แร่ดินเหนียว: การจำแนกประเภทองค์ประกอบคุณสมบัติและการใช้งาน

แร่ธาตุดินเหนียวเป็น phyllosilicates น้ำอลูมิเนียมบางครั้งมีสิ่งสกปรกต่าง ๆ ของเหล็ก, แมกนีเซียม, โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ เช่นเดียวกับไอออนบวกอื่น ๆ ที่พบบนหรือใกล้พื้นผิวดาวเคราะห์

พวกเขาก่อตัวขึ้นในที่ที่มีน้ำและเมื่อพวกเขามีความสำคัญต่อการเกิดขึ้นของชีวิตเพราะทฤษฎีหลาย abiogenesis คำนึงถึงบทบาทของพวกเขาในกระบวนการนี้ พวกเขาเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของดินและเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์มาตั้งแต่สมัยโบราณในการเกษตรและการผลิต

การสร้าง

ดินเหนียวในรูปแบบแผ่นหกเหลี่ยมแบนคล้ายกับไมกา แร่ดินเหนียวเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีการผุกร่อนทั่วไป (รวมถึงการผุกร่อนของเฟลด์สปาร์) และผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิต่ำจากการเปลี่ยนแปลงความร้อน พวกมันเป็นเรื่องธรรมดามากในดินในหินตะกอนละเอียดเช่น schists, โคลนและ siltstones รวมทั้งใน metamorphic schist metamorphic และ phyllites

ลักษณะของ

แร่ธาตุดินเหนียวเป็นกฎ (แต่ไม่จำเป็น) เป็นเม็ดเล็ก ultrafine เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าพวกเขามีขนาดน้อยกว่า 2 ไมโครเมตรในการจำแนกประเภทขนาดอนุภาคมาตรฐานดังนั้นอาจจำเป็นต้องใช้วิธีการวิเคราะห์พิเศษเพื่อระบุและศึกษาพวกมัน สิ่งเหล่านี้รวมถึงการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์วิธีการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนวิธีการทางสเปกโทรสโกปีหลายวิธีเช่นMössbauerสเปกโตรสโคปีสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดสเปกโทรสโกปีรามานและ SEM-EDS หรือกระบวนการแร่อัตโนมัติ วิธีการเหล่านี้สามารถเสริมด้วยกล้องจุลทรรศน์แสงโพลาไรซ์ซึ่งเป็นเทคนิคแบบดั้งเดิมที่กำหนดปรากฏการณ์พื้นฐานหรือความสัมพันธ์ของ petrological

กระจาย

เมื่อพิจารณาถึงความต้องการน้ำแร่ธาตุดินเหนียวนั้นค่อนข้างหายากในระบบสุริยะแม้ว่ามันจะมีอยู่ทั่วไปในโลกที่ซึ่งน้ำมีปฏิสัมพันธ์กับแร่ธาตุและอินทรียวัตถุอื่น ๆ พวกเขายังถูกค้นพบในหลายแห่งบนดาวอังคาร Spectrography ยืนยันว่ามีดาวเคราะห์น้อยและดาวเคราะห์น้อยรวมถึงดาวเคราะห์แคระ Ceres และ Tempel 1 รวมถึงดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดียุโรป

การจัดหมวดหมู่

แร่ดินเหนียวหลักจะรวมอยู่ในกลุ่มต่อไปนี้:

กลุ่มดินขาวซึ่งรวมถึงแร่ธาตุ kaolinite, dikkit, halloysite และ nakrit (polymorphs Al2Si2O5 (OH) 4) บางแหล่งรวมกลุ่ม kaolinite-serpentine เนื่องจากความคล้ายคลึงกันของโครงสร้าง (Bailey 1980)
กลุ่ม smectite ที่รวม dioctahedral smectites เช่น montmorillonite, nontronite และ beidellite, และ smoctite trioctahedral เช่น saponite ในปี 2013 การทดสอบวิเคราะห์โดยรถแลนด์โรเวอร์ Curiosity พบผลลัพธ์ที่สอดคล้องกับการปรากฏตัวของแร่ดินเหนียว smectite บนดาวเคราะห์ดาวอังคาร
กลุ่ม Illite ซึ่งรวมถึงดินเหนียวแก้ว Illit เป็นแร่ธาตุเดียวของกลุ่มนี้
กลุ่มคลอไรต์มีแร่ธาตุที่คล้ายกันหลากหลายชนิดที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างมีนัยสำคัญ

สายพันธุ์อื่น ๆ

มีแร่ธาตุประเภทอื่นเช่นเซฟิโอไลต์หรืออะตาโพปุลกิตดินที่มีช่องทางน้ำยาวภายในโครงสร้าง ความหลากหลายของดินเหนียวผสมมีความเกี่ยวข้องกับกลุ่มคนส่วนใหญ่ข้างต้น การสั่งซื้อมีการอธิบายว่าเป็นการสั่งซื้อแบบสุ่มหรือแบบปกติและมีการอธิบายเพิ่มเติมโดยคำว่า "Reichweit" ซึ่งในภาษาเยอรมันแปลว่า "ช่วง" หรือ "ครอบคลุม" ยกตัวอย่างเช่นบทความวรรณกรรม, the illite-smectite ที่สั่งซื้อ ประเภทนี้รวมอยู่ในหมวดหมู่ ISISIS ในทางตรงกันข้าม R0 อธิบายการสั่งซื้อแบบสุ่ม นอกจากนั้นยังสามารถสั่งซื้อประเภทอื่น ๆ เพิ่มเติม (R3 ฯลฯ) ดินผสมแร่ดินเหนียวซึ่งเป็นประเภทที่สมบูรณ์แบบของ R1 มักจะได้รับชื่อของตัวเอง R1-chlorite-smectite เป็นที่รู้จักกันในชื่อ corrensite, R1-illite-smectite-rectorite

ประวัติการศึกษา

ความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของดินเหนียวนั้นเป็นที่เข้าใจได้มากขึ้นในทศวรรษที่ 1930 ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการเลี้ยวเบนของเอ็กซ์เรย์ที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์ลักษณะโมเลกุลของอนุภาคดิน มาตรฐานของคำศัพท์ก็เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้ด้วยความสนใจเป็นพิเศษกับคำที่คล้ายกันซึ่งนำไปสู่ความสับสนเช่นแผ่นและเครื่องบิน

เช่นเดียวกับ phyllosilicates ทั้งหมดแร่ธาตุดินเหนียวนั้นมีลักษณะเป็นสองมิติของ SiO4 tetrahedra และ / หรือ AlO4 octahedra แผ่นชีทมีองค์ประกอบทางเคมี (Al, Si) 3O4 จัตุรมุขซิลิคอนแต่ละอันมีอะตอมออกซิเจนจุดสุดยอด 3 อะตอมร่วมกับเตตราฮีดราอื่น ๆ ก่อตัวเป็นโครงตาข่ายหกเหลี่ยมในสองมิติ จุดยอดที่สี่ไม่ได้ถูกแชร์กับจัตุรมุขอื่นและจัตุรมุขทั้งหมด "ชี้" ไปในทิศทางเดียวกัน จุดยอดที่ไม่แยกทั้งหมดอยู่ที่ด้านหนึ่งของแผ่น

โครงสร้าง

ในดินเหนียวแผ่น tetrahedral มักจะถูกผูกมัดกับแผ่นแปดด้านที่เกิดจากไพเพอร์ขนาดเล็กเช่นอลูมิเนียมหรือแมกนีเซียมและประสานงานกับอะตอมออกซิเจนหกอะตอม จุดยอดที่ไม่มีรูปร่างของแผ่น tetrahedral ยังเป็นส่วนหนึ่งของด้านหนึ่งของรูปแปดด้าน แต่มีอะตอมออกซิเจนเพิ่มเติมตั้งอยู่เหนือช่องว่างในแผ่น tetrahedral ในใจกลางของ tetrahedra ทั้งหก อะตอมออกซิเจนนี้ถูกผูกมัดกับอะตอมไฮโดรเจนที่สร้างกลุ่ม OH ในโครงสร้างดิน

ดินเหนียวสามารถแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ขึ้นอยู่กับวิธีการบรรจุ tetrahedral และแปดด้านแผ่นในชั้น หากในแต่ละเลเยอร์มีเทตราฮอรัสเพียงหนึ่งเดียวและกลุ่มแปดด้านหนึ่งก็จะอยู่ในประเภท 1: 1 อีกวิธีหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อ Clay 2: 1 มีแผ่น tetrahedral สองแผ่นซึ่งมีจุดยอดที่ไม่มีการแบ่งแยกของแผ่นชีทเหล่านี้พุ่งตรงเข้าหากันและสร้างแผ่นแปดเหลี่ยมแต่ละด้าน

การเชื่อมต่อระหว่างแผ่น tetrahedral และ octahedral นั้นต้องการแผ่น tetrahedral กลายเป็นกระดาษลูกฟูกหรือบิดทำให้เกิดความผิดเพี้ยนของเมทริกซ์หกเหลี่ยมและแผ่นแปดด้านนั้นอยู่ในแนวเดียวกัน สิ่งนี้จะช่วยลดการบิดเบือนเวเลนซ์โดยรวมของผลึก

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแผ่นเตตราจูดและแผ่นแปดด้านชั้นจะไม่มีค่าใช้จ่ายหรือมีค่าเป็นลบ หากเลเยอร์มีการเรียกเก็บเงินค่าใช้จ่ายนี้จะมีความสมดุลโดยไพเพอร์ interlayer เช่น Na + หรือ K + ในแต่ละกรณีชั้นกลางอาจมีน้ำอยู่ด้วย โครงสร้างผลึกเกิดขึ้นจากสแต็กของชั้นที่อยู่ระหว่างชั้นอื่น ๆ

"เคมีดิน"

เนื่องจากดินเหนียวส่วนใหญ่ทำจากแร่ธาตุจึงมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูงและคุณสมบัติทางชีวภาพที่น่าสนใจ เนื่องจากรูปทรงของดิสก์และพื้นผิวที่มีประจุดินมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลขนาดใหญ่ของสารเช่นโปรตีนโพลีเมอร์ DNA ฯลฯ การใช้งานของดินบางชนิดนั้นรวมถึงการส่งมอบยาวิศวกรรมเนื้อเยื่อและการพิมพ์ทางชีวภาพ

เคมีดินเป็นวินัยทางเคมีประยุกต์ที่ศึกษาโครงสร้างทางเคมีคุณสมบัติและปฏิกิริยาของดินรวมถึงโครงสร้างและคุณสมบัติของแร่ดินเหนียว นี่คือสาขาสหวิทยาการรวมถึงแนวคิดและความรู้จากเคมีอนินทรีย์และโครงสร้างเคมีกายภาพเคมีวัสดุเคมีวิเคราะห์เคมีเคมีอินทรีย์วิทยาแร่ธรณีวิทยาและอื่น ๆ

การศึกษาเคมี (และฟิสิกส์) ของดินเหนียวและโครงสร้างของแร่ดินเหนียวนั้นมีความสำคัญทางวิชาการและอุตสาหกรรมเนื่องจากเป็นหนึ่งในแร่ธาตุอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบ (เซรามิก ฯลฯ) ตัวดูดซับตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ