Zeolite是含有碱金属和碱土金属的水合铝硅酸盐矿物家族的成员。沸石以其对离子交换和可逆脱水的不稳定性而著称。它们具有框架结构,包围由大金属阳离子(带正电的离子)和水分子占据的相互连接的空腔。
沸石的基本结构特征是三维四面体骨架,其中每个氧原子由两个四面体共享。如果所有四面体都含有硅,则框架将是中性的;用铝代替硅会产生电荷不平衡,并且需要其他金属离子存在于框架的相对较大的空腔中。在天然沸石中,这些金属离子通常是单价或二价离子,例如钠、钾、镁、钙和钡。沸石类似于长石矿物质除了沸石中的空腔较大并且通常存在水。在结构上,沸石按构成骨架的结构单元类型分类,例如环或多面体类型。由框架单元形成的空腔的直径范围为约 2 至 8 埃,这允许离子在空腔之间相对容易地移动。
这种框架内离子和水的轻松移动允许可逆脱水和阳离子交换,性质随化学和结构差异而有很大差异。脱水特性随水在结构中的结合方式而变化。对于那些与水紧密结合的沸石,在相对较高的温度下会发生脱水;相比之下,在某些具有大空腔的沸石中,一些水可以在低温下释放。离子交换的速率取决于空腔的大小和连接。由于特定的结构特性,一些离子被排除在外。
沸石特性通过具有特定结构和化学特征的沸石的商业生产得到利用。一些商业用途包括碳氢化合物的分离,例如石油精炼;气体和液体的干燥;和通过选择性分子吸附控制污染。
天然沸石作为空腔填充物存在于镁铁质火山岩中,可能是流体或蒸汽沉积的结果。在沉积岩中,沸石作为火山玻璃的蚀变产物出现,并作为碎屑岩中的胶结材料;它们也存在于海洋起源的化学沉积岩中。广泛的沸石沉积物存在于所有海洋中。变质岩含有一系列沸石矿物,可用于指定相对变质等级;这些矿物以长石和火山玻璃为代价形成。
21 世纪初,世界顶级生产国是中国、韩国、日本、土耳其和约旦。