Gil mineralları: təsnifatı, tərkibi, xassələri və tətbiqi

2024 Müəllif: Henry Conors | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-02-12 03:45

Gil mineralları sulu alüminium fillosilikatlardır, bəzən dəmir, maqnezium, qələvi və qələvi torpaq metalları və bəzi planet səthlərində və ya onların yaxınlığında tapılan digər kationlar müxtəlif çirkləridir.

Onlar suyun varlığında əmələ gəlir və bir vaxtlar həyatın yaranması üçün vacib idi, buna görə də bir çox abiogenez nəzəriyyələri onları bu prosesə daxil edir. Onlar torpağın mühüm tərkib hissəsidir və qədim zamanlardan kənd təsərrüfatında və istehsalatda insanlar üçün faydalı olmuşdur.

Təhsil

Gillər mikalara bənzər düz altıbucaqlı təbəqələr əmələ gətirir. Gil mineralları ümumi aşınma məhsulları (feldispat aşınması daxil olmaqla) və hidrotermal dəyişmənin aşağı temperatur məhsullarıdır. Onlar torpaqlarda, şistlər, palçıqlar və alevritlər kimi xırda dənəli çöküntü süxurlarında, eləcə də incə dənəli metamorfik şistlərdə və fillitlərdə çox yayılmışdır.

Xüsusiyyətlər

Gil mineralları adətən (lakin mütləq deyil) ölçüsündə çox nazik olur. Standart hissəcik ölçüsü təsnifatında onlar ümumiyyətlə 2 mikrometrdən az hesab olunurlar, ona görə də onları müəyyən etmək və öyrənmək üçün xüsusi analitik üsullar tələb oluna bilər. Bunlara rentgen şüalarının difraksiyası, elektron difraksiya üsulları, Mössbauer spektroskopiyası, infraqırmızı spektroskopiya, Raman spektroskopiyası və SEM-EDS kimi müxtəlif spektroskopik üsullar və ya avtomatlaşdırılmış mineralogiya prosesləri daxildir. Bu üsullar fundamental hadisələri və ya petroloji əlaqələri quran ənənəvi texnika olan qütblü işıq mikroskopiyası ilə tamamlana bilər.

Paylaşma

Suya olan ehtiyacı nəzərə alsaq, Günəş sistemində gil mineralları nisbətən nadirdir, baxmayaraq ki, onlar suyun digər minerallarla və üzvi maddələrlə qarşılıqlı əlaqədə olduğu Yerdə geniş yayılmışdır. Onlar həmçinin Marsın bir neçə yerində tapılıb. Spektroqrafiya onların asteroidlərdə və planetoidlərdə, o cümlədən cırtdan planet Ceres və Tempel 1 və Yupiterin peyki Europada olduğunu təsdiqlədi.

Təsnifat

Əsas gil mineralları aşağıdakı qruplara daxildir:

Kaolinit, dikit, halloysit və nakrit minerallarını (Al2Si2O5 (OH) 4 polimorfları) ehtiva edən kaolin qrupu. Bəzi mənbələrə struktur oxşarlığına görə kaolinit-serpantin qrupu daxildir (Bailey1980).
Smektit qrupu, buraya montmorillonit, nontronit və beidellit kimi dioktaedral smektitlər və saponit kimi trioktaedral smektitlər daxildir. 2013-cü ildə Curiosity rover tərəfindən analitik sınaqlar Mars planetində smektit gil minerallarının mövcudluğuna uyğun nəticələr tapdı.
Gil slyudalarının daxil olduğu illit qrupu. İllit bu qrupda yeganə ümumi mineraldır.
Xlorit qrupuna əhəmiyyətli kimyəvi dəyişkənliyə malik geniş çeşidli oxşar minerallar daxildir.

Digər növlər

Bu mineralların sepiolit və ya attapulgit kimi digər növləri var, strukturunda daxili uzun su kanalları olan gillər. Qarışıq qatlı gil varyasyonları yuxarıda qeyd olunan qrupların əksəriyyəti üçün aktualdır. Sifariş təsadüfi və ya müntəzəm sifariş kimi təsvir edilir və daha sonra alman dilində "aralıq" və ya "əhatə" mənasını verən "Reichweit" termini ilə təsvir edilir. Ədəbiyyat məqalələri, məsələn, sifarişli illit-smektit R1-ə istinad edir. Bu tip İŞİD kateqoriyasına daxildir. R0 isə təsadüfi sifarişi təsvir edir. Bunlara əlavə olaraq siz digər genişləndirilmiş sifariş növlərini də tapa bilərsiniz (R3 və s.). R1-in mükəmməl növləri olan qarışıq qatlı gil mineralları çox vaxt öz adlarını alırlar. R1 sıralı xlorit-smektit korrensit, R1 - illit-smektit - rektorit kimi tanınır.

Təhsil tarixçəsi

Gilin təbiəti haqqında biliklər, daha başa düşülən oldu1930-cu illərdə gil hissəciklərinin molekulyar təbiətini təhlil etmək üçün lazım olan rentgen difraksiya texnologiyalarının inkişafı ilə. Terminologiyanın standartlaşdırılması bu dövrdə də ortaya çıxdı və yarpaq və çinar kimi qarışıqlığa səbəb olan oxşar sözlərə xüsusi diqqət yetirildi.

Bütün fillosilikatlar kimi, gil mineralları da SiO4 künc tetraedrinin və/yaxud AlO4 oktaedrin ikiölçülü təbəqələri ilə xarakterizə olunur. Levha blokları kimyəvi tərkibə malikdir (Al, Si) 3O4. Hər bir silikon tetraedr öz təpəsindəki 3 oksigen atomunu digər tetraedrlərlə bölüşür və iki ölçüdə altıbucaqlı qəfəs əmələ gətirir. Dördüncü təpə başqa bir tetraedrlə bölüşdürülmür və bütün tetraedrlər eyni istiqamətə "nöqtə" verir. Bütün bölünməmiş təpələr vərəqin eyni tərəfindədir.

Struktur

Gillərdə tetrahedral təbəqələr həmişə alüminium və ya maqnezium kimi kiçik kationlardan əmələ gələn və altı oksigen atomu ilə əlaqələndirilən səkkiztərəfli təbəqələrə yapışdırılır. Tetraedral təbəqənin tək təpəsi də oktaedralın bir tərəfinin bir hissəsini təşkil edir, lakin əlavə oksigen atomu altı tetraedralın mərkəzindəki tetraedral təbəqədəki boşluğun üstündə yerləşir. Bu oksigen atomu gil strukturunda OH qrupunu meydana gətirən hidrogen atomu ilə bağlıdır.

Gillər tetraedral və oktaedral təbəqələrin təbəqələrə necə yığıldığına görə təsnif edilə bilər. Hər təbəqədə yalnız bir tetraedral və bir oktaedral qrup varsa, o, 1:1 kateqoriyasına aiddir. 2:1 gil kimi tanınan alternativ iki tetrahedral təbəqəyə malikdironların hər birinin bir-birinə doğru yönəldilmiş və səkkizguşəli vərəqin hər tərəfini təşkil edən bölünməmiş təpəsi.

Tetraedral və oktaedral təbəqələr arasındakı əlaqə tetraedral təbəqənin büzməli və ya burulmuş olmasını tələb edir ki, bu da altıbucaqlı matrisin ditriqonal təhrifinə və oktaedral təbəqənin düzləşməsinə səbəb olur. Bu, kristallitin ümumi valentlik təhrifini minimuma endirir.

Tetraedral və oktaedral təbəqələrin tərkibindən asılı olaraq təbəqənin yükü olmayacaq və ya mənfi olacaq. Əgər təbəqələr yüklənirsə, bu yük Na+ və ya K+ kimi təbəqələrarası kationlarla balanslaşdırılır. Hər bir halda, ara təbəqədə su da ola bilər. Kristal quruluş digər təbəqələr arasında yerləşən təbəqələr yığınından əmələ gəlir.

Gil kimyası

Gillərin çoxu minerallardan hazırlandığından yüksək biouyğunluq və maraqlı bioloji xüsusiyyətlərə malikdir. Disk formasına və yüklənmiş səthlərə görə gil zülallar, polimerlər, DNT və s. kimi geniş çeşidli makromolekullarla qarşılıqlı əlaqədə olur. Gillər üçün tətbiq edilən bəzi tətbiqlərə dərmanların çatdırılması, toxuma mühəndisliyi və bioçap daxildir.

Gil kimyası gilin kimyəvi strukturlarını, xassələrini və reaksiyalarını, həmçinin gil minerallarının quruluşunu və xassələrini öyrənən tətbiqi kimya fənnidir. Bu, qeyri-üzvi və strukturdan anlayışları və bilikləri özündə birləşdirən fənlərarası bir sahədir.kimya, fiziki kimya, materiallar kimyası, analitik kimya, üzvi kimya, mineralogiya, geologiya və s.

Gillərin kimyasının (və fizikasının) və gil minerallarının strukturunun öyrənilməsi böyük akademik və sənaye əhəmiyyətinə malikdir, çünki onlar xammal (keramika və s.), adsorbentlər, katalizatorlar və s.

Elmin Önəmi

Torpaq gil minerallarının unikal xüsusiyyətləri, məsələn, nanometr miqyaslı laylı quruluş, sabit və bir-birini əvəz edə bilən yüklərin olması, molekulları adsorbsiya və saxlamaq (interkalasiya) qabiliyyəti, sabit kolloid dispersiya yaratmaq qabiliyyəti, fərdi səth modifikasiyası və təbəqələrarası kimyəvi modifikasiya imkanları və digərləri gil kimyasının öyrənilməsini çox vacib və son dərəcə müxtəlif tədqiqat sahəsi edir.

Bir çox müxtəlif bilik sahələri ətraf mühit elmlərindən kimya mühəndisliyinə, keramikadan nüvə tullantılarının idarə edilməsinə kimi gil minerallarının fiziki-kimyəvi davranışından təsirlənir.

Torpaqda ən çox olan kationların (Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) tarazlaşdırılmasında və torpağın münbitliyinə bilavasitə təsir edən pH-a nəzarətin təmin edilməsində onların kation mübadiləsi qabiliyyətinin (CEC) böyük əhəmiyyəti var. Gillərin (və mineralların) öyrənilməsi də adətən qurudan (çay suyu) dənizlərə gələn Ca2+ ilə mübarizədə mühüm rol oynayır. Mineralların tərkibini və məzmununu dəyişdirmək və idarə etmək qabiliyyəti inkişafda dəyərli bir vasitə təklif edirmüxtəlif tətbiqlərə malik seçici adsorbentlər, məsələn, çirklənmiş su üçün kimyəvi sensorlar və ya təmizləyici maddələrin yaradılması. Bu elm həm də gil mineral qruplarının təsnifatında böyük rol oynayır.