Zeolit

Zeolit, alkali ve alkali toprak metaller içeren hidratlı alüminosilikat mineralleri ailesinin ortak adı. Zeolitlerin ayırt edici özelliği, iyon değişimi ve tersinir su kaybına son derece yatkın olmalarıdır. Yapı örgülerinde, büyük metal katyonları (artı yüklü iyonlar) ve su molekülleriyle dolu, birbiriyle bağıntılı boşluklar bulunur.

Zeolitlerin kristal yapısı üç boyutlu dört yüzlülerden (tetraedron) oluşur; her oksijen atomu iki dört yüzlü tarafından paylaşılır. Bütün dört yüzlüler silisyum içerecek olsaydı, kristal örgüsü nötr olurdu; silisyumun yerini alüminyumun alması, bir yük dengesizliği yaratır ve yapının görece büyük boşluklarında başka metal iyonlarının bulunması zorunluluğunu doğurur. Doğal zeolitlerde bu metal iyonları, sodyum, potasyum, magnezyum, kalsiyum ve baryum gibi tek ya da çift değerlikli iyonlardır. Zeolitler feldispat minerallerine benzer; başlıca farkları yapılarındaki boşlukların daha büyük olması ve genellikle su içermeleridir.

Zeolitler yapısal olarak, kristal örgüsünü oluşturan yapı birimlerin tipine göre (örneğin halkalar ya da polihedralar) sınıflandırılır. Örgü birimlerince oluşturulan boşlukların “çapı 2-8 angström (1 angström — 10-10 m) arasında değişir; bu da iyonların boşluklar arasında kolayca hareket etmesini olanaklı kılar.

İyonların ve suyun kristal örgüsü içinde kolay hareket etmesi, tersinir su kaybına ve iyon değişimine yol açar; bu iki özellik de, kimyasal ve yapısal farklılıklara bağlı olarak önemli ölçüde değişir. Su kaybı özelliği, suyun yapıya nasıl bağlandığına bağlı olarak değişim gösterir. Suyun yapıya sıkıca bağlı olduğu zeolitlerde, su kaybı görece yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir; buna karşılık, büyük boşluklu bazı zeolitlerde, suyun. bir bölümü düşük sıcaklıkta da salınabilir. İyon değişiminin hızı ise, boşlukların büyüklüğüne ve aralarındaki bağlantıya bağlıdır. Özgün yapı özellikleri nedeniyle bazı iyonlar dışta tutulur.

Zeolitlerin yapısal ve kimyasal özelliklerinden sanayide yararlanılır. Petrol arıtımında hidrokarbonların ayrılması; gazların ve sıvıların kurutulması; seçici molekül soğurumu yoluyla kirlilik denetimi gibi süreçlerde zeolitler kullanılır.

Doğal zeolitlere, bazik volkanik kayaçlarda boşluk dolguları olarak rastlanır; bu oluşukların akışkanlar ya da buharlarca çökeltildiği sanılmaktadır. Tortul kayaçlardaki zeolitler ise, volkanik camın değişim ürünleridir ve kırıntılı kayaçlarda çimento işlevi görür; deniz kökenli tortul kayaçlarda da zeolitlere rastlanır. Tüm okyanuslarda yaygın zeolit çökelleri bulunur. Başkalaşım (metamorfik) kayaçları da göreli başkalaşım oranlarının belirlenmesini olanaklı kılan zeolit mineralleri dizileri içerir; bu mineraller, feldispatların ve volkanik camın değişime uğraması sonucunda oluşmuştur.