Алюминаты кальция
Алюмина́ты ка́льция, двойные оксиды состава mCaO · nAl2 O3 .
Представляют собой бесцветные кристаллы; взаимодействуют с водой с образованием гидроалюминатов кальция 4CaO · Al2 O3 · 19H2 O, 4CaO · Al2 O3 · 13H2 O, 3CaO · Al2 O3 · 6H2 O, 2CaO · Аl2 O3 · 8H2 O, CaO · Al2 O3 · 10H2 O и других и гидроксида алюминия Al(OH)3 .
Свойства алюминатов кальция
| Показатель | 3CaO · Аl2 O3 | 12CaO · 7Аl2 O3 | CaO · Аl2 O3 | CaO · 2Аl2 O3 | CaO · 6Аl2 O3 |
| Сингония | Кубическая | Кубическая | Моноклинная | Моноклинная | Гексагональная |
| Параметры элементарной ячейки | |||||
| a, нм | 1,5262 | 1,1988 | 0,869 | 1,289 | 0,5536 |
| b, нм | – | – | 0,809 | 0,888 | – |
| c, нм | – | – | 1,521 | 0,545 | 2,1825 |
| β, ° | – | – | 90,13 | 107,05 | – |
| Число формульных единиц в ячейке | 24 | 2 | 12 | 4 | 2 |
| Пространственная группа | |||||
| Плотность, г/см3 | 3,038 (25 °C) | 2,9 | 2,981 (25 °C) | 2,90 | 3,38 |
| Температура плавления, °C | 1535 (с разложением) | 1415 (с разложением) | 1600 | 1750 (с разложением) | 1850 (с разложением) |
| Теплоёмкость при постоянном давлении, Дж/(моль · К) | 209,93 | 1085,64 | 120,71 | 199,71 | – |
| Энтальпия образования, кДж/моль | –3589,97 | –19442,66 | –2327,86 | –3981,86 | – |
| Энтропия в стандартном состоянии, Дж/(моль · К) | 205,57 | 1045,44 | 114,30 | 177,94 | – |
Реакционная способность алюминатов кальция по отношению к воде возрастает по мере увеличения отношения m : n. Реагируют с гипсом в присутствии воды, давая двойные основные сульфаты кальция-алюминия – Ca6 Al2 (OH)12 (SO4 )3 · 26H2 O (аналог минерала эттрингита) и Ca4 Al2 (OH)12 SO4 · 6H2 O. Эти процессы играют важную роль при твердении вяжущих материалов, содержащих алюминаты кальция.
Алюминаты кальция встречаются в природе в виде минералов ибонита CaO · 6Аl2 O3 и майенита 12CaO · 7Al2 O3 .
Алюминаты кальция получают сплавлением CaCO3 или CaO с Аl2 O3 , спеканием бокситов и извести. Алюминат 3CaO · Al2 O3 входит в состав портландцемента, 12CaO · 7Al2 O3 , CaO · Al2 O3 , CaO · 2Al2 O3 – глинозёмистых цементов.
Литература
- Химия цементов / под ред. Х. Ф. У. Тейлора. – Москва : Стройиздат, 1969.
- Румянцев П. Ф. Гидратация алюминатов кальция / П. Ф. Румянцев, В. С. Хотимченко, В. М. Никущенко. – Ленинград : Наука, 1974.
- Фазовый переход в майените Са₁₂Al₁₄O₃₃ / А. С. Толкачева, С. Н. Шкерин, И. В. Корзун [и др.] // Журнал неорганической химии. – 2012. – Т. 57, № 7. – С. 1089.
- Experimental Evidence of Cage Conduction Bands in Superconducting Cement 12CaO⋅7Al₂O₃ / J. A. McLeod, A. Buling, E. Z. Kurmaev [et al.] // Physical review. – 2012. – B 85. – 045204.