Методика количественной оценки содержания воды в природном кварце
Введение
В данной работе методами инфракрасной спектроскопии анализировались образцы природного кварца различных месторождений Республики Карелия. Работа проводилась совместно с Институтом геологии КарНЦ РАН.
В настоящее время кварц часто применяется в высокотехнологичных отраслях промышленности за счет наличия уникальных физических свойств. Природный кварц обладает значительной плотностью (2.65–2.66 г/см3) и упругостью, высокой твердостью и прочностью; он является хорошим диэлектриком, незначительно расширяется при нагревании, химически устойчив, частично растворяется только в плавиковой кислоте. Одними из характерных признаков кварца служат неметаллический блеск и отсутствие спайности. Спайность в минералогии — способность кристаллов и кристаллических зёрен раскалываться или расщепляться по определённым кристаллографическим направлениям.
Чаще всего кварц используется для получения особо чистого стекла в различных высокотехнологичных отраслях промышленности
Оглавление
Введение5
Глава I. Литературный обзор7
1.1 Структура кварца7
1.2. Исследования дефектов структуры кварца9
Глава 2. Методика эксперимента и обработки экспериментальных данных14
2.1 Характеристики исследуемых образцов14
2.2 ИК-спектроскопия14
2.3 Методика определения концентрации воды и OH-дефектов в кварце16
Глава 3. Результаты эксперимента и обработки экспериментальных данных20
3.1 ИК-спектры образцов кварца20
3.2. Влияние толщины образца на расчеты концентрации дефектов.21
3.3. Расчет концентрации дефектов в образцах природного кварца29
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ38
ПРИЛОЖЕНИЕ40
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Е.Н. Светова, Т.П. Бубнова, О.В. Букчина. Высококремнистые породы Центральной Карелии – потенциальный источник кварцевого сырья // Труды КарНЦ РАН. No 6. Промышленные минералы Карелии и сопредельных территорий. 2020. C. 106–116
Жарков С.М. Методы современной просвечивающей электронной микроскопии в исследовании материалов //Journal of Siberian Federal University. Chemistry 4 (2009 ) с 294-306
Белковский А.И. Минерагения месторождений особо чистого кварца “уфалейского” типа (Центрально-Уральское поднятие, Уфалейский метаморфический блок, Средний Урал). Литосфера. 2013;(6):73-87.
Штенберг М.В, Вода и водосодержащие группировки в жильном кварце уральских месторождений кварцевого сырья // Литосфера, 2014, № 3, с. 102–111
М. В. Штенберг , Л. А. Шабунина , В. Н. Быков, Низкотемпературная ИК-Фурье спектроскопия воды и Н-дефектов в кварце, Миасс: УрО РАН, 2010, С. 375–376.
Программа визуализации кристаллической структуры Mercury: ttps://www.ccdc.cam.ac.uk/support-and-resources/Downloads/
Научная производственная фирма "СИМЕКС" Фурье спектрометр модели “ФТ-801” Руководство по эксплуатации ФСВЕ.443430.005РЭ с. 5-6
М. В. Штенберг, П. А. Ардышев, Р. Т. Зайнуллина, Исследование воды в крупке жильного кварца некоторых месторождений урала методом ИК-спектроскопии // Литосфера, 2012, № 6, с. 119–125
А. З. Масова , М. Н. Сивков , М. В. Штенберг , В. Н. Быков, Методика определения воды в кварцевых концентратах методом ИК-спектроскопии, Миасс: УрО РАН, 2010, С. 242–243.
Кокурин Ю.А., Морозова Е.А., Муратов В.С. Кварц. Анализ естественных свойств // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 5. – С. 55-56
Ш. Мусаев, Ф.Ф Арзикулов, О.Н.Олимов. Свойства кристаллов кварца. // «Science and Education»– 2021– С. 201-214
Исаев В.А. Структурные примеси в кварце: В.А. Исаев, 2006. 11с.
Минералы из оксидов кремния [Электронный ресурс]: геологическая энциклопедия. - Режим доступа: http://www.geologam.ru/mineralogy/structure/mineraly-iz-okislov-k
Рис. 2. Моделирование ИК-спектра поглощения кварца суперпозицией гауссовских линий, а – при комнатной температуре, б – при 150 °С [5]
Таблица 1. Параметры гауссовских линий спектра образца кварца Иткульского месторождения [4].
Таким образом, на качество кварца большое воздействие оказывает структурное положение и количество H-дефектов и воды. Помимо проблем с изучением кварца из-за содержания примесей, возникает проблема и в использовании кварца, которые связаны с получением кварцевого стекла. Это является весьма критичным при использовании плавленого кварца в оптоэлектронике и волоконной технике из-за рассеяния света (излучения) на этих макроскопических дефектах.
Глава 2. Методика эксперимента и обработки экспериментальных данных