Расщепление кристаллов слюды

Ювенильные поверхности вследствие наличия на них электростатических зарядов весьма активны и адсорбируют полярные молекулы воды. Прямыми экспериментальными измерениями по изменению элементов эллиптической поляризации отраженного света установлено, что толщина адсорбционной водной пленки, образующейся сразу после расщепления, при насыщающих влажностях может вырасти примерно до 30 слоев молекул воды, а затем уменьшается вследствие нейтрализации электростатических зарядов мозаики и одиночных зарядов поверхности.

На рисунке приведены типичные кривые изменения толщины адсорбционных пленок и их электропроводности со временем.

Уменьшение толщины пленки сопровождается падением ее поверхностной и объемной проводимостей, представленных на верхней части рисунка. Кривые электропроводности практически повторяют кривые изменения толщины. Следовательно, основной причиной роста электропроводности пленки является рост ее толщины.

Спад электропроводности с течением времени удовлетворительно описывается экспоненциальной функцией времени.

Из кинетических кривых спада проводимости, снятых при различных температурах, можно оценить энергию связи молекул адсорбированной воды с поверхностью кристалла. Последняя в 1,5-2 раза превышает энергию связи молекул воды с обычной объемной фазой, что и объясняет исключительную трудность обезвоживания поверхности кристалла и расслоений в кристалле слюды. Известно, что даже прогрев кристалла при температуре 3000С, сопровождаемый вакуумированием, не всегда удаляет молекулы воды.

В лаборатории слюды Иркутского университета изучалось также очень интересное явление залечивания трещин и восстановления прочности кристаллов после их расщепления и вторичного соединения частей как в воздухе, так и в воде. Такое явление наблюдается практически только у слюд и представляет большой научный и производственный интерес.

Опыт ставился так: кристалл расщеплялся, затем его поверхности сводились до контакта и через определенные промежутки времени измерялась работа вторичного их разделения, о чем свидетельствуют нижеприведенные данные.

 

Время слипания

Работа расщепления, эрг/см2

Время слипания

Работа расщепления, эрг/см2

Первое расщепление

840

30 мин.

460

5 сек.

400

120 мин.

505

1 мин.

310

24 часа

550

5 мин.

370

48 часов

665

11 мин.

400

168 часов

840

Установлено, что прочность связей частей кристалла сразу после расщепления уменьшается, а с течением времени контакта растет, приближаясь в благоприятных случаях к первоначальной прочности.

Это явление объяснено утоньшением адсорбционной пленки между контактирующими поверхностями кристалла, что удалось подтвердить прямыми измерениями методом инфракрасной спектроскопии.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О СЛЮДЕ

Мусковит — стратегическое сырье, применяется в 22 направлениях, «от косметики до космоса». 
Пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур.
Во времена Петра I существовал большой спрос на слюду («московское стекло») со стороны Западной Европы и Америки, используемую для иллюминаторов боевых кораблей, который удовлетворялся, в основном, за счет Мамской слюды.
В соответствии со спектральной классификацией астероидов выделяют довольно редкий тип углеродных астероидов класса G. Считается, что эти астероиды в основном сложены из низкотемпературных гидратированных силикатов, таких как слюда и глина с примесью углерода или органических соединений.
Слово «слюда» («слуда») ­ исконно русское. Смысл выражения «слудиться» издревле означал ­«слоиться». Впервые слово «слуда» упоминается в «Остромировом евангелии» (1057 г.)
В годы Великой Отечественной войны потребность в высококачественной слюде, используемой в оборонной промышленности, резко увеличилась. Слюда была в остром дефиците: Карельские месторождения были захвачены врагом, Бирюсинское истощилось. Вся добыча мусковита велась только на Мамско­-Чуйском месторождении.
Слюда является одним из наиболее распространенных минералов земной коры. В обычных горных породах она встречается в виде мельчайших чешуек. Промышленные же месторождения, где кристаллы достигают крупных размеров, чрезвычайно редки.
В древнем индейском городе Теотиуакан в Мексике обнаружено странное сооружение, названное «Слюдяной храм». Подобных сооружений не обнаружено больше нигде в мире. Его уникальность заключается в том, что строение сверху прикрывает двойной слой слюды­ мусковита, назначение которого до сих пор неизвестно.
Впервые синтетическая слюда, фторфлогопит, была получена российским ученым К.Д. Хрущевым в 1887 году. Искусственная слюда почти прозрачна и по ряду характеристик превосходит природную.
В середине XVII века цена листовой слюды варьировалась от 20 до 50 копеек за лист. Для сравнения, иностранные купцы того времени платили за 1000 белок 16 рублей, за пуд черной икры — 1 рубль.
Слюда, обладая высокими диэлектрическими свойствами, значительной термостойкостью, способностью расщепляться на тончайшие листы, является непревзойденным электроизоляционным материалом, широко применяемым в радиотехнике.
Слюда относится к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости: при нагреве до нескольких сот градусов она сохраняет свои электрические свойства.
Слюда мусковит обладает высокой химической стойкостью. Соляная кислота его не разлагает при нагревании до 300 градусов Цельсия. Он также не восприимчив к щелочам.
За точку отсчета слюдяного промысла в Мамско­-Чуйском районе принято считать август 1689 года, когда Якутский воевода Зиновьев выдал казаку Афанасию Пущину  «Наказную память», которой он обязывался «...сыскать и промыслить по Витиму реке слюды...»
Выход готовых изделий из листовой слюды от добытого сырья составляет в среднем 8,25%. Это обуславливает достаточно высокую цену на изделия и их дефицит.
В России начала XXI века сложилась парадоксальная ситуация: держава, обладающая огромными ресурсами слюды, вынуждена покупать ее за границей, т. к. собственная добыча практически не ведется. История циклична: абсолютно идентичная ситуация наблюдалась в начале прошлого столетия.
Вторая половина XVIII ознаменовалась успехами в производстве стекла, снижением его цены. Это привело к падения спроса на слюду, сокращению ее добычи. Однако, иллюминаторы боевых кораблей продолжали делать из слюды, т. к. стеклянные не выдерживали залпов орудий.
Один из крупнейших в истории кристаллов мусковита был найден в Канаде. Его размер составил 1,95х2,85х0,6 м и весил он около 7 тонн.
Химический состав состав слюды доходит до 40 элементов. При этом резкие колебания в химическом составе наблюдаются даже в слюдах одного месторождения и, нередко, одного кристалла.
Ни древние греки, ни римляне не были знакомы со слюдой. В ученых трактатах Западной Европы стали называть слюду «Витрум Московитикум», т. е. стекло Московии. Позднее название упростилось, стало короче ­ «московит» и, наконец, в минералогии укрепилось как «мусковит»
Название разновидности слюды «вермикулит» произошло от латинского слова «червячок», т. к. при нагревании он образует длинные червеобразные столбики и жгуты.
Слюда мусковит прозрачна, имеет стеклянный блеск. Флогопит, как правило, темная слюда, просвечивающая лишь в тонких листах.
Термостойкость мусковита, т. е. температура, при которой он сохраняет свои свойства, достигает 700 градусов Цельсия. Для сравнения, температура плавления алюминия составляет 660 градусов, свинца — 327, серебра — 962.
В XVIII веке на ежегодных Иркутских ярмарках слюда занимала важное место наравне с традиционными сибирскими товарами — пушниной, кожей, серебром. Здесь она закупалась российскими купцами и вывозилась в Москву.
Если в бетон добавить слюду, это резко повысит его прочность, при этом снизится тепло­- и звукопроводность.