Будучи коллоидными образованиями, щелочные силикоалюмогидрогели состоят из твердой фазы (скелета) и жидкой фазы (интермицеллярной жидкости), т. е. представляют собой высокодисперсные гетерогенные системы. Раздельные анализы состава твердой и жидкой фаз многих образцов таких гелей, выполненные в работе, показали, что при самых разных отношениях компонентов в исходных смесях растворов силиката и алюмината в твердой фазе гелей отношение Si02 : А1203 всегда больше 2, а отношение Na20 : А1203 близко к 1. В жидкой фазе гелей отношения окисных компонентов оказываются существенно иными, чем в их твердой фазе, но во всех случаях в растворе обнаруживаются как алюминатные, так и силикатные ионы. Эти результаты свидетельствуют о том, что щелочные силикоалюмогели нельзя считать случайными смесями соосажденных гидроокисей кремния и алюминия. Найденные соотношения компонентов в скелете гелей характерны для кристаллических алюмосиликатов; они указывают на то, что частицы скелета гелей также построены из чередующихся кремне — и алюмокислородных тетраэдров, а щелочные катионы, обнаруживаемые в скелете в количествах, эквивалентных содержанию алюминия, компенсируют отрицательные заряды (А104)-тетраэдров.

Образование общей Si-О-А1-сетки в силикоалюмогелях при сливании растворов силиката и алюмината происходит в результате последовательных реакций поликонденсации между простейшими гидроксилированными силикатными, алюминатными, а затем и более сложными алюмосиликатными ионами. Степень гидроксилирования силикатных ионов при одинаковой их концентрации в смесях растворов силиката и алюмината должна падать с ростом концентрации щелочи, а вместе с этим должна уменьшаться и вероятность участия силикатных ионов в реакциях поликонденсации. Наличие как силикатных, так и алюминатных ионов в жидкой фазе силикоалюмогелей и воспроизводимость при повторных синтезах составов твердых и жидких фаз таких гелей свидетельствуют о существовании в них равновесия растворимости: Для понимания механизма кристаллизации щелочных силикоалюмогелей важное значение имеет исследование кинетики кристаллизации.

Известно, что процесс кристаллизации гелей, начинающийся при их нагревании, развивается автокаталити-чески, ускоряясь во времени до начала некоторой конечной стадии процесса, когда скорость роста массы кристаллов начинает падать, и что скорость эта растет с температурой и с увеличением щелочности геля. В пределах автокаталитической стадии процесса, как это было показано автором, рост массы кристаллов во времени независимо от природы образующихся цеолитов и температуры подчиняется общему уравнению вида Энергия активации процесса роста кристаллов цеолита А (10.5 ккал./моль), рассчитанная из температурной зависимости скорости роста, оказалась в хорошем согласии со значением 11 ккал.

/моль, найденным для процесса кристаллизации цеолита А в целом. Это совпадение говорит о том, что в энергетическом смысле лимитирующей стадией процесса кристаллизации в таких случаях должна быть скорость роста кристаллов, а не скорость образования их зародышей. В настоящее время по вопросу о механизме кристаллизации цеолитов из щелочных силикоалюмогелей не существует единой точки зрения.

Анализ представлений разных авторов сделан в работе. Наши представления, основанные на накопленных экспериментальных данных по коллоидно-химической структуре щелочных силикоалюмогелей и кинетике их кристаллизации, излагаются ниже. Исходя из отмеченного выше сходства между составами скелета щелочных силикоалюмогелей и каркасов кристаллических алюмосиликатов, можно допустить, что Si-О-А1-сетка в частицах скелета гелей не является полностью беспорядочной, но содержит простейшие алюмокремнекислородные блоки с упорядоченной структурой, отвечающие структурным блокам в каркасах соответствующих цеолитов.

Элементами таких блоков могут быть простые и сдвоенные четырех — и шестичленные кольца (Si, А1, 0)-тетраэдров. Как эти элементы, так и их сочетания образуются в растворе, и их состав, структура и сама возможность образования задаются составом смесей исходных растворов силиката и алюмината и температурой. Благодаря существованию равновесия между твердой и жидкой фазами гелей в жидкой фазе всегда должны присутствовать не только простейшие силикатные и алюминатные, но и более сложные алюмосиликатные ионы.

Последние по составу и структуре должны соответствовать образовавшимся в тех же растворах упорядоченным кремнеалюмокислородным блокам скелета гелей, отличаясь от них лишь количеством концевых групп ОН и гидратной оболочкой. Каждый из таких кремнеалюмокислородных блоков, присутствующих как в скелете гелей, так и в их жидкой фазе, мог бы стать центром кристаллизации или растущим зародышем кристалла соответствующего цеолита. Однако в первом случае рост таких блоков в качестве зародышей кристаллов затрудняется жесткостью Si-О-А1-связей беспорядочной сетки, в которую встроены эти упорядоченные блоки, и отсутствием контакта их с жидкой фазой, а во втором случае — наличием гидратной оболочки.

Поэтому при комнатной температуре щелочные силикоалюмогели являются вполне стабильными, квазиравновесными коллоидными системами, естественное стремление которых к кристаллизации в этих условиях не может реализоваться в измеримо короткое время.