• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
8 февраля
Андрей Папиш
267

Физики выяснили, почему полевой шпат не бывает абсолютно сухим

4.5

Европейские физики объяснили постоянную влажность полевого шпата. Выяснилось, что структура кристаллов микроклина, минерала из группы полевых шпатов, образует гидроксильную поверхность, с которой легко соединяется атмосферная влага. А вода, которая изначально покрывает минерал, высвобождается из внутренних полостей.

Физики выяснили, почему полевой шпат не бывает абсолютно сухим
Физики выяснили, почему полевой шпат не бывает абсолютно сухим / © Giada Franceschi et al. / Автор: Наталья Федосеева

Полевой шпат — наиболее распространенный минерал на Земле. Он составляет половину земной коры, а также образует другие породы. При выветривании полевой шпат превращается в глину и почву, поглощает из атмосферы углекислый газ и обеспечивает растения питательными веществами. Среди прочего он встречается в воздухе в виде пыли и участвует в образовании атмосферного льда — снега и града. Но никто не понимал, почему полевой шпат легко связывается с водой и его поверхность постоянно влажная.

Ответом на этот вопрос занялись две группы физиков из Австрии, Германии и Финляндии. Они изучили атомную структуру минерала и выяснили, что чередование ионов алюминия и кремния образует постоянно гидроксильную поверхность, с которой уже легко соединяется атмосферная влага. Две работы (1, 2) об этом вышли в журналах Journal of Physical Chemistry Letters и Nanoscale.

Объемная модель структуры микролина / © Giada Franceschi et al.

Исследователи проводили опыты с микроклином — силикатным минералом группы полевых шпатов с химической формулой KAlSi3O8. Образец поместили в сверхвакуумную камеру и расщепили его по естественной плоскости спайности — так, что две стороны оказались сухими. Однако при разломе ученые наблюдали всплеск давления воды. Физики предположили, что она взялась из глинистых включений внутри минерала либо из флюидных — микро- и наноразмерных полостей.

Именно эта вода, по мысли авторов, может гидроксилировать поверхность минерала. Дело в том, что кристаллическая структура полевого шпата триклинная и центросимметричная. Ее трехмерный каркас состоит из тетраэдров диоксида кремния и оксида алюминия, которые соединяются вершинами, а в крупные полости включен калий. Как раз к этим вершинам крепится влага из полостей, вследствие чего поверхность шпата становится гидроксильной сама по себе.

Молекулярные модели поверхности микролина в сухом и гидроксилированном состояниях, а также с дополнительными молекулами воды / © Giada Franceschi et al.

С помощью теории функционала плотности физики рассчитали энергию адсорбции воды. Выяснилось, что любые доступные молекулы H2O с вероятностью 100% прилипнут к микроклину. Поэтому атмосферная влага легко соединяется с поверхностью минерала.

Измерения на масс-спектрометре показали, что высвобожденной воды хватает для полного гидроксилирования поверхности. Удивительно, но сухая поверхность шпата попросту не образуется, поскольку минерал гидроксилируется сразу. Результаты исследования могут в дальнейшем помочь ученым разобраться, каким образом частицы полевого шпата образуют атмосферный лед.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Вчера, 14:55
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

Вчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

8 июля
Полина Меньшова

Ученые из Великобритании предложили психофизиологическую модель, объясняющую, как именно физические упражнения облегчают симптомы депрессии. Особенно она применима к аэробной нагрузке, например ходьбе, подъему по лестнице, бегу.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно