. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛЖАШЬ1Х СТЕКЛАХ
3.1. Структура природных водосодержащих алюмосиликатных стекол с высоким содержанием S1O2
3.2. Спектроскопическое исследование состояния воды в природных алюмосиликатных стеклах с высоким содержанием SiOi
3.3. Спектроскопическое исследование структурных и химических особенностей природных водосодержащих стекол с низким содержанием Si02
3.4. Взаимодействие воды с природными водосодержащими
алюмосиликатными стеклами с низким содержанием S1O2
Выводы
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ СО СТРУКТУРОЙ МОДЕЛЬНЫХ АЛ10М0СИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ
4.1. Вода в высокополимеризованных алюмосиликат! 1ых стеклах
4.2. Водосодержащие ашомосиликатные стекла с различной степенью деполимеризованности структуры
4.3 Термодинамические и спектроскопические аспекты взаимодействия в системе силикатное стекло - вода
4.4 Процессы стеклования и кристаллизации в барий и кальцийсодержащих системах
Выводы
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДЫ С ЩЕЛОЧНЫМИ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫМИ
БОРОСИЛИКАТНЫМИ СТЕКЛАМИ
5.1. Структурные особенности щелочных боросиликатных стекол
5.2. Влияние катионов щелочноземельных металлов на структуру боросиликатных стекол
5.3. Термическая устойчивость модельных боросиликатных стекол систем Na20-B203-Si02 и K20-B203-Si02
5.4. Спектроскопическое исследование структуры щелочных боросиликатных расплавов
5.5. Взаимодействие боросиликатных стекол с водой при повышенной температуре и давлении
5.6. Влияние кальция и бария на поведение воды в натриевом боросиликатном стекле
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.09 шифр ВАК
Поведение воды в модельных и природных алюмосиликатных стеклах по данным исследования методами колебательной спектроскопии2008 год, доктор химических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
Исследование методом ИК-спектроскопии в ближней области поведения воды в природных стеклах1999 год, кандидат геолого-минералогических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
Локальная структура силикатных и природных стекол и расплавов: Исследование методами колебательной спектроскопии2000 год, доктор химических наук Быков, Вадим Николаевич
Взаимодействие воды с алюмосиликатными расплавами1984 год, кандидат геолого-минералогических наук Салова, Тамара Павловна
Процессы переноса и структура стеклообразных твердых электролитов2005 год, доктор химических наук Соколов, Иван Аристидович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Алюмосиликатные расплавы и стекла широко представлены в земной коре и являются сложными многокомпонентными системами, поведение и свойства которых в широком интервале температур и давлений во многом определяются взаимодействием с растворенными летучими компонентами. Одним из основных летучих компонентов этих систем является вода, влияющая на такие важные свойства расплавов и стекол, как вязкость, плотность и транспортные свойства. Поэтому при решении многих геологических, петрологических и геохимических задач большое значение имеют физико-химические исследования процесса взаимодействия алюмосиликатных расплавов и стекол с водой. Рассмотрение процесса взаимодействия воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами также является важным компонентом теории строения природного вещества в стеклообразном состоянии, что определяется значительным влиянием этого процесса на физико-химические свойства стекол.
Основным объектом исследования взаимодействия воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами, как правило, являются модельные водосодержащие стекла или стеклообразные продукты, полученные как закалкой водосодержащего расплава \Goranson, 1931; а1., 1994], так и
сильно перенасыщенного раствора. В исследованиях \Goranson, 1931, 1938; Кадик, Хитаров, 1963; Лебедев, Хитаров, 1979; Хитаров и др., 1963, 1968; Эпельбаум, 1980; Эпельбаум к др., 1991; НоНг е/ а1, 1990] установлены общие закономерности поведения воды в модельных силикатных и алюмосиликатных расплавах и стеклах: зависимость растворимости воды от состава расплава и стекла, влияние воды на их плотность и вязкость. Установлено, что основной особенностью этого процесса является то, что растворенная в расплавах и стеклах вода находится не только в молекулярной форме, но и, взаимодействуя со структурными единицами расплава и стекла, образует гидроксильные
группы. Но в настоящее время не выявлен весь механизм образования гидроксильных групп, реализующийся при гидратации алюмосиликатных расплавов и стекол заданного состава.
В работах Росса и В. В. Наседкина Smith, 1959; Наседкин и др.,
1991] было предположено, что отношение концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп связано с условиями образования стекла, несет генетический смысл и может быть использовано для изучения эволюции магматического расплава и природного стекла. Однако большинство исследований поведения воды в природных стеклах носят фрагментарный характер и затрагивают лишь отдельные аспекты, связанные с изучением петрографических особенностей и физико-химических свойств. Это не позволяет установить связь этих особенностей и свойств с условиями образования стекла и затрудняет применение полученных результатов к реальным природным объектам.
Исследования поведения воды в природных и модельных алюмосиликатных стеклах имеют и чисто научное значение при решении фундаментальной проблемы, связанной с моделированием строения вещества в стеклообразном состоянии. Это обусловлено тем, что имеющиеся данные об основных структурных и термодинамических характеристиках расплавов и стекол не охватывают водосодержащие системы а также не применимы к реальных объектам.
Другая проблема технической петрологии и геохимии, требующая решения, связана с поиском новых модификаций стеклообразных матриц, пригодных для хранения и захоронения радиоактивных отходов. Применение технологии иммобилизации радионуклидов с использованием стеклообразных матричных материалов на основе боросиликатных стекол, одного из основных методов промышленного обезвреживания радиоактивных отходов, связано с неконтролируемым протеканием процессов их раскристаллизации с выносом радиоактивных элементов. Поэтому боросиликатные стекла, широко используемые и в других приложения, являются объектом многочисленных
исследований. Наиболее изучаемые аспекты: структура стекол, кристаллизационное поведение, взаимодействие с водой, вариации физических свойств [Roderick et al., 2001; Mazurin, 2005]. Модели, описывающие строение боросиликатных стекол, отражают в себе все особенности более простых силикатных и боратных систем. В тоже время, в боросиликатных системах проявляются эффекты, характерные только для них, обусловленные присутствием дополнительных компонентов и протеканием процессов их замещения. На основании систематических исследований стекол установлены основные закономерности формирования анионной структуры стекол и расплавов в зависимости от состава и температуры. Установлено нестатистическое распределение катионов-модификаторов разного типа между силикатными анионами разной степени полимеризации в силикатных стеклах, содержащих два катиона-модификатора. Взаимодействие с водой оказывает значительное влияние на свойства боросиликатных стекол и их устойчивость при длительном хранении. Поэтому, в настоящий момент в плане создания устойчивых стеклообразных матриц наибольший интерес представляет исследования гидротермального воздействия на многокомпонентные боросиликатные стекла, с учетом их структурных особенностей, термического поведения и кристаллизационной способности. Имеющиеся методические разработки по спектроскопическому исследованию состояния воды в алюмосиликатных расплавах и стеклах и ее влиянию на структуру этих стекол делают доступным решение вопросов о поведении воды в боросиликатных стеклах при их гидротермальном насыщении.
Сказанное выше указывает на актуальность исследований поведения воды, как в модельных и природных алюмосиликатных стеклах, так и модельных боросиликатных стеклах. Развитие представлений о процессе взаимодействия алюмосиликатных и боросиликатных расплавов и стекол с водой в первую очередь связано с накоплением экспериментальных данных о структуре и свойствах модельных и природных, как безводных, так и водосодержащих стекол и расплавов.
Целью работы являлось установление закономерностей, описывающих взаимодействие воды с модельными и природными алюмосиликатными и модельными боросиликатными стеклами широкого диапазона составов.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи исследований:
- исследование влияния химического состава на растворимость воды в алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и расплавах;
- исследование распределения воды между молекулярной формой и гидроксильными группами в алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и установление факторов, оказывающих влияние на это распределение;
- исследование влияния воды на структуру и свойства модельных алюмосиликатных и боросиликатных стекол;
- установление механизма образования гидроксильных групп при взаимодействии воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами разного состава;
- изучение влияния условий образования природных алюмосиликатных стекол на поведение в них воды.
Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:
- впервые получено детальное спектроскопическое обоснование положения о том, что модель, описывающая механизм образования гидроксильных групп в алюмосиликатных стеклах при взаимодействии с водой, включает три вида реакций, протекание которых определяется составом стекла и термодинамическими параметрами этого взаимодействия;
- впервые выявлены и обоснованы критерии, позволяющие на основании спектроскопических данных делать вывод о механизме образования гидроксильных групп в водосодержащих алюмосиликатных стеклах широкого спектра составов;
- впервые доказано, что температурное перераспределение воды между молекулярной и гидроксилыюй формами, наблюдаемое в водосодержащих алюмосиликатных стеклах при температуре ниже температуры стеклования,
обусловлено изменением равновесия только реакции протонно-катионного обмена;
- впервые разработан подход к количественной оценке влияния на состояние воды в природных алюмосиликатных стеклах, особенностей их анионной структуры и процессов постмагматической эволюции;
- впервые методами колебательной спектроскопии выполнено систематическое исследование состояния воды в модельных боросиликатных стеклах широкого спектра составов, полученных при закалке водосодержащих расплавов, и сделана оценка влияния взаимодействия с водой на структуру и свойства этих стекол.
Практическая значимость работы
Вода оказывает значительное влияние на такие важные характеристики расплавов и стекол, как вязкость, плотность, а также диффузионные свойства. Исследование процесса взаимодействия воды с модельными алюмосиликатными стеклами и расплавами позволяет прогнозировать их поведение при температурном воздействии и уточняет теоретическую основу для моделирования строения и физико-химических свойств водосодержащих алюмосиликатных и боросиликатных стекол и расплавов при изучении геологических и технологических процессов, происходящих с их участием. Поэтому при решении многих геохимических и геоэкологических задач большое значение имеют физико-химические исследования процесса взаимодействия воды с расплавами и стеклами.
Апробация работы и публикации
Результаты исследования и защищаемые положения, рассматриваемые в этой работе, докладывались на IX Европейском конгрессе по геонаукам (Страсбург, Франция, 1997), Симпозиуме Европейского Союза наук о Земле (Вена, Австрия, 2006), XII и XIV Международных конференциях по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ЕМРв XII, Инсбрук, Австрия, 2008, ЕМРС XIV, Киль, Германия, 2012), «Кристаллохимия, рентгенография, спектроскопия минералов» (Казань, 1997, 2005, Миасс, 2009),
«Минералогия Урала» (Миасс, 1998, 2002), Всероссийских конференциях: «Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле» (Москва, 1997, 2002, 2005, 2007), «Стекла и твердые электролиты» (Санкт-Петербург, 1999), «Термодинамика и химическое строение расплавов и стекол» (Санкт-Петербург, 1999), «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» (МиШР-ХШ, Екатеринбург, 2011), ежегодных семинарах по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва, 2003, 2004, 2006, 2008, 2009, 2011, 2012), Международном совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка, 2001, 2010, Сыктывкар, 2005).
Исследования проводились в Институте минералогии УрО РАН с 1995 по 2011 гг. в рамках государственной бюджетной темы «Физико-химические исследования силикатных расплавов, растворов и стекол как моделей минералообразующих систем» (№ государственной регистрации 01.200.202518) по Программе фундаментальных исследований Отделения наук о Земле РАН «Экспериментальные исследования физико-химических проблем геологических процессов». Проведение работ было поддержано проектами РФФИ 95-0514980 «Колебательные спектры и структура магматических расплавов и стекол», 01-05-96426-р2001урал «Вода в силикатных стеклах и расплавах: механизм протонно-катионного обмена», 04-05-96070-р2004урал_а «Спектроскопия и структура природных стекол разного генезиса», 07-05-96008-р_урал_а «Роль слоистых образований в структуре водосодержащих щелочноземельных алюмосиликатных стекол и расплавов» и 10-05-96029-р_урал_а «Спектроскопия и структура боросиликатных стекол и расплавов».
Работа выполнена с использованием оборудования Института минералогии УрО РАН и Института экспериментальной минералогии РАН.
По теме диссертации опубликовано более 90 печатных работ, из них 17 в журналах списка ВАК (две в европейских журналах), одна монография. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы из 306 наименований, содержит 366 страниц текста, 171 иллюстрацию и 34 таблицы.
Основные защищаемые положения
1. Образование гидроксильных групп в силикатных и алюмосиликатных расплавах и стеклах при взаимодействии с водой определяется тремя типами реакций: с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1), протонно-катионный обменом с участием ионов щелочных и щелочноземельных металлов, координирующих заряд атомов алюминия в тетраэдрах, и протонно-катионным обменом с участием ионов щелочных и щелочноземельных металлов, координирующих немостиковые атомы кислорода. Доля гидроксильных групп, образующихся в соответствии с этими реакциями, определяется составом расплава и стекла и константами равновесия и устанавливается на основе изучения спектроскопических и структурных особенностей исходных безводных и водосодержащих силикатных и алюмосиликатных стекол.
2. Распределение воды между молекулярной и гидроксильной формами в природных водосодержащих алюмосиликатных стеклах зависит от химического состава исходного магматического расплава и процессов последующей его закалки, раскристаллизации и постмагматической гидратации. Повышенное содержание воды в молекулярной форме в природных водосодержащих алюмосиликатных стеклах является следствием изменение соотношения 0Н/Н20 при температурах значительно ниже температуры стеклования и протекания процессов низкотемпературной постмагматической гидратации стекол.
3. При взаимодействии воды с боросиликатными расплавами и стеклами наблюдается независимое ее растворение в силикатной и боратной частях их структуры. Взаимодействие воды с силикатной частью структуры сопровождается протеканием двух реакций образования гидроксильных групп: реакции с разрывом мостиковых связей 81-0-81 и протонно-катионного обмена с участием ионов щелочных и щелочноземельных металлов, координирующих немостиковые атомы кислорода. Растворение воды в боратной части структуры происходит только в молекулярной форме. Распределение воды между силикатной и боратной частью структуры стекол и молекулярной и
гидроксильной формами в силикатной части зависит от химического состава и структуры стекла.
4. Диаграмма волновых чисел, построенная по спектрам модельных водосодержащих силикатных и алюмосиликатных стекол и минералов с установленным структурным положением воды в молекулярной форме и гидроксильных групп, является основой для анализа состояния водородсодержащих форм в силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и минералах, с неустановленным состоянием этих форм. Анализ положения спектральных характеристик водных форм на этой диаграмме представляет возможность для определения степени связывания молекул воды, сравнения степени гидратации ионов щелочных металлов и определения ближайшего окружения гидроксильных групп.
Благодарности
Автор благодарен доктору химических наук ¡В.Н. Быкову, доктору
физико-математических наук А.Г. Симакину, кандидату физико-математических наук A.A. Осипову, кандидатам геолого-минералогических наук Т.П. Саловой и С.М. Лебедевой за плодотворное сотрудничество при проведении экспериментов и полезное обсуждение результатов. Автор признателен сотрудникам лаборатории экспериментальной минералогии Института минералогии УрО РАН за участие в совместных экспериментах. Особую благодарность автор выражает члену-корреспонденту РАН В.Н. Анфилогову.
Похожие диссертационные работы по специальности «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.09 шифр ВАК
Структура щелочноборатных стекол и расплавов по данным колебательной спектроскопии2008 год, кандидат химических наук Осипова, Лейла Миргасановна
Электрические свойства ионопроводящих неорганических стекол на основе оксидов бора, кремния и фосфора2004 год, доктор химических наук Нараев, Вячеслав Николаевич
Особенности изменений свойств одно- и двущелочных боратных стекол, содержащих воду2002 год, кандидат химических наук Голубева, Ольга Юрьевна
Структурно-химические и технологические основы фосфатного легирования силикатных стекол2010 год, доктор технических наук Мулеванов, Сергей Владимирович
Квантово-химическое моделирование структуры и дефектов в оксидных и галогенидных стеклообразователях1999 год, кандидат химических наук Кондакова, Ольга Анатольевна
Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
ВЫВОДЫ
Основными структурными единицами натриевых и калиевых боросиликатных стекол с более высоким содержанием 8Ю2 являются
I -> силикатные тетраэдры С2 и С> и бор-кислородные полиэдры В03/2 и [В04/2]~. При уменьшении содержания 8Ю2 список структурных единиц для обеих систем должен быть дополнен асимметричными треугольниками В02/2О".
Значительная часть ионов натрия и калия в структуре боросиликатных стекол играет роль компенсатора заряда четырехкоординированного бора и немостикового кислорода, связанного с кремнием в тетраэдрах. В натриевых и калиевых боросиликатных стеклах наблюдается различие в распределении этих ионов между кремний- и борсодержащими структурными единицами. Силикатная часть структуры натриевых стекол является более деполимеризованной во всем диапазоне составов, а в боратной части структуры калиевых стекол выше доля тетраэдров В04, образующихся с участием ионов щелочных металлов. Это объясняется более значительным перераспределением натрия, по сравнению с калием, в пользу силикатной части структуры стекол.
При смене катиона-модификатора в ряду Ыэ-К-ЯЬ-Сб наблюдается увеличение доли смешанных боросиликатных колец в структуре стекла. Это сопровождается увеличением упорядоченности силикатной части структуры, что проявляется в увеличении порядка в ближайшем окружении структурных единиц (2 . Эти изменения взаимосвязаны с распределением катионов-модификаторов в сторону их более равномерного распределения между силикатными и боратными структурными единицами и сопровождаются увеличением разброса значений связей 81-0 и В-0 из-за внедрения более крупных катионов-модификаторов в структуру стекол.
При замещении натрия катионами щелочноземельных металлов (Са и Ва) в структуре натриевого боросиликатного стекла уменьшается доля связей 81-0-81 и В-О-В и растет доля атомов бора в низкокоординированпой форме (ШВ) со значительным увеличением доли метаборатных треугольников В02/2О", содержащих немостиковый атом кислорода.
Натриевые и калиевые бороеиликатные стекла с более высоким содержанием 8Ю2 являются термические устойчивыми, длительный отжиг при температуре 400-500 °С не вызывает раскристаллизации образцов стекол выбранных для изучения составов.
Механизм структурной перестройки натриевых и калиевых боросиликатных стекол при переходе в расплав аналогичны и могут быть описаны в виде нескольких реакций диспропорционирования, соответствующих образованию в структуре расплавов метаборатных треугольников и взаимодействию между структурными единицами силикатной составляющей сетки. При наличии общих тенденций изменения структуры изученных стекол имеет место определенная дифференциация процесса структурной перестройки в зависимости от типа щелочного катиона.
По результатам исследования методами ПК спектроскопии в ближней области в водонасыщенных стеклах, полученных высокотемпературным насыщением расплава, показано присутствие гидроксильных групп и воды в молекулярной форме. Гидроксильные группы связаны только с силикатной частью структуры стекла. Молекулярная вода представлена двумя разновидностями, которые ассоциируются с силикатной и боратной подструктурами стекла.
Образование гидроксильных групп связано с уменьшением доли мостиковых связей БЮ-З! и 8МЭ-В и деполимеризацией силикатной части структуры. Растворение воды в боратной части структуры исследованных стекол не вызывает изменения разрыва связей, а ведет только к изменению их длины и углов. Общее содержание воды и ее распределение между ее формами зависит от химического состава стекол. С увеличением боратной составляющей в составе стекол наблюдается рост доли молекулярной воды и уменьшение доли гидроксильных групп, ассоциированных с силикатной частью их структуры. Наблюдаемое изменение растворимости воды обусловлено значительным отличием анионной структуры боросиликатных стекол различного состава.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Процесс взаимодействия воды со структурой высокополимеризованных силикатных стекол связан с разрывом мостиковых связей 81-0-81. Этот механизм образования гидроксильных групп является единственно возможным для стекол состава 8Ю2 и доминирует в стеклах с низким содержанием щелочей и алюминия. Процесс взаимодействия воды со структурой высокополимеризованных алюмосиликатных стекол связан с механизмом образования гидроксильных групп, включающим два типа реакций: с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1) и протонно-катионным обменом с участием ионов щелочных металлов, координирующих заряд атомов алюминия в тетраэдрах. При низком содержании алюминия образование гидроксильных групп с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1) приводит к деполимеризации структуры стекла, которое проявляется в изменении распределения единиц. В высокополимеризованных алюмосиликатных стеклах с высоким содержанием алюминия при взаимодействии с водой наблюдается незначительное изменение распределения единиц, что является следствием увеличения роли протонно-катионного обмена в образовании гидроксильных групп.
Наблюдаемое при переходе в разрезе С^—>АЬ—возрастание общей растворимости воды сопровождается значительным увеличением доли воды, растворенной в молекулярной форме, и протекает с формированием двух ее видов - структурносвязанной молекулярной воды, представленной изолированными молекулами, и молекулярной воды в составе микрокластеров сложного строения. Это поведение воды обусловлено ростом в структуре стекла доли кольцевых образований и формированием полостей, играющих значительную роль при растворении воды в молекулярной форме.
Наблюдаемое температурное изменение отношения концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп связано с тем, что с ростом температуры в стекле и расплаве происходит смещение равновесия реакций диспропорционирования между структурными единицами (С*п). Это приводит к росту обособленности высокополимеризованной алюмосиликатной составляющей структуры и значительному увеличению значения констант равновесия реакций, описывающих образование гидроксильных групп.
При взаимодействии воды со структурой относительно деполимеризованных силикатных и алюмосиликатных стекол, которые характеризуются меньшей долей высокополимеризованной алюмосиликатной составляющей структуры стекла, наблюдается изменение механизма образования гидроксильных групп. Уменьшается доля гидроксильных групп, образование которых связано с разрывом мостиковых связей 81—О—81(А1) и протонно-катионным обменом с участием ионов щелочных металлов, координирующих заряд атомов алюминия в тетраэдрах, и увеличивается доля гидроксильных групп, образование которых соответствует протонно-катионному обмену с участием ионов щелочных металлов, координирующих немостиковые атомы кислорода.
Взаимодействие воды с рубидиевыми алюмосиликатными стеклами характеризуются особенностями, обусловленными структурой этих стекол. Наблюдаемое при увеличении доли рубидия в составе высокополимеризованных алюмосиликатных стекол искажение алюмосиликатных колец и увеличение длины межслоевых связей за счет внедрения более крупного катиона уменьшает возможность для образования микрокластеров воды. Это способствует уменьшению растворимости воды за счет снижения доли молекулярной воды и изменению структурного положения гидроксильных групп.
Взаимодействие воды с кальциевыми алюмосиликатными стеклами оказывает значительное деполимеризующее действие на их структуру. В этих системах, по сравнению со щелочными системами, наблюдается более низкая растворимость воды и большее ее перераспределение в сторону увеличения доли гидроксильных групп. В барийсодержащих алюмосиликатных стеклах катионы бария, обладая значительными размерами, занимают позиции в полостях структуры стекол. Это значительно уменьшает растворимость воды в молекулярной форме и способствует тому, что гидроксильные группы занимают только строго определенные структурные позиции в составе гидратированных комплексов, включающих катионы щелочноземельного металла. Следствием этого является общая низкая растворимость воды и высокая кристаллизационная способность барийсодержащих алюмосиликатных систем.
В результате спектроскопического исследования структуры водосодержащих природных стекол с высоким содержанием 8Ю2 (дацит-риолитового состава) установлено, что при высоких температурах процесс взаимодействия воды со стеклами с разрывом мостиковых связей 81—О—81(А1) является основным механизмом образования гидроксильных групп в этих системах. Наблюдаемое при низких температурах соотношение концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп отражает результат взаимодействия, связанный тем, что в образовании гидроксильных групп доминирует протонно-катионный обмен. В обсидианах с низким содержанием воды концентрации гидроксильных групп и воды в молекулярной форме соответствует отношению 0Н/Н20 в стеклах, полученных экспериментально закалкой водосодержащих расплавов. Перлиты характеризуются повышенным содержанием воды в молекулярной форме, присутствие которой является следствием протекания процессов низкотемпературной постмагматической гидратации стекол, которые не сопровождаются образованием гидроксильных групп. Поведение воды, наблюдаемое при отжиге в этих природных стеклах с высоким содержанием воды, заметно отличается от ее поведения в стеклах такого же состава, искусственно гидратированных при температурах вблизи температуры стеклования. Причиной является отсутствие при искусственной гидратации этапа, соответствующего взаимодействию воды с расплавом и оказывающей значительное влияние на структуры расплава и стекла и образование гидроксильных групп.
В исследованных природных стеклах с низким содержанием 8Ю2 (базальтового состава) из различных зон Срединно-Антлантического хребта, Восточно-Тихоокеанского поднятия и района тройного сочленения Буве общее содержание воды не превышает 0.3 мас.%. Вода находится преимущественно в молекулярной форме, присутствие гидроксильных групп наблюдается не во всех образцах и является незначительным. Спектры ИК и спектры КР этих природных стекол отражают особенности их структуры, обусловленные только химическим составом. Анионная структура алюмосиликатного стекла, составляющего основную часть этих образцов, в отличие от стекол с высоким содержанием 8Ю2, более деполимеризована и характеризуется повышенным присутствием структурных единиц с немостиковыми атомом кислорода. Изменений анионной структуры, связанных с взаимодействием с морской водой при подводном излиянии, не обнаружено. Сделан вывод о том, что исходный магматический расплав был маловодным. Контакт стекла с водой при его остывании практически не изменил концентрацию воды, так как она обладает низкой растворимостью в стеклах данного состава в условиях, реализуемых при подводном излиянии.
При вычислении значения констант равновесия для реакции образования гидроксильных групп с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1) в закаленных стеклах по данным, полученным при изучении соотношения 0Н/Н20 методами ИК спектроскопии или ЯМР, необходимо учитывать то, что эти данные только частично отражают это равновесие вблизи температуры стеклования. В системах, для которых показана возможность протекания реакций протонно-катионного обмена, возможно заметное изменение соотношения 0Н/Н20 при температурах, значительно ниже температуры стеклования.
Метод построения пространства волновых чисел для полос молекулярной воды и гидроксильных групп в ИК спектрах водосодержащих силикатных и алюмосиликатных стеклах обладает высокой информативностью при обсуждении и обобщении данных, уточняющих особенности процесса взаимодействия воды с этими стеклами. Наблюдаемое смещение максимума полосы гидроксильных групп обусловлено тем, что на значение частот, соответствующих колебаниям связей в гидроксильных группах влияет, как замещение Si-Al, так и сила водородной связи водорода с мостиковым кислородом сетки. Поведение полосы молекулярной воды обусловлено силами межмолекулярного взаимодействия и влиянием силы водородной связи водорода с мостиковым кислородом сетки и свидетельствует об участии молекулярной воды в гидратации катионов щелочных металлов с образованием водородных связей.
Значение коэффициента молярного поглощения для полос составных колебаний гидроксильных групп и положение их максимума в ИК спектрах модельных и природных силикатных и алюмосиликатных стекол зависят от механизма образования гидроксильных групп. Эта особенность может быть использована для решения задач, связанных с определением механизма образования гидроксильных групп при взаимодействии воды со стеклами разного состава. Дополнительное подтверждение одновременно протекания нескольких реакций образования гидроксильных групп при взаимодействии воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами было получено при анализе формы полос гидроксильных групп и воды в молекулярной форме в ИК спектрах водосодержащих стекол. При разложении этих полос на составляющие с использованием линий гауссовской формы было установлено, что обе полосы могут быть представлены как суперпозиция компонентов. Компоненты полосы молекулярной воды в ИК спектрах данных стекол были отнесены к изолированным молекулам воды и молекулам воды в составе кластеров и комплексов. Рост доли молекулярной воды в стеклах исследованной системы, как правило, связан с ростом доли воды в составе кластеров и комплексов. Полоса гидроксильных групп также является суммой двух компонентов: низкочастотного с максимумом около 4450 см"1 и высокочастотного с максимумом около 4530 см"1. Присутствие двух видов гидроксильных групп и характер изменения интенсивности связанных с ними компонентов полосы в спектре указывает на то, что в стекле реализуются несколько реакций образовании гидроксильных групп.
Поведение воды при взаимодействии с боросиликатными стеклами обусловлено их структурными особенностями. Основными структурными единицами натриевых и калиевых боросиликатных стекол с высоким
3 4 содержанием БЮ2 являются силикатные тетраэдры С) и С2 и бор-кислородные полиэдры В0з/2 и [В04/2]", соединенные между собой в силикатные и смешанные боросиликатные кольца. При уменьшении содержания 8Ю2 в составе стекол обеих систем отмечено появление асимметричных треугольников В02/2О". При смене катиона-модификатора в ряду №—>К—»КЬ^-Сб наблюдается увеличение доли смешанных боросиликатных колец в структуре стекла. Это сопровождается изменением силикатной части структуры, которое проявляется в увеличении упорядоченности в ближайшем окружении структурных единиц В структуре натриевых и калиевых боросиликатных стекол значительная часть ионов натрия и калия играет роль компенсатора заряда четырехкоординированного бора и немостикового кислорода, связанного с кремнием в тетраэдрах (3". Силикатная часть структуры натриевых стекол, по сравнению с аналогичными по составу калиевыми стеклами, является более деполимеризованной во всем диапазоне изученных составов. В отличие от стекол натриевой системы, в боратной части структуры калиевых стекол выше доля тетраэдров во4, образующихся с участием ионов щелочных металлов. Это отличие натриевых и калиевых боросиликатных стекол объясняется более значительным перераспределением натрия, по сравнению с калием, в пользу силикатной части структуры стекол. При замещении натрия катионами щелочноземельных металлов (Са и Ва) в структуре натриевого боросиликатного стекла уменьшается доля связей 81—0— 85 и В-О-В и растет доля атомов бора в низкокоординированной форме (ШВ) со значительным увеличением доли метаборатных треугольников В02/2О". Механизм структурной перестройки натриево- и калиевоборосиликатных стекол при переходе стекло—»расплав аналогичны и могут быть описаны в виде нескольких реакций диспропорционирования, которые соответствуют образованию в структуре расплавов метаборатных треугольников и взаимодействию между структурными единицами силикатной составляющей сетки. При наличии общих тенденций изменения структуры изученных стекол при изменении состава и температуры имеет место определенная дифференциация процесса структурной перестройки в зависимости от типа щелочного катиона.
В водонасыщенных боросиликатных стеклах, полученных закалкой насыщенных водой расплавов, образующиеся гидроксильные группы связаны только с силикатной частью структуры этих стекол. Молекулярная вода в боросиликатных стеклах представлена двумя разновидностями, ассоциируемыми с силикатной и боратной частями их структуры. Растворение воды в боратной части структуры исследованных стекол не вызывает изменения разрыва связей, а ведет только к изменению их длины и углов. Образование гидроксильных групп связано с уменьшением доли мостиковых связей 81-0-81 и 8г-0-В и деполимеризацией силикатной части структуры стекол. Общее содержание воды и отношение концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп зависит от химического состава стекол. С увеличением боратной составляющей в составе стекол наблюдается рост концентрации молекулярной воды и уменьшение концентрации гидроксильных групп.
Наблюдаемое изменение растворимости воды при изменении состава боросиликатных стекол обусловлено значительным отличием их анионной структуры. При замещении в составе боросиликатных стекол и расплавов щелочных металлов щелочноземельными металлами уменьшение растворимости воды происходит за счет воды в силикатной части структуры стекол. В кальцийсодержащем стекле это уменьшение связано с уменьшением воды в молекулярной форме, а в барийсодержащем стекле - с уменьшением содержания воды в обеих формах.
338
Список литературы диссертационного исследования доктор химических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич, 2013 год
ЛИТЕРАТУРА
1. Акатов A.A., Никонов B.C., Омельченко Б.И., Стефановский C.B., Марра Дж.К. Строение боросиликатных стекломатериалов с высокими концентрациями оксидов натрия, железа и алюминия // Физика и химия стекла, 2009. Т. 35, №3. С. 315-322.
2. Анфилогов В.Н., Бобылев И.Б. Термодинамический анализ растворения воды в силикатных расплавах // Геохимия. 1985. № 9. С. 12771285.
3. Анфилогов В.Н., Быков В.Н., Волков А.Ю., Еремяшев В.Е., Кабанова Л.Я. Природные стекла и рентгеноаморфные вещества // Уральский минералогический сборник. № 6. Миасс, 1996. С.122-133.
4. Анфилогов В.Н., Быков В.Н., Осипов A.A. Силикатные расплавы // М: Наука, 2005. 357 с.
5. Аппен A.A. Химия стекла. Л.: Химия, 1974. 351 с.
6. Белицкий И.А., Горяйнов C.B. KP- и ИК- спектроскопия природных натролитов // "Природные цеолиты. Труды 4-ого Болгарско-советского симпозиума. Бургас, 1985". София, 1986. С. 60-65.
7. Белов Н.В. Строение стекла в свете кристаллохимии силикатов // Стеклообразное состояние. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1960.С. 91-98.
8.Бобылев И.Б., Анфилогов В.Н. Связь термохимических констант силикатов с полимерными равновесиями в расплавах // Геохимия. 1980. №11. С. 1756-1760.
9.Бобылев И.Б., Анфилогов В.Н. Метод расчета плотности расплавленных шлаков // Металлы, 1983. №4. С. 37-44.
10. Бобылев И.Б., Анфилогов В.Н. Принципы термодинамики силикатных расплавов//Геохимия. 1986. №8. С. 1059-1072.
11. Бондарь A.M., Михайлова ILM. Протонный магнитный резонанс в вулканических стеклах//Перлиты. М: Наука, 1981. С. 153-165.
t
i
12. Борисовский C.E. Изучение микрохимической неоднородности кислых водосодержащих стекол методом локального рентгеноспектрального анализа//Перлиты. М: Наука, 1981. С. 140-152.
13. Ботвинкин О.Б. Физическая химия силикатов. М: Промстройиздат, 1955. 288 с.
14. Бубнова Р. С., Филатов С.К. Высокотемпературная кристаллохимия боратов и боросиликатов. СПб: Наука, 2008. 760 с.
15. Быков В.Н., Анфилогов В.Н. Кузнецов С. Структура алюмосиликатных расплавов по данным спектроскопии комбинационного рассеяния //Геохимия. 1996. № 4. С.ЗЗ 1-338.
16. Быков В.Н., Осипов A.A., Анфилогов В.Н. Высокотемпературная установка для регистрации спектров комбинационного рассеяния расплавов // Расплавы. 1997. № 4. С. 28-31.
17. Варшал Б.Г. К вопросу о структурной модели силикатных стеклообразующих расплавов и стекол // Физ. и хим. стекла. 1993. Т. 19, № 1. С. 3-13.
18. Власов А.Г., Позубенков А.Ф., Севченко И.А., Флоринская В.А., Чеботарева Т.Е., Чернеева Э.Ф. Инфракрасные спектры щелочных силикатов. Л.: Химия, 1970. 344 с.
19. Волянюк Н.Я, Вулканические стекла Мучор-Талы и связанные с ними шаровые образования // М.: Наука, 1972. 148 с.
20. Генезис перлита. М: Наука, 1992. 188 с.
21. Геология океана. Осадкообразование и магматизм океана. М: Наука, 1979.416 с.
22. Грибов Л.А. Теория интенсивностей в инфракрасных спектрах многоатомных молекул. М: Издательство Академии наук СССР, 1963. 156 с.
23. Дембовский С.А., Чечеткина Е.А. Стеклообразование. М. Наука, 1990.278 с,
24. Дир У.А., Хауи P.A., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т.4. М: Мир, 1966. 483 с.
25. Завельский В.О., Салова Т.П., Эпельбаум М.Б., Безмен Н.И. Особенности включения недиссоциированных молекул воды в алюмосиликатных стеклах (ПМР- исследования) // Геохимия. 1998. №11. С. 1179-1183.
26. Займан Д. Модели беспорядка. М: Мир, 1982. 591 с.
27. Исраелян В. Р. Исследование структуры обсидианов и перлитов некоторых месторождений Армянской ССР// Перлиты. М: Наука, 1981. С. 187— 194.
28. Кабанова JI. Я. Признаки твердофазной кристаллизации в базальтовых стекловатых породах // Уральский минералогический сборник № 7. Миасс: ИМин УрО РАН, 1997. С. 199-212.
29. Кадик A.A., Хитаров Н.И. Условия термодинамического равновесия силикатный расплав-вода//Геохимия. 1963. №10. С. 137—161.
30. Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Влияние температуры на растворимость воды в расплаве альбита при высоких давлениях // Геохимия. 1968. №12. С.1444-1454.
31. Кадик A.A., Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б. Растворимость воды в расплаве системы диопсид-форстерит-анортит при 1400°С и высоких давлениях //Геохимия. 1968. №5. С. 625-626.
32. Кадик A.A., Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Вода в магматических расплавах. М.; Наука. 1971. 267 с.
33. Лазарев А.Н. Колебательные спектры силикатов. Л, 1968. 347 с.
34. Лебедев A.A. О полиморфизме и отжиге стекол // Тр. ГОИ. 1921. Т. 2. № 10. С. 1-20.
35. Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Физические свойства магматических расплавов. М: Наука, 1979.200 с.
36. Луканин O.A., Русаков B.C., Котельникова A.A., Кадик A.A. Валентное и структурное состояние атомов железа в базальтовых расплавах при давлениях до 5 кбар // Петрология. 2002. Т. 10. №4. С. 339-363.
37. Мазурин О.В., Сгрельцина М.В., Швайко-Швайковская Т.П. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов. Справочник // Л.: Наука, 1977. 4 тома.
38. Мазурин О.В. Стеклование. Л.: Наука. 1986. 158 с.
39. Мазурин О.В. В защиту традиционного подхода к определению термина "стекло" // Физ. и хим. Стекла. 1991. Т. 17, № 3. С. 514-517.
40. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М. Наука, 1979. 480 с.
41. Матиас В.В., Наседкин В.В., Петрова КВ. Борисова Н.И., Михайлова Н.С. О характере воды и гидроксила в кислых водосодержащих стеклах Восточной Сибири // Продукты вулканизма как полезное ископаемое. Изд-во «Наука», 1975. С. 96-104.
42. Маракушев A.A., Яковлева Е.Б. О происхождении перлитов // Вестник Московского университета. Сер. геол. 1980. № 1. С. 3-17.
43. Наседкин В.В. Водосодержащие вулканические стекла кислого состава, их генезис и изменения. М. Изд-во АН СССР, 1963. Вып. 96. 158 с.
44. Наседкин В.В. Основные закономерности формирования месторождений водосодержащих стекол и пути их промышленного использования//Перлиты. М.: Наука, 1981. С. 17-42.
45. Наседкин В.В. Кислый вулканизм и водосодержащие стекла Северо-Востока СССР // М, Наука, 1981. 104с.
46. Немилов C.B. К определению понятия "стеклообразное состояние" // Физика и химия стекла. 1991. Т. 17, № 3. С. 511-514.
47. Олейников Б.В., Слепцова М.А. Вода в базальтовых стеклах разной степени измененности // ДАН СССР. 1967. Т. 175, №2. С. 448-449.
48. Персиков Э.С. Вязкость магматических расплавов, М., Наука, 1984. 160 с.
49. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г. Структурно-химическая модель прогноза и расчетов вязкости магм и диффузии Н20 в них в широком
диапазоне составов и ТР параметров Земной колы и верней мантии // Геология и геофизика, 2009. Т. 50, № 12. С. 1393-1408.
50. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г., Некрасов А.Н. Диффузия воды в расплавах андезита и базальта при высоких давлениях // Геохимия. 2010. №3. С. 227-239.
51. Петров В.П. О характере термических изменений вулканического стекла. .//Перлиты. М., Наука , 1981. С. 166-176.
52. Петров В.П , Замуруева М.Г. О стекловатых шаровых лавах р. Левая Лефу на Дальнем Востоке // Известия Академии наук СССР. 1960. №11. С. 69-75.
53. Петров В.П. О характере термических изменений вулканического стекла//Перлиты. М., Наука, 1981. С 166-176.
54. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов // Изд-во МГУ, 1977. С 78-79.
55. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов. Изд. МГУ, 1979, 190 с.
56. Позубенков А.Ф., Флоринская В. А. Связь структуры натриевосиликатных стекол с их свойствами // Стеклообразное состояние. М.: Наука, 1964. С. 192-200.
57. Пригожий И,, Дефей Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, 1986. 508 с.
58. Рожкова Е.В., Ершова К.С., Солнцева Л.С., Сидоренко Г.А., Лихонина Е.В. К вопросу о классификации молекулярной воды в минералах. Вып.20. Новая серия. М: Изд-во "Недра", 1971. 128 с.
59. Румянцева Н.А., Розинова Е.А. Вулканические стекла из силурийской спилит-диабазовой формации Мугоджар // Вопросы петрологии вулканитов Урала. Труды института геологии и геохимии УНЦ АН СССР, J 975. Вып. 106. С. 100-110.
60. Сергеев Н.И. Особенности технологии получения вспученного перлита из сырья различных месторождений // Перлиты. М: Наука,. 1981. С. 225-241.
61. Степанов Б.И., Прима A.M. Колебательные спектры силикатов. II. Интерпретация спектров стекол // Оптика и спектроскопия. М.: Наука, 1958. Т. V, вып. 1.С. 15-22.
62. Тарасов К.В. Проблемы физики стекла. М.: Стройиздат. 1979. 255 с.
63. Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические вещества. М: Мир, 1986. 556 с.
64. Фонарев В.Н., Звягин Б.Б., Рудницкая Е.С., Сидоренко О.В. Синтетический пирофиллит триклинной политипной модификации 1Тк./ Фазовые равновесия и процессы минералообразования // Очерки физико-химической петрологии. Вып.З, М:Наука, 1972. С. 95-103.
65. Франк-Каменецкая О.В., Гордиенко В.В., Каминская Т.Н., Зорина M.JI., Костицына A.B. Вода в структуре минералов анальцим-поллуцитового ряда NaAlSi206*H20-CsAlSi06 // Записки Всероссийского минералогического общества. 1997. № 2. С.62-71.
66. Фрих-Хар Д.И. Кристаллизация магматического стекла и некоторые вопросы петрогенезиса. -М.: Наука, 1977. 130 с.
67. Фува Т., Игуши Ю. Бан-я С. Растворимость воды в расплавах СаО-Si02: с А120з, Ti02 и FeO при 1550°С // Физико-химические основы металлургических процессов. М: Наука, 1969. С. 74-85.
68. Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б, Ренгартен Е.В., Арсеньева Р.В. Сравнительная характеристика растворимости воды в базальтовом и гранитном расплавах//Геохимия. 1959. №5. С. 387-396.
69. Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б, Кадик A.A. Растворимость воды в расплаве гранитного расплава при давлении 7000 атм // Геохимия. 1963. №10. С.957-959.
70. Хитаров Н.И., Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Основные закономерности отделения воды от магматических расплавов гранитного состава // Геохимия. 1967. №11.0.1274-1284.
71. Хитаров Н.И., Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Оценка теплового эффекта отделения воды от расплава кислого состава по данным системы альбит-вода // Геохимия. 1968. №7. С.619-630.
72. Хитаров Н.И., Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Растворимость воды в расплаве базальта//Геохимия. 1968. №7. С. 763-771.
73. Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б., Дорфман A.M. Физические свойства системы кремнезем-вода при высоких параметрах // Геохимия. 1976. №2. С. 217-222.
74. Чеховский В.Г. Интепретация ИК спектров щелочноборатных стекол // Физика и химия стекла. 1985. Т. 11, № 1. С. 24-32.
75. Шатков Г.А., Высокоостровская Е.Б., Шаткова Л.Н., Муратов И.Г. Кислые водосодержащие вулканические стекла Приаргунья // Известия АН COOP, серия геологическая. 1971. №9. С. 73-84.
76. Эпельбаум М. Б. Силикатные расплавы с летучими компонентами. М: Наука, 1980. 255 с.
77. Эпельбаум М.Б., Салова Т.П., Завельский В.О., Янев Й. Вода в вулканических стеклах //ИЭМ, Черноголовка, 1991. 55 с.
78. Эпельбаум М.Б., Иванов М.А., Фокеев Е.В. Многоампульная установка высокого газового давления с револьверным устройством для быстрой закалки // Очерки физико-химической петрологии. М.: Наука, 1991. Вып. 17. С. 141-144.
79. Abe T., Tsukamoto К., Sunagawa I. Nucleation, Growth and Stability of CaAl2Si208 Polymorphs // Phys Chem Minerals. 1991. V. 17.P.473-484
•90
80. Adams S.J., Hawkes G.E., Curzon E.H. A solid state " Si nuclear magnetic resonance study of opal and hydrous silices // American Mineralogist. 1991. V.76. № 11-12. P. 1220-1234.
81. Agarwal A., Tomozawa M., Lanford W.A. Effect of stress on water diffusion in silica glass at varies temperatures // Journal of Non-Crysttalline Solids, 1994. V. 167. P. 139-148.
82. Allwardt J. R., Poe B. T., Stebbins J.F. The effect of Active temperature on A1 coordination in high-pressure (10 GPa) sodium aluminosilicate glasses // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 1453-1457.
83. Allwardt J. R., Stebbins J.F., Schmidt B. C., Withers F.C., Hirschmann M.M. Aluminum coordination and the densification of high-pressure aluminosilicate glasses // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 1218-1222.
84. Angeli F., Delaye J. M., Charpentier T., Petit J. C., Ghaleb D., and Faucon P. Influence of glass chemical composition on the Na-0 bond distance: A Na-23 3Q-MAS NMR and molecular dynamics study // J. Non-Cryst. Solids. 2000. V. 276. P. 132-144.
85. Aumento F. Mid-Atlantic ridge near 45° N // Canadian J. Earth. Sci. 1968 V. 5. P. 1-21.
86. Bartholomew R.F., Butler B.L., Hoover H.L., Wu C.K. Infrared spectra of a water-containing glass // Journal of the American Ceramic Society. 1980. V.63, №9-10. P. 481-485.
87. Behrens H., Romano C., Nowak M., Holtz F., Dingwell D. B. Near-infrared spectroscopic determination of water species of the system MalSi3Og (M=Li, Na, K): an interlaboratory study // Chemical Geology, 1996. № 128. P. 41-63.
88. Beran A. OH Groups in Nominally Anhydrous Framework Structures: An Infrared Spectroscopic Investigation of Danburite and Labradorite // Physics and Chemistry of Minerals. 1987. V.14. № 5. P.441-445.
89. Brandriss M.E., Stebbins J.F. Effects of temperature on the structures of
29 •
silicate liquids: Si NMR results // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1988. V. 52. P. 2659-2669.
90. Brearly M. Ferric iron in silicate melts in the system Na20-Fe203- Si02 at high pressure // J. Geophysical Research. 1990. V. 95. P. 15703-15716.
91. Brill T.W. Raman spectroscopy of crystalline and vitreous borates. // Philips Res. Rep.Suppl. 1976. № 2. P. 117.
92. Brodholt J., Wood B. Simulations of the structure and thermodynamic properties of water at high pressure and temperatures // Journal of geophysical research. 1993. V. 98. V. 10. P. 519-536.
93. Butler B. L. Molar absorptive of water on binary borosilicate optical wavequide glasses // J. Am. Ceram. Soc. 1980. V. 63. N 3-4. P. 226-230.
94. Burnham C.W. Water and magmas: A mixing model // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1975. V. 39. P. 1077-1084.
95. Burnham C.W., Davis N.F. The role H20 in silicate melts: I. P-V-T relations in the system NaAISi308 to 1 kilobars and 1000°C // American Journal of Sciences. 1979. V.270. P. 54-79.
96. Cody G.D., Mysen B.O., Lee S.K. Structure vs. composition: A solidstate 1H and 29Si NMR study of quenched glasses along the Na20-Si02-H20 join // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2005. V. 69. № 9. P. 2373-2384.
97. Colomban P., Courret II., Romain F., Gouadec G. Sol-Gel-Prepared Pure and Lithium-Doped Hexacelsian Polymorphs: An Infrared, Raman, and Thermal Expansion Study of the b-Phase Stabilization by Frozen Short-Range Disorder // J. Am. Ceram. Soc. 2000. V. 83. № 12. P. 2974-2982.
98. Cormack A. N. and Du J. C. Molecular dynamics simulations of soda-lime-silicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 293-295. P. 283-289.
99. Cormier L., Calas G., Gaskell P.H. Cationic environment in silicate glasses studied by neutron diffraction with isotopic substitution Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 349-363
100. Danyushevsky L.V., Sobolev A.V., Dmitriev L.V. Estimation of the pressure of crystallization and H20 content of MORB and BABB glasses: calibration of an empirical technique // Mineralogy and Petrology, 1996. V. 57., № 3—4. P. 185205.
101. Davis C.M, Agarwal A., Tomozava M., Hirao K. Quantitative infrared spectroscopic measurement of hydroxyl concentrations in silica glass // Journal of Non-Crystalline Solids. 1996. V. 203. P. 27-36.
102. Dingwell D.B. Experimental studies of boron in granitic melts // Rev. Mineralogy, 1996. V. 33. P. 331-385.
103. Dixon J.E., Stolper M.E., Holloway J.R. An experimental study of water and carbon dioxide solubilities in mid-ocean ridge basaltic liquids // J. Petrol. 1994. V.35.P. 1-87.
104. Dove M. T., Pryde A. K. A., Keen D. A. Phase transitions in tridymite studied using "Rigid Unit Mode' theory, Reverse Monte Carlo methods and molecular dynamics simulations // Miner. Mag. 2000. V. 64. № 2. P. 267-283
105. Dmitriev L.V., Sobolev A.V., Sushchevskaya N.M., Zapunny S.A., Abissal glasses, petrological mapping of the oceanic floor and "Geochemical Leg" // Init. Repts. DSDP. Washington (U.S. Govt. Printing Office). 1985. V. 82. P. 509518.
106. Du, L.-S. and Stebbins, J.F. Solid-state NMR study of metastable immiscibility in alkali borosilicate glasses. J. Non-Cryst. Solids. 2003. V. 315. P. 239-255.
107. Du, L.-S. and Stebbins, J.F. The nature of silicon-boron mixing in sodium borosilicate glasses: a high-resolution 11B and 170 NMR study. J. Phys. Chem. B, 2003. V. 107. P. 10063-10076.
108. Du, L.-S and Stebbins, J.F. Site preference and Si/B mixing in mixed-alkali borosilicate glasses: a high-resolution 1 IB and 170 NMR study. Chem. Material. 2003. V. 15. P. 3913-3921.
109. Duer M.J., Elliot S.R., Gladden L.F. An investigation of the structural units in sodium disilicate glass: a 2-D 29Si NMR study // J. Non-Cryst. Solids. 1995. V. 189. P. 107-117.
110. El-Egili K. Infrared studies of Na20-B203-Si02 and Al203-Na20-B203-Si02 glasses // Physica B. 2003. V. 325. P. 340-348.
111. Farges F., Brown G. E., Rehr J.J. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: I. XAFS study of titanium coordination in oxide model compounds // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 16. P. 30233038.
112. Farges F., Brown G. E., Navrotsky A., Gan H., Rehr J.J. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: II. Glasses at ambient temperature and pressure // Geochirnica and Cosmochimica Acta., 1996. V. 60. № 16. P. 30393053.
113. Farges F., Brown G. E., Navrotsky A., Gan II., Rehr J.J. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: III. Glasses and melts from ambient to high temperature // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 16. P. 3055-3065.
114. Farges F., Brown G. E. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: IV. XANES studies of synthetic and natural volcanic glasses and tektites at ambient temperature and pressure // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1997. V. 61. №9. P. 1863-1870.
115. Farnan L, Kohn S. C, Dupree R. A study of the structural role of water in hydrous silica glass using crosspolirization magic angle spinning NMR// Geochirnica et Cosmochimica Acta. 1987. V. 51. № 10. P. 2869-2873.
116. Farmer V.C., ed., The Infrared Spectra of Minerals // Monograph. № 4, Mineralogical Society (London). 1974. P. 539.
117. Fasshauer D.W., Chatterjee N.D., Marler B. Synthesis, structure, thermodynamic properties, and stability relations of K-cymrite, K[AlSi308] H20 // Phys Chem Minerals. 1997. V. 24. P. 455-462.
118. Ferrand K., Abdelouas A., Grambow B. Water diffusion in the simulated French nuclear waste glass SON 68 contacting silica rich solutions: experimental and modeling //Journal of Nuclear Materials. 2006. V. 355, № 1-3. P. 54-67.
119. Flory P.J. Principles of polymer chemistry // New York, Cornuell Univ. Press., 1973, 672 p.
120. Franz H. Solubility of water in alkali borate glasses // J. Am. Ceram. Soc. 1966. Y. 49. N 9. P. 473-477.
121. Furukawa T., White W.B. Raman spectroscopic investigation of sodium borosilicate glass structure // Journal of materials science. 1981. V. 16. № 10. P. 2689-2700.
122. Gaillard F., Scaillet B., Pichavant M., Beny J.M. The effect of water and f02 on the ferric-ferrous ratio of silicic melts // Chemical Geology, 2001. V. 174. P. 255-273.
123. Gan H., Wilding M.C., Navrotsky A. // Ti4+ in silicate melts: Energetics from high-temperature calorimetric studies and implications for melt structure // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 21. P. 4123-4131.
124. Gaskell P. H., Eckersley M. C., Barnes A. C., and Chieux P. Mediumrange order in the cation distribution of a calcium silicate glass // Nature. 1991. V. 350. 675-677.
125. Gee B. and Eckert H. Cation distribution in mixed-alkali silicate glasses. NMR studies by Na-23-{Li-7} and Na-23-{Li-6} spin echo double resonance // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. P. 3705-3712.
126. George A. M. and Stebbins J. F. Dynamics of Na in sodium aluminosilicate glasses and liquids // Phys. Chem. Min. 1996. V. 23. P. 526-534.
127. Goldsmith J. R., Peterson J.W. Hydrothermal melting behavior of KAlSi308 as microcline and sanidine // American Mineralogist. 1990. V.75. P. 1362-1369.
128. Goranson R.W. The solubility of water in granitic magmas // American Journal of Science. 1931. V. 22. № 8. P. 481-502.
129. Goranson R.W. Silicate-water systems: Phase equilibrium in the NaAlSi308-H20 and KAlSi3Og-H20 systems at high temperature and pressure // American Journal of Science. 1938. V. 35-A. P. 71-91.
130. Graetsch FI. and Topalovic-Dierdorf I. MAS NMR Spectra of Hyalite from Gran Canaria // ChemiederErde. Geochemistry. 1996. V.56. P. 387-391.
131. Graetsch H., Gies H., Topalovic I. NMR, XRD and IR study on microcrystalline opals //Physics and Chemistry Minerals. 1994. V.21. P. 166-175.
132. Greaves G. L. and Ngai K. L. Reconciling ionic-transport properties with atomic-structure in oxide glasses // Phys. Rev. 1995. V 52. P. 6358-6380.
133. Graham C.M, Tareen J, McMillan P.F, Lowe B.M An experimental and thermodynamic study of cymrite and celsian stability in the system Ba0-Al203-Si02-H20 // Eur J Mineral. 1992. V. 4. P. 251-269.
134. Hagg G. The vitrous state // J. Chem. Phys. 1935. V. 3. № 1 P. 42-49.
135. Hamelton, 1963. Solubility of water in igneous rock melts // Program. Annual. Meeting. 1963. P. 17-20.
136. Handke M., Kosinski K., Tarte P. Vibrational spectra and force constant calculations of the isotopic species ofMgCaSi04 // J Molec. Sturct. 1984. V. 115. P. 401-404.
137. Hawthorne F.C., Kimata M., Cerny P., Ball N. The crystal chemistry of the milarite-group minerals // American Mineralogist. 1991. V.76. P. 1836-1856.
138. Hench L.L., Clark D. E., Campbell J. High level waste immobilization forms // Nuclear and Chemical waste management. 1984. V. 5. P. 149-173.
139. Henderson G.S., Liu X., Fleet M.E. A Ti L-edge absorption study of Ti-silicate glasses // Physic and Chemistry of Glasses. 2002. V.29. P. 32-42.
140. Hofmeister A.M. Infrared reflectance spectra of fayalite, and absorption data from assorted olivines, including pressure and isotope effects // Phys Chem Minerals. 1997. V. 24. P. 535-546.
141. Holtz F, Behrens H, Dingwell D., Taylor R.P. Water solubility in aluminosilicate melts of haplogranite composition at 2 kbar // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 289-302.
142. Holtz F, Behrens H, Dingwell D., Johannes. H20 solubility in haplogranitic melts: Compositional, pressure and temperature dependence // American Mineralogist. 1995. V.80. P. 94-108.
143. Hong S.-H., Young J. F., Yu P., Kirkpatrick R. J. Synthesis of anorthite by the Pechini process and structural investigation of the hexagonal phase // J. Mater. Res. 1999. V. 14. № 5. P. 1828-1833.
144. Huang C., Behrman E.C. Structure and properties of calcium aluminosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1991. V.128. P. 310321.
145. Huang Y., Jiang Z., and Schwieger W.. Vibrational Spectroscopic Studies of Layered Silicates//Chem. Mater. 1999. V.ll (5). P. 1210-1217.
146. Jewell J.M., Shelby J.E. Effects of water content on the properties of sodium aluminosilicate glasses //J. Am. Ceram. Soc. 1992. V. 75. N 4. P. 878-883.
147. Ihinger, P.D., Hervig, R.L., McMillan, P.F., 1994. Analytical methods for volatiles in glasses // In: Carroll, M.R., Holloway, J.R. Eds., Volatiles in Magmas. Reviews in Mineralogy. V. 30. P. 67-121.
148. Kamitsos E.I., Patsis A.P., Karakassides M.A., Chryssikos G.D. Infrared reflectance spectra of lithium borate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1990. V. 126. P. 52-67.
149. Keen D.A., Dove M.T. Total scattering studies of silica polymorphs: similarities in glass and disordered crystalline local structures // Mineral. Magazine. 2000. V. 64. № 3. P. 447-457.
150. Keller W.D., Pichett E,E. Hydroxyl and water in perlite from Superior, Arisona // Amer. Sci. 1954. V. 252. P. 87-98.
151. Keppler H., Shen, A. Infrared spectroscopy of hydrous silicate melts to 1000°C and 10 kbar: Direct observation of H20 specification in diamond-anvilcell // American Mineralogist. 1995. V.80. P. 1335-1338.
152. Kirschen M., Pichavant M. A thermodynamic model for hydrous silicate melts in the system NAlSisOg-KAlSisOs-Si^-HjO // Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 103-114.
153. Kohn S.C., Dupre R., Smith M.E. A multinuclear magnetic resonance study of the structure of hydrous albite glasses // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1989. № 11. P. 2925-2936.
154. Kohn S.C., Dupree R., Mortura M.G. The interaction between water and aluminosilicate magmas // Chemical Geology/ 1992. V. 96. № 3. P. 399-409.
155. Konijnendijk W.L., Stevels J.M. The structure of borate glasses studied by Raman scattering // Journal of Non-Crystalline Solids. 1975. V. 18. P. 307-331.
156. Kress V.C., Carmichael I.S.E. The compressibility of silicate liquids containing Fe203 and the effect of composition, temperature, oxygen fugacity and pressure on their redox states // Contribs Mineral.and Petrol. 1991. V 108. P. 82-92.
157. Kubicki J.D., Sykes D. Molecular orbital calculations of vibrations in 3-membered aluminosilicate rings//Phys. Chem. Mineral. 1993. V.19. P.381-391.
158. Kurkijan C.R., Russel L.E. Solubility of water in molten alkali silicates // Journal of Soc.Glass Tecnol. 1958. V.47.P 143-151.
159. Kumerlen J., Mervin L.R, Sebald A., Keppler H. Structural role of H20
90 1
in sodium silicate glasses: results from Si and H NMR spectroscopy // Journal of Phys.Chem. 1992. V. 96. № 15. P. 6405-6410.
160. Labotka T.C., Rossman G.R. The Infrared Pleochroism of Lawsonite: The Orientation of the Water and Hidroxide Groups // American Mineralogist. 1974. V.59. P. 799-806.
161. Labowitzky E. and Rossman G.R. FTIR spectroscopy of lawsonite between 82 and 325 K//Amirican Mineralogist. 1996. V.81. P. 1080-1091.
162. Labowitzky E. and Rossman G.R. Principles of quantitative absorbance measurements in anisotropic crystals // Phys. Chem. Minerals. 1996, V. 23. P.319-327.
163. Lam D.J., Paulikas A.P., Veal B.W. X-ray photoemission spectroscopy studies of soda aluminosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1980. V. 42. P. 41-48.
164. Lee S.K., Stebbins J. The degree of aluminum avoidance in aluminosilicate glasses // American Mineralogist. 1999. V. 84. P. 937-945.
165. Lee, S.K., Musgrave, C.B., Zhao, P. and Stebbins, J.F. Topological disorder and reactivity of borosilicate glasses: quantum chemical calculations and O and "B NMR study. J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 12583-12595.
166. Lee S.K., Stebbins J.F. The distribution of sodium ions in aluminosilicate glasses: A high-field Na-23 MAS and 3Q MAS NMR study // Geochimica et Cosmochica Acta. 2003. V. 67. P. 1699-1709.
167. Lee S. K., Cody G.D., Mysen B.O. Structure and the extent of disorder in quaternary (Ca-Mg and Ca-Na) aluminosilicate glasses and melts // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 1393-1401.
168. Levy R.A., Lupis C.H.P., Flinn P.A. Mossbauer analysis of the valence and coordination of iron cations in Si02-Na20-Ca0 glasses // Phys. Chem. Glasses. 1976. V. 17. P. 94-103.
169. Li H., Tomazawa M. Effects of water in simulated borosilicate-based nuclear waste glasses on their properties // Journal of Non-Crystalline Solids. 1996. V. 196. P. 188-198.
170. Lipinska-Kalita K.E. Infrared spectroscopic investigation of structure and crystallization of aluminosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids., 1990. V. 119. P. 310-317.
171. Luckscheiter B., Nesovic M. Development of glasses for the vitrification of high level liquid waste (HLLW) in a joule heated ceramic melted // Waste Management, 1996. V. 16. №. 7. P. 571-578.
172. MacKenzie J W, Bhatnagar A, Bain D, Bhowmik S, Parameswar C. 29Si MAS-NMR study of the short range order in alkali borosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids,. 1994. V. 177. P. 269-276.
173. Maekawa H., Maekawa T., Kawamura K. and Yokokawa T. The structural groups of alkali silicate glasses determined from 29Si MAS-NMR. // J. Non-Cryst. Solids. 1991. V. 127. P. 53-64.
174. Manara D., Grandjean A., Neuville D.R. Advances in understanding the structure of borosilicate glasses: A Raman spectroscopy study // American Mineralogist. 2009. V. 94, № 5-6. P.777-784.
175. Masson C.R., Smith I.B., Whiteway S.G. Activities and ionic distributions in liquid silicates: application of polymer theory // Canad. J. Chem. 1970. V. 48. P. 1456-1463.
176. Matson P.W., Sharma S.K., Philpotts J.A. Raman spectra of some tectosilicates and glasses along the ortoclase-anortite and nepheline-anortite joins // American Mineralogist. 1986. V.71. P. 694-704.
177. Mazurin O.V. Glass properties: compilation, evaluation and prediction // Journal of Non-Crystalline Solids. 2005. V. 351. P. 1103-1112.
178. McGinnis P.B., Shelby. Diffusion of water in vitreous silica // Journal of Non-Crystalline Solids. 1994.V.I79. P. 185-193.
179. McKeown D.A., Galeener F.I., Brown G.E. Raman studies of Al coordination in silica-rich sodium aluminosilicate glasses and some related minerals //Journal of Non-Crystalline Solids. 1984. V. 68. P. 361-378.
180. McMillan P., Piriou B. The structure and vibrational spectra of crystals and glasses in the silica-alumina system // Journal of Non-Crystalline Solids. 1982. V.53. P. 279-298.
181. McMillan P., Piriou B., Navrotsky A. Raman spectroscopic studies of glasses along the join silica-calcium alumínate, silica-sodium alumínate and silica-potassium alumínate // Geochimica et Cosmochica Acta. 1982. V. 46, № 11. P. 20212037.
182. McMillan P., Piriou B. Raman spectroscopy of calcium alumínate glasses and crystals // Journal of Non-Crystalline Solids. 1983. V.55. P. 221-242.
183. McMillan P. Structural studies of silicate glasses and melts-applications and limitations of Raman spectroscopy // American Mineralogist. 1984. V. 69. P. 622-644.
184. McMillan P.F., Remmele R.L. Hydroxyl sites in Si02 glass: A note on infrared and Raman spectra // American Mineralogist. 1986. V. 71. P. 772-778.
185. McMillan P.F., Holloway J.R. Water solubility in aluminosilicate melts // Contrib. Mineral. Petrol. 1987. V. 97. №3. P. 320-332.
186. McMillan P., Wolf G.H., Poe B.T. Vibrational spectroscopy of silicate liquids and glasses. // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 351-366.
187. McMillan P., Poe B.T., Gillet P., Reynard B. A study of Si02 glassand supercooled liquid to 1950 K via high-temperature Raman spectroscopy // Geochimica et Cosmochica Acta. 1994. V. 58. P. 3653-3664.
188. McMillan P. F., Wolf G. H. Vibrational spectroscopy of silicate liquids // Mineralogy and Geochemistry. 1995. V. 32. P. 247-315.
189. Merzbacher C.I., White W.B. Structure of Na in aluminosilicate glasses: A far-infrared reflectance spectroscopic study // American Mineralogist. 1988. V. 73. P. 1089-1094.
190. Miller G.R, Rossman G.R., Harlow G. E. The Natural Occurrence of Hydroxide in Olivine // Physics and Chemistry of Minerals., 1987. V. 14. № 5. P.461-472.
191. Mishra R.K., Sudarsan V., Tyagi A.K., Kaushik C.P., Kanwar Raj, Kulshreshtha S.K. Structural studies of Th02 containing barium borosilicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2006. V. 352. P. 2952-2957.
192. Mishra R.K., Sudarsan V., Kaushik C.P., Kanwar Raj, Kulshreshtha S.K., Tyagi A.K.. Effect of BaO addition on the structural aspects and thermophysical properties of sodium borosilicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2007. V. 353. P. 1612-1617.
193. Miura Y., Matsumoto S., Nanba T., Akazawa T. // X-ray photoelectron spectroscopy of sodium aluminosilicate glasses // Physics and Chemistry of Glasses. 2000. V.41.,№ l.P. 24-31.
194. Miyoshi H., Chen D., Masui PI., Yazawa T., Akai T. Effect of calcium additive on structural changes under heat treatment in sodium borosilicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2004. V. 345-346. P. 99-103.
195. Moulson A.J. Roberts J.P. Water in silicate glasses // Trans. Faraday Society, 1961. V. 57. №3.
196. Murdoch J.B., Stebbins J.F., Carmichael I.S.E. High-resolution 29Si NMR study of silicate and aluminosilicate glasses the effect of network-modifying cations // Amirican Mineralogist. 1985. V.70. P. 332-343.
197. Mysen B.O., Virgo D., Harrison W.J., Scarfe C.M. Solubility of H20 in silicate melts at high pressure and temperature: a Raman spectroscopic study // American Mineralogist. 1980. V. 65. P. 900-914.
198. Mysen B.O., Siefert F., Virgo D. Structure and redox equilibria of iron-bearing silicate melts // American Mineralogist. 1980. V. 65. P. 867-884.
199. Mysen B.O., Virgo D., Kushiro I. The structural role of aluminum in silicate melts - a Raman spectroscopic study at 1 atmosphere // American Mineralogist. 1981. V. 65. P.678-701.
200. Mysen B.O., Virgo D. Effect of pressure on the structure of iron-bearing silicate melts // Carnegie Inst. Washington. Year Book 82. 1983. P. 321-325.
201. Mysen B.O., Virgo D., Seifert F.A. Redox equilibria of iron in alkaline earth silicate melts: relationships between melt structure, oxygen fugacity, temperature and properties of iron-bearing silicate liquids // American Mineralogist. 1984. V. 69. P. 834-847.
202. Mysen B.O., Virgo D., Seifert F.A. Relationships between properties and structure of aluminosilicate melts // American Mineralogist. 1985. V. 70. P. 88-105.
203. Mysen B.O. Redox equilibria and coordination of Fe and Fe in silicate glasses from Fe Mossbauer spectroscopy // J. Non-Cryst. Solids. 1987. V. 95-96. P. 247-254.
204. Mysen B. Role A1 in depolimerized peralkaline aluminosilicate melts in the systems Li20-Al203-Si02, Na20-Al203-Si02 and K20-Al203-Si02 // American Mineralogist. 1990. V. 75. P. 120-134.
205. Mysen B.O. Relations between structure, redox equilibria of iron, and properties of magmatic liquids // Physical Chemistry of Magmas. Advances in Physical Geochemistry. V. 9. Edited by Perchuk &Kushiro, New York: SpringerVerlag. 1991. P. 41-98.
206. Mysen B. O., Frantz J. D. Raman spectroscopy of silicate melts at magmatic temperature: Na20-Si02, K20-Si02 and Li20-Si02 binary composition in the temperature range 25-1475 °C // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 321—332.
207.. Mysen B. O., Frantz J.D. Structure of haplobasaltic melts at magnetic
temperature: In situ, high-temperature study of melts on the join Na2Si205-Na2(NaAl)205 // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1994. V. 58. P. 1711-1733.
7 I
208. Mysen B. O. Structural behavior of A1 in silicate melts: In situ, high-temperature measurements as a function of bulk chemical composition // Geochimica et Cosmochica Acta. 1995. V. 59. № 3. P. 455-474.
209. Mysen B., Neuville D. Effect of temperature and Ti02 content on the structure of Na2Si20g-Na2Ti205 melts and glasses // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. V. 59. № 2. P. 325-342.
210. Mysen B. O. Haploandesitic melts at magnetic temperature: In situ, high-temperature structure and properties of melts along the join K2Si409-K2(KAl)409 to 1236 °C at atmospheric pressure // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 19. P. 3665-3685.
211. Mysen B. O. Structure and properties of magmatic liquids: From haplobasalt to haploandesite // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1999. V. 63. № l.P. 95-112.
212. Mysen B.O. Water in peralkaline aluminosilicate melts to 2 GPa and 1400 C // Geochimica and Cosmochimica Acta., 2002. V. 66. № 16. P. 2915-2928.
213. Narottam P. Bansal, C. Drummond. Kinetics of hexacelsian-to celsian phase transformation in SrAl2Si20s // Journal of American Ceramic Society. 1993. V. 76. №5. P. 1321-1324.
214. Neuville D. R., Mysen B. O. Role aluminum in the silicate network: In situ, high-temperature study of glasses and melts on the join Si02-NaA102 // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 10. P. 1727-1737.
215. Newman S., Stolper E.M., Epstein S. Measurement of water in rhyolitic glass: Calibration of an infrared speclroscopie techinque // American mineralogist. 1986. V.71. № 11-12. P. 1527-1541.
216. Newman S., Stolper E.M., Epstein S. Measurement of water in rhyolitic glass: Calibration of an infrared spectroscopic technique // Am. Miner. 1986. V. 71. № 11-12. P. 1527-1541.
217. Nicholls J. A simple Thermodynamic Model for Estimating the solubility of H20 in magmas // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1980. V.74. P. 211-220.
218. Novak M., Behrens H The specification of water in haplogranitic glasses and melts determinated by in situ near-infrared spectroscopy // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. V.59. № 16. P.3445--3450.
219. Novak M, Behrens H, Johannes W. A new type of high-temperature, high-pressure cell for spectroscopic studies of hydrous silicate melts // American Mineralogist. 1996. V. 81. P. 1507-1512.
220. Ochs F.A., Lange R.A. The partial molar volume, thermal expansivity, and compressibility of H20 in NaAlSisOs liquid: new measurements and an internally consistent model // Contrib. and Miniral. Petrol. 1997. V.129. P. 155-165.
221. Oestrike R., Yang W.H., Kirkpatrick R.J., Harvig R.L., Navrotsky A., Montez B. High-resolution Na, A1 and Si NMR spectroscopy of framework alumosilicate glasses // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1987. V.51. P.2199-2209.
222. Oestrike R., Kirkpatrick R.J. 27A1 and 29Si MASS NMR spectroscopy of glasses in the system anorthite-diopside-forsterite // American Mineralogist, 1988, V. 73. P. 534-546.
223. Oglesby J. V., Kroeker S., and Stebbins J. F. Potassium hydrogen
• 17
disilicate: A possible model compound for O NMR spectra of hydrous silicate glasses. Am. Mineral. 2001. V. 86. P. 341-347.
224. Oglesby J. V. and Stebbins J. F. 29Si CPMAS NMR investigations of silanol-group minerals and hydrous aluminosilicate glasses. Am. Mineral. 2000. V. 85. P. 722-731.
225. Ohlhorst S., Behrens H., Holtz F. Compositional dependence of molar absorptivities of near-infrared OFI- and H20 bands in rhyolitic to basaltic glasses // Chemical Geology. 2001. № 174. P. 5-20.
226. Olbert B.H., Doremus R.H. Infrared Study of Soda-Lime Glass During Hydration and Dehydration // Journal of the American Ceramic Society. 1983. V. 66. №3. P. 163-166.
227. Okumura S., Nakashima S. Molar absorptivities of OH and H20 in rhyolitic glass at room temperature and at 400-600 °C // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 441-447.
228. Otalora G., Hess H.H. Modal analysis of igneous rocks by X-ray diffraction methods with examples from St.Paul's rocks and an olivine module // American journal science. 1969. V. 26. P.822-840.
229. Ottonelo G., Moretti R., Marini L., Zuccolini M.V. Oxidation state of iron in silicate glasses and melts: a thermochemical model // Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 157-179.
230. Oxtoby S., Hamilton D.L. The discteme association of water with Na20 and Si02 in NaAl-silicate melts // Contrib. Mineralogy and Petrology. 1978. V. 66. P.185-188.
231. Padro D., Schmidt B.C., Dupree R. Water solubility mechanism in hydrous aluminosilicate glasses: Information from 27A1 MAS and MQ MAS NMR // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. V.67. №8. P. 1543-1551.
232. Pandya N, Muenow D.W., Sharma S.K., Sherrif B. L. The speciation of water in hydrated alkali silicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1994. V.176. P.140-146.
233. Pauling L. The molecular structure of the tungetosilicates and related compound // Journal of American Ceramic Society. 1929. V. 51. № 10. P. 28682880.
234. Persikov E. S., Zharikov V. A., Bukhtiyarov P. G., and Pol'skoy S. F. The effect of volatiles on the properties of magmatic melts // Eur. J. Mineral. 1990. V. 2. P. 621-642.
235. Pichavent M., Holtz E, McMillan P. Phase relationsand compositional dependence of H20 solubility in quartz-feldspar melts // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 303-319.
236. Poe B.T., McMillan P.F., Angell C.A., Sato R.K. A1 and Si coordination in Si02-Al203 glasses and liquids: A study by NMR and IR spectroscopy and MD simulations // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 333-349.
237. Priest D.K., Levy A.S. Effect of Water Content on Corrosion of Borosilicate Glass // Journal of the American Ceramic Society. 1960. V. 43. Issue 7. P. 356-358.
238. Randall J.T. The diffraction X-ray and electrons by amorphous solids, liquids and gases // London, 1934. 336 p.
239. Ratai E., Janssen M., and Eckert H. Spatial distributions and chemical environments of cations in single- and mixed alkali borate glasses: Evidence from solid state//NMR. Sol. St. Ion. 1998. V. 105. P. 25-37.
240. Rebiscoul D., Rieutord F., Ne F., Frugier P., Cubitt R., Gin S. Water penetration mechanisms in nuclear glasses by X-ray and neutron reflectometry // Journal of Non-Crystalline Solids. 2007. V. 353. P. 2221-2230.
241. Reibling E.F. Structure of sodium aluminosilicate melts containing at least 50 mole % Si02 at 1500 C // Journal of Chemical Physics. 1966. V.44. P. 28572865.
242. Reynard B. and Webb S.L. High-temperature Raman spectroscopy of Na2TiSi207 glass and melt: coordination of Ti4+ and the nature of the configurational changes in the liquid // Eur.J.Mineral. 1998. V. 10. P. 49-58.
243. Rodericka J.M., Holland D., Howesa A.P. and Scalesb C.R. Density-structure relations in mixed-alkali borosilicate glasses by 29Si and 1 IB MAS-NMR //Journal of Non-Crystalline Solids., 2001. V. 293-295. P. 746—751.
244. Romano C., Dingwell D.B., Hess K.U. The effect of boron on the speciation of water in granitic melts // Per. Mineral. 1995. V. 64. P. 413—431.
245. Romano C., Poe B. T., Mincione V., Hess K. U., and Dingwell D. B. The viscosities of dry and hydrous XAlSi308 (X= Li, Na, K, Ca0.5, Mgo.5) melts. Chem. Geol. 2001. V. 174. P. 115-132.
246. Roskosz M., Toplis M. J., Besson P., Richet P. Nucleation mechanisms: A crystal-chemical investigation of phases forming in highly supercooled aluminosilicate liquids //J. Non-Crystall. Solids. 2005. V. 351. P. 1266-1282.
247. Ross C.S., Smith R.L. Water and other volatiles in volcanic glasses // American Mineralogist. 1955. V. 40. P. 1071-1089.
248. Rudakova S.E., Demyanova L.P., Borukhin B.Ya, Bogoyavlenskaya M.L. An evaluation of the acid resistance silicates from the IR-reflection spectra // All-Union Scientific-Research Institute of Ceramics. 1983. №. 11. P. 11-12.
249. Schaller T. and Seebald A. One- and two-dimensional magic-angle spinning experiments on hydrous silicate glasses // Solid State NMR. 1995. V. 5. P. 89-102.
250. Schmidt B.C., Riemer T., Kohn S.C., Behrens H., Dupree R. Different water solubility mechanisms in hydrous glasses along the Qz-Ab join: Evidence from NMR spectroscpy // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2000. V.64. №3. P. 513526.
251. Schulze R, Behrens H, Hoiz F, Roux J., Johannes W. The influence of H20 on the viscosity of a haplogranitic melt // American Mineralogist. 1996. V. 81, №9-10. P. 1155-1165.
252. Sharma S.K., Philpotts J.A., Matson D.W. Ring distributions in alkali-and alkaline-earth aluminosilicate framework glasses - a RAMAN spectroscopic study//Journal of Non-Crystalline Solids. 1985. V.71. P.403-410.
253. Shelby J.E. Diffusion and solubility of water in alkali borate glasses // Phys. Chem. Glasses. 2003. V. 44. № 2, p. 106-112.
254. Shen A., Keppler H. Infrared spectroscopy of hydrous silicate melt to 1000° C and 10 kbar direct observation on H20 specification in a diamond-anvil cell //American Mineralogist. 1995. V. 80. №11-12. P. 1335-1338.
255. Skogby H., Rossman G.R. OH- in pyroxene: An experimental study of incorporation mechanisms and stability // American Mineralogist. 1989. V 74. P. 1059-1069.
256. Silver L.A., Stolper E.W. A thermodinamic model for hidrous silicate melts//Journal ofGeology. 1985. V.93. №2. P. 161-178.
257. Silver L., Stolper E. Water in albitic glasses // Journal of Petrology.
1989. V. 30. P. 667-709.
258. Silver L.A.. Ihinger P.D.. Stolper E.W. The ingluence of bulk composition on specification of water in silicate glasses // Contrib. Mineral. Petrol.
1990. V. 104. №2. P. 142-162.
259. Simakin A.G., Zavel'sky V.O. and Behrens, H., J.Kucherninenko, Salova T. A thermodynamic model for polymerized sodium aluminosilicate melts // Eur. J. Mineral. 2005. V. 17. № 2. P. 243-250.
260. Stebbins J., Farnan I., Xue X. The structure and dynamics of alkali silicate liquids: a view from NMR spectroscopy // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 371-385.
261. Stebbins J., Sen S., George A.M. High temperature nuclear magnetic resonance studies of oxide melts // Journal of Non-Crystalline Solids. 1995. V. 192— 193. P.298-305.
262. Stebbins J.F., Ellsworth S.E. Temperature effects on structure and dynamics in borate and borosilicate liquids: high-resolution and hightemperature NMR results // J. Am. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 9. P. 2247-2256.
263. Stebbins J., Lee S.K., Oglesby J. Al-O-Al oxygen sites in crystalline aluminates and aluminosilicate glasses: High-resolution oxygen-17 NMR result // American Mineralogist 1999. V. 84. P. 983-986.
264. Stoch P. Cs containing borosilicate waste glasses // Optica Applicata. 2008. V. 38. № l.p. 237-243.
265. Stone J., Walrefen G.E. Overtone vibrations of OH groups in fused silica optical fibers // Journal of Chemical Physics. 1982. V. 76. № 4. P. 1712-1722.
266. Stolper E.W. Water in Silicate Glasses: An Infrared Spectroscopic Study // Contribution Mineralogy and Petrology. 1982. V. 81. № 1. P. 1-17.
267. Stolper E.W., The specification of water in silicate melts // Geochirnica and Cosmochimica. 1982. V.46. № 12. P. 2609-2620.
268. Stolper E.W. Temperature dependence of the speciation of water in rhyolitic melts and glasses// American Mineralogist. 1989. V. 74. №6. P. 1247-1257.
269. Sykes D., Kubicki J.D. A model for II20 solubility mechanisms in albite melts from infrared spectroscopy and molecular orbital calculations // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1993. V. 57. P. 1039-1052.
270. Takeuchi Y. and G. Donnay The crystal structure of hexagonal CaAl2Si208 // Acta Cryst. 1959. V. 12. P. 465-470.
271. Tamic N., Behrens H., Holtz F. The solubility of H20 and C02 in rhyolitic melts in equilibrium with a mixed C02-H20 fluid phase // Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 333-347.
272. Taylor M., Brown G.E.Jr. The structure of mineral glasses-I. The feldspar glasses NaAlSi308, KaAlSi308, CaAl2Si308 // Geochim. Cosmochim. Acta. 1979. V. 43. P. 61-75.
273. Taylor W.R. Application of infrared spectroscopy to studies of silicate glass structure: Examples from the melilite glasses and the systems Na20-Si02 and Na20-Al203-Si02 // Proceeding Indian Academy of Sciences. Earth and Planetary Sciences., 1990. V. 99. P.99-117.
274. Taylor B.E., Eishelberger J.C., Westrich K.K. Hydrogen isotopic evidence of rhyolitic magma degassing during shallow intrusion and eruption // Nature. 1983. V. 306. P. 541-545.
275. Tomozawa M. Water in glass // J. Non-Cryst. Solids. 1985. V. 73. № 1-3.P. 197-204.
276. Tomozawa M. Effects of water in simulated borosilicate-based nuclear waste glasses on their properties // Journal of Non-Crystalline Solids. 1996. V. 195. № 1-2. P. 188-198
277. Tomlinson J.W. A note of the solubility of water in a molten sodium silicate//Journal Soc. Glass Technology. 1956. V.40. № 192. P. 25T-31T.
278. Vedishcheva N.M., Shakhmatkin B.A., Wright A.C. Thermodynamic modelling of the structure of sodium borosilicate glasses // Phys. Chem. Glasses. 2003. V. 44. №3. p. 191-196.
279. Virgo D., Mysen B.O. The structural state of iron in oxidized vs. Reduced glasses at 1 atm: 57Fe Mossbauer study // Phys. Chem. Mineral. 1985. V. 12. P. 65-76.
280. Virgo D., Mysen B.O., Danckwerth P.A. Redox equilibria and the anionic structure of Na20 xSi02 -Fe-0 melts: effect of oxygen fugacity // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1983. V. 82. P. 305-309.
<2 i
281. Virgo D., Mysen B.O., Danckwerth P.A. Speciation of Fe in 1-atm Na20-Si02-Fe-0 melts // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1982. V. 81. P. 349-353.
282. Wan J., Cheng J., Lu P. The Coordination State of B and A1 of Borosilicate Glass by IR Spectra // Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. 2008. V. 23. № 3. P. 419-421.
283. Warren B.E. X-ray diffraction of vitreous silica // Z. Krist. 1933. V. 86. № 5-6. P. 349-358.
284. Warren B.E., Biscoe J. The structure of silica glass by X-ray diffraction studies // J. Amer. Ceram. Soc. 1938. V. 21. № l.P. 49-54.
285. White W.B., Minser D.G. Raman spectra and structure of natural glasses //Journal of Non-Crystalline Solids, 1984. V.67. P.45-59.
286. Wilke M., Behrens H., Burkhard D.J.M., Rossano S. The oxidation state of iron in silicic melt at 500 MPa water pressure // Chemical Geology, 2002. V. 189. P. 55-67.
287. Withers R.L., Tabira Y., Valgoma J.A., Aroyo M., Dove M.T. The inherent displacive flexibility of the hexacelsian tetrahedral framework and its relationship to polymorphism in Ba-hexacelsian // Phys.Chem.Minerals. 2000. V. 27. P.747-756.
288. Wittman E., Zanotto E. Surface nucleation and growth in Anorthite glass // J. Non-Crystall. Solids. 2000. V. 271. P. 94-99
289. Wu J., Stebbins J.F. Effects of cation field strength on the structure of aluminoborosilicate glasses: high-resolution 1 IB, 27A1 and 23Na MAS NMR // J. Non-Cryst. Solids. 2009. V. 355. P. 556-562.
290. Xu Z., Maekawa H., Oglesby J. V., and Stebbins J. F. Oxygen speciation in hydrous silicate glasses: An oxygen-17 NMR study // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. P. 9894-9901.
291. Xue X. and Stebbins J. F. 23Na NMR chemical shifts and the local Na coordination environments in silicate crystals, melts, and glasses // Phys. Chem. Min. 1993. V. 20. P. 297-307.
292. Xiu T., Liu Q., Wang J. Alkali-free borosilicate glasses with wormhole-like mesopores // J. Mater. Chem. 2006. № 16. P. 4022-4024.
293. Yano T., Kunimine N., Shibata S., Yamane M. Structural investigation of sodium borate glasses and melts by Raman spectroscopy. I. Quantitative evaluation of structural units // Journal of Non-Crystalline Solids. 2003. V. 321. P. 137-146.
294. Yamanaka S., Akagi J., Hattori M. Reaction of pyrex type borosilicate glass with water in autoclave // Journal of Non-Crystalline Solids. 1985. V. 70. № 2. P. 279-290
295. Yesinowski J.P., Eckert R, Rossman G.R. Characterization of Hydrous Species in Minerals by High-Speed "i l MAS-NMR // Journal of American Chemical Society. 1988. V. 110. P. 1367-1375.
296. You J., Jiang G., Xu K. Fligh temperature Raman spectra of sodium disilicatecrystal, glass and its liquid // J. Non-Crystall Solids. 2001. V. 282. P. 125131.
297. Zachariasen W.H. The atomic arrangement in glass // Journal of American Chemical Society, 1932. V. 54, № 10. P. 3841-3851.
298. Zeng Q., Nekvasil H., and Grey C. P. Proton environments in hydrous aluminosilicate glasses: A 'H MAS, lH/27Al, and lH/23Na TRAPDOR NMR study. J. Phys. Chem. B. 1999. 103. P. 7406-7415.
299. Zeng Q., Nekvasil H., and Grey C. P. In support of a depolymerisation model for water in sodium aluminosilicate glasses: Information from NMR spectroscopy. Geochim. Cosmochim. Acta. 2000. V. 64. P. 883-896.
300. Zhang Y., Stolper E.M., Vasserburg G.J. Diffusion of a multi-species component and its role in oxygen and water transport in silicates // Earth and Planetary science letters. 1991. V. 103. P. 228—240.
301. Zotov N., Delaplane R.G., Keppler H. Structural changes in sodium tetrasilicate glass around the liquid-glass transition: a neutron diffraction study // Physic and chemistry of minerals, 1998. V. 26. P. 107-110.
302. Zotov N., Keppler H. The influence of water on structure of hydrous sodium tetrasilicate glasses // American Mineralogist. 1998. V.83. P. 823-834.
303. Zhao, P., Kroeker, S. and Stebbins, J.F. Non-bridging oxygen sites in barium borosilicate glasses: results from 1 IB and 170 NMR. J. Non-Cryst. Solids. 2000. V. 276. P. 122-131.
304. Zhang X-D., Sandhage K. H., Fraser H. L. Synthesis of BaAl2Si208 from Solid Ba-Al-Al203-Si02 Precursors: II, TEM Analyses of Phase Evolution // J. Am. Ceram. Soc. 1998. V. 81. № 11. P. 2983-2997.
305. Zhong J., Bray P.J. Change of coordination in alkali borate glasses, and mixed alkali effects as elucidated by NMR // Journal Non-Crystalline solids. 1989. V. 11 l.P. 67-76.
306. Zhou L., Guo J., Yang N., Li L. Solid-state nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy of feldspars // Science in China. 1997. V. 40 №. 2. P. 159— 167.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.