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分子筛内部的电场梯度

  分子筛是一种硅铝酸盐,主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构,在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去,但晶体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多直径相同的微孔相连,比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部,而把比孔道大得分子排斥在外,从而使不同大小形状的分子分开,起到筛分分子的作用,因而称作分子筛。当气体或液体混合物分子通过这种物质后,就能按照不同的分子特性彼此分离开来。

  分子筛的骨架部分主要成分为硅氧四面体和铝氧四面体,由于铝的化合价是3,所以铝氧四面体AlO4中有一个氧原子的价没有得到平衡,这样就使整个铝氧四面体带有负电荷,为了保持电中性,在铝氧四面体的附近必须有带正电荷的金属离子来抵消它的负电荷。带正电荷的金属离子和带负电荷的分子筛骨架之间产生强大的电场,从而对分子筛的吸附性能产生巨大的影响。分子筛对极性物质的吸附能力要远远强于非极性物质,同时由于强大电场的作用,对于含有双键或大π键的物质,通过诱导极化作用,也具有相当的吸附能力。通常阳离子所带的电荷越多,离子半径越小,产生的电场越强,对双键的诱导作用也变大,对这类物质的吸附能力也越大。例如,5A分子筛对乙烯,丙烯等烯烃和炔烃能够进行大量吸附。