Jílový minerál - Clay mineral

Oxford Clay (jurský ) vystaven poblíž Weymouth, Anglie

Jílové minerály jsou vodní hliník fylosilikáty, někdy s různým množstvím žehlička, hořčík, alkalické kovy, alkalické zeminy, a další kationty nalezen na nebo v blízkosti některých planetární povrchy.

Jílové minerály se tvoří za přítomnosti vody[1] a byly důležité pro život a mnoho teorií abiogeneze zapojit je. Jsou důležitými složkami půdy, a byly užitečné pro lidi od starověku v zemědělství a výrobní.

Vlastnosti

Šestihranné desky z jílového minerálu (kaolinit) (SEM obrázek, zvětšení × 1340)

Jíly tvoří ploché šestihranné listy podobné slídy. Jíl minerály jsou běžné zvětrávání výrobky (včetně zvětrávání živce ) a nízkoteplotní hydrotermální změna produkty. Hliněné minerály jsou velmi časté v půdách, v jemnozrnných sedimentární horniny jako břidlice, mudstone, a prachovec a jemně zrnitý metamorfovaný břidlice a fylit.

Jílové minerály jsou obvykle (ale ne nutně) ultrajemnozrnné (za normálních klasifikací velikosti částic se obvykle považují za menší než 2 mikrometry), a proto mohou pro jejich identifikaci a studium vyžadovat speciální analytické techniky. Tyto zahrnují rentgenová difrakce, elektronová difrakce metody, různé spektroskopické metody jako např Mössbauerova spektroskopie, infračervená spektroskopie, Ramanova spektroskopie, a SEM -EDS nebo automatizovaná mineralogie procesy. Tyto metody lze rozšířit o mikroskopie polarizovaného světla, tradiční technika zakládající základní události nebo petrologické vztahy.

Výskyt

Vzhledem k požadavku na vodu jsou jílové minerály v Sluneční Soustava, i když se vyskytují značně na Zemi, kde voda interagovala s jinými minerály a organická hmota. Hliněné minerály byly zjištěny na několika místech dne Mars,[2] počítaje v to Echus Chasma, Mawrth Vallis, Memnonia čtyřúhelník a Elysium čtyřúhelník. Spektrografie potvrdila jejich přítomnost na asteroidech včetně trpasličí planety Ceres[3] a Tempel 1,[4] stejně jako Jupiterův měsíc Evropa.[5]

Klasifikace

Jílové minerály lze klasifikovat jako 1: 1 nebo 2: 1, toto pochází, protože jsou zásadně postaveny čtyřboká křemičitan listy a osmistěn hydroxid listy, jak je popsáno v sekci struktury níže. Jíl 1: 1 by sestával z jednoho čtyřbokého listu a jednoho oktaedrického listu a příklady by byly kaolinit a hadovitý. Jíl 2: 1 se skládá z oktaedrického listu vloženého mezi dva čtyřboké listy a příklady jsou mastek, vermikulit, a montmorillonit.

Hliněné minerály zahrnují následující skupiny:

Pro většinu výše uvedených skupin existují variace hliněné směsi s modrou vrstvou. Objednávání je popsáno jako náhodná nebo pravidelná objednávka a je dále popsáno výrazem Reichweite, což je německý rozsah nebo dosah. Články z literatury budou například odkazovat na Illite-smectit objednaný R1. Tento typ by byl objednán způsobem ISIS. R0 na druhé straně popisuje náhodné řazení a nacházejí se také další pokročilé typy řazení (R3 atd.). Jílové minerály se smíšenou vrstvou, které jsou dokonalými typy R1, často dostávají svá vlastní jména. Chlorit-smektit objednaný R1 je známý jako korensit, R1 illit-smektit je rektorit.[11]

Dějiny

Krystalografická struktura jílových minerálů byla lépe pochopena ve třicátých letech minulého století díky pokroku v rentgenová difrakce (XRD) technika nezbytná k dešifrování jejich krystalové mřížky.[7] Během tohoto období došlo také k terminologické standardizaci[7] se zvláštní pozorností věnovanou podobným slovům, která vedla k záměně, jako je list a letadlo.[7]

Struktura

Stejně jako všechny fylosilikáty se jílové minerály vyznačují dvojrozměrností povlečení na postel sdílení rohů SiO
4 čtyřstěn a / nebo AlO
4 oktaedra. Listové jednotky mají chemické složení (Al, Si)
3Ó
4. Každý čtyřstěn křemene sdílí 3 své vrcholové atomy kyslíku s dalšími čtyřstěnmi a vytváří hexagonální pole ve dvou dimenzích. Čtvrtý vrchol není sdílen s jiným čtyřstěnem a se všemi čtyřstěnnými „body“ ve stejném směru; tj. všechny nesdílené vrcholy jsou na stejné straně listu.

V jílech jsou čtyřboké pláty vždy spojeny s oktaedrickými pláty vytvořenými z malých kationtů, jako je hliník nebo hořčík, a koordinovány šesti atomy kyslíku. Nesdílený vrchol z čtyřboké desky také tvoří část jedné strany oktaedrické desky, ale další atom kyslíku je umístěn nad mezerou v čtyřboké desce ve středu šesti čtyřstěnů. Tento atom kyslíku je vázán na atom vodíku tvořící skupinu OH v hliněné struktuře. Jíly lze kategorizovat v závislosti na způsobu, jakým jsou baleny čtyřboké a osmistěnné listy vrstvy. Pokud je v každé vrstvě pouze jedna čtyřboká a jedna oktaedrická skupina, je jíl znám jako jíl 1: 1. Alternativa, známá jako jíl 2: 1, má dva čtyřboké listy, přičemž nesdílený vrchol každého listu směřuje k sobě a tvoří každou stranu oktaedrického listu.

Spojení mezi čtyřbokými a oktaedrickými listy vyžaduje, aby se čtyřboký list zvlnil nebo zkroutil, což způsobilo ditrigonální zkreslení hexagonálního pole a oktaedrický list byl zploštěn. To minimalizuje celkové zkreslení vazby-valence krystalitu.

V závislosti na složení čtyřstěnných a oktaedrických listů nebude vrstva mít žádný náboj nebo bude mít čistý záporný náboj. Pokud jsou vrstvy nabité, je tento náboj vyvážen kationty mezivrstvy, jako je Na+ nebo K.+. V každém případě může mezivrstva obsahovat také vodu. Krystalová struktura je tvořena stohem vrstev prostřených mezivrstvy.

Biomedicínské aplikace jílů

Jelikož většina jílů je vyrobena z minerálů, jsou vysoce biokompatibilní a mají zajímavé biologické vlastnosti. Díky povrchům ve tvaru disku a nabitým povrchům jíl interaguje s řadou makromolekul, jako jsou léky, bílkoviny, polymery, DNA atd. Některá použití jíl zahrnují podávání léčiv, tkáňové inženýrství a biotisk.[je třeba další vysvětlení ]

Maltové aplikace

Jíl minerály mohou být začleněny do vápno-metakaolin malty ke zlepšení mechanických vlastností.[12]

Viz také

Reference

  1. ^ Kerr PF (1952). „Vznik a výskyt hliněných minerálů“. Jíl a hliněné minerály. 1 (1): 19–32. doi:10.1346 / CCMN.1952.0010104.
  2. ^ Georgia Institute of Technology (20. prosince 2012). "Jíly na Marsu: hojnější, než se očekávalo". Věda denně. Citováno 22. března 2019.
  3. ^ Rivkin AS, Volquardsen EL, Clark BE (2006). „Povrchové složení Ceres: Objev uhličitanů a jílů bohatých na železo“ (PDF). Icarus. 185 (2): 563–567. doi:10.1016 / j.icarus.2006.08.022.
  4. ^ Napier WM, Wickramasinghe JT, Wickramasinghe NC (2007). "Původ života v kometách". Int. J. Astrobiol. 6 (4): 321–323. doi:10.1017 / S1473550407003941.
  5. ^ Greicius T (26. května 2015). „Jílovité minerály nalezené na ledové kůře Evropy“. NASA.
  6. ^ A b C d "Clay Mineral Group". Ametystové galerie. 1996. Archivovány od originál dne 27. prosince 2005. Citováno 22. února 2007.
  7. ^ A b C d Bailey SW (1980). „Shrnutí doporučení Výboru pro nomenklaturu AIPEA pro jílové minerály“. Dopoledne. Minerální. 65: 1–7.
  8. ^ Agle DC, Brown D (12. března 2013). „NASA Rover zjišťuje podmínky vhodné pro starověký život na Marsu“. NASA. Citováno 12. března 2013.
  9. ^ Wall M (12. března 2013). „Mars mohl jednou podpořit život: Co potřebujete vědět“. ProfoundSpace.org. Citováno 12. března 2013.
  10. ^ Chang K (12. března 2013). „Mars mohl jednou podpořit život, říká NASA“. The New York Times. Citováno 12. března 2013.
  11. ^ Moore DM, Reynolds Jr RC (1997). Rentgenová difrakce a identifikace a analýza jílových minerálů (2. vyd.). Oxford: Oxford University Press. ISBN  9780195087130. OCLC  34731820.
  12. ^ Andrejkovičová, S .; Velosa, A.L .; Ferraz, E .; Rocha, F. (2014). „Vliv přidání jílových minerálů na mechanické vlastnosti vápenno-metakaolinových malt“. Stavební a stavební materiály. 65: 132–139. doi:10.1016 / j.conbuildmat.2014.04.118.