Глинените минерали са водни филосиликати от алуминий, понякога с различни примеси от желязо, магнезий, алкали и алкалоземни метали, както и други катиони, открити върху или в близост до някои планетарни повърхности.
Те се формират в присъствието на вода и някога са били важни за възникването на живота, защото много теории за абиогенезата вземат предвид ролята им в този процес. Те са важни компоненти на почвите и са били полезни за хората от древни времена в земеделието и производството.
образуване
Глините образуват плоски шестоъгълни листа, подобни на слюдата. Глинените минерали са обичайни продукти за изветряване (включително изветряне на фелдшпат) и нискотемпературни продукти на хидротермална промяна. Те са много често срещани в почви, в финозърнести утаечни скали като схитове, кални и алевролитни камъни, както и в финозърнести метаморфни шисти и филити.
характеристики на
Глинените минерали по правило (но не е задължително) са ултра фини. Обикновено се смята, че те имат размер под 2 микрометра в стандартната класификация на размерите на частиците, така че може да са необходими специални аналитични методи за идентифицирането и изследването им. Те включват рентгенова дифракция, електронно-дифракционни методи, различни спектроскопски методи като спектроскопия на Mössbauer, инфрачервена спектроскопия, Раманова спектроскопия и SEM-EDS, или автоматизирани минералогични процеси. Тези методи могат да бъдат допълнени с поляризирана светлинна микроскопия, традиционна техника, която установява фундаментални явления или петрологични връзки.
разпространение
Като се има предвид нуждата от вода, глинестите минерали са сравнително редки в Слънчевата система, въпреки че са широко разпространени на Земята, където водата взаимодейства с други минерали и органични вещества. Те също са открити на няколко места на Марс. Спектрографията потвърди присъствието им на астероиди и планетоиди, включително планетата джудже Церера и Темпел 1, както и луната на Юпитер Европа.
класификация
Основните глинени минерали са включени в следните групи:
- Каолиновата група, която включва минералите каолинит, дикит, халоисит и накрит (полиморфи Al2Si2O5 (OH) 4). Някои източници включват групата на каолинит-серпентин поради структурни прилики (Bailey 1980).
- Смектитна група, която включва диоктаедрични смектити, като монтморилонит, нентронит и беделитит, и триоктаедрични смектити, например сапонит. През 2013 г. аналитичните тестове от роувъра Curiosity откриха резултати, съответстващи на наличието на минерали от смектитови глини на планетата Марс.
- Неграмотна група, която включва глинеста слюда. Illit е единственият често срещан минерал от тази група.
- Хлоритната група включва широк спектър от подобни минерали със значително химическо изменение.
Други видове
Съществуват и други видове тези минерали като сепиолит или атапулгит, глини с дълги водни канали, вътрешни по структура. Вариациите на смесената глина са от значение за повечето от горните групи. Поръчката се описва като случайно или редовно поръчване и се описва допълнително с термина „Райхвайт“, което на немски означава „обхват“ или „покритие“. Литературните статии цитират например подредения неграмотен смектит R1. Този тип е включен в категорията ISISIS. R0, от друга страна, описва случайно подреждане. В допълнение към тях може да се намерят и други разширени видове поръчки (R3 и т.н.). Глинените смесени минерали от глина, които са перфектните видове R1, често получават свои собствени имена. R1-подреден хлорит-смектит е известен като корнзит, R1-илит-смектит-ректорит.
Изучаване на историята
Познаването на природата на глината става по-разбираемо през 30-те години на миналия век с развитието на рентгенографските технологии, необходими за анализ на молекулната природа на глинените частици. Стандартизацията на терминологията също се появи през този период с особено внимание към подобни думи, което доведе до объркване, като лист и равнина.
Както всички филосиликати, глинените минерали се характеризират с двумерни слоеве от ъглови тетраедри SiO4 и / или AlO4 октаедри. Листовите блокове имат химическия състав (Al, Si) 304. Всеки силициев тетраедър споделя 3 от своите връхни кислородни атоми с други тетраедри, образувайки шестоъгълна решетка в две измерения. Четвъртият връх не е споделен с друг тетраедър и всички тетраедрици "насочват" в същата посока. Всички неразделени върхове са от едната страна на листа.
структура
В глините тетраедричните листове винаги са свързани към октаедрични листове, образувани от малки катиони, като алуминий или магнезий и координирани от шест кислородни атома. Неоформеният връх на тетраедричния лист също представлява част от едната страна на октаедъра, но допълнителен кислороден атом е разположен над пролуката в тетраедричния лист в центъра на шестте тетраедра. Този кислороден атом е свързан към водороден атом, образуващ OH група в глинената структура.
Глините могат да бъдат разделени на категории в зависимост от метода на опаковане на тетраедрични и октаедрични листове на слоеве. Ако във всеки слой има само една тетраедрична и една октаедрична група, тогава тя принадлежи към категорията 1: 1. Алтернатива, известна като глина 2: 1, има два тетраедрични листа с неразделена върха на всеки от тях, насочени един към друг и образуващи всяка страна на осмоъгълния лист.
Връзката между тетраедричния и октаедричния лист изисква тетраедричният лист да стане гофриран или усукан, което причинява дитригонално изкривяване на шестоъгълната матрица и октаедричният лист е подравнен. Това свежда до минимум общото валентно изкривяване на кристалита.
В зависимост от състава на тетраедричните и октаедричните листове слоят няма да има заряд или ще има отрицателен. Ако слоевете са заредени, този заряд се балансира от междинни катиони, като Na + или K +. Във всеки случай междинният слой може също да съдържа вода. Кристалната структура се формира от куп слоеве, разположени между други слоеве.
"Химия на глината"
Тъй като повечето глини са направени от минерали, те имат висока биосъвместимост и интересни биологични свойства. Поради формата на диска и заредените повърхности, глината взаимодейства с редица макромолекули от вещества като протеин, полимери, ДНК и др. Някои от употребите на глината включват доставка на лекарства, тъканно инженерство и биопечат.
Глинената химия е приложна дисциплина на химията, която изучава химичните структури, свойствата и реакциите на глината, както и структурата и свойствата на глинените минерали. Това е интердисциплинарно поле, включващо концепции и знания от неорганичната и структурната химия, физическата химия, материалната химия, аналитичната химия, органичната химия, минералогията, геологията и други.
Проучването на химията (и физиката) на глините и структурата на глинените минерали има голямо академично и промишлено значение, тъй като те са сред най-широко използваните индустриални минерали, използвани като суровини (керамика и др.), Адсорбенти, катализатори и др.
