Mineralet e argjilës: klasifikimi, përbërja, vetitë dhe aplikimet

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-02-12 12:40

Mineralet e argjilës janë filosilikate ujore të aluminit, ndonjëherë me papastërti të ndryshme të hekurit, magnezit, alkalit dhe metaleve alkaline tokësore dhe kationeve të tjera që gjenden në ose afër disa sipërfaqeve planetare.

Ato formohen në prani të ujit dhe dikur ishin të rëndësishme për shfaqjen e jetës, kjo është arsyeja pse shumë teori të abiogjenezës i përfshijnë ato në këtë proces. Ato janë përbërës të rëndësishëm të tokës dhe kanë qenë të dobishme për njerëzit që nga kohërat e lashta në bujqësi dhe prodhimtari.

Arsim

Argjilat formojnë fletë të sheshta gjashtëkëndore të ngjashme me mikat. Mineralet e argjilës janë produkte të zakonshme të motit (përfshirë motin e feldspatit) dhe produkte me temperaturë të ulët të ndryshimit hidrotermal. Ato janë shumë të zakonshme në tokë, në shkëmbinj sedimentarë me kokrriza të imta si rreshpe, b altë dhe b altë, si dhe në rreshpe metamorfike me kokërr të imët dhe filitë.

Karakteristikat

Mineralet e argjilës janë zakonisht (por jo domosdoshmërisht) në madhësi ultrafine. Në përgjithësi, ato konsiderohen të jenë më pak se 2 mikrometra në klasifikimin standard të madhësisë së grimcave, kështu që mund të kërkohen teknika të veçanta analitike për t'i identifikuar dhe studiuar ato. Këto përfshijnë difraksionin me rreze X, teknikat e difraksionit të elektroneve, metoda të ndryshme spektroskopike si spektroskopia Mössbauer, spektroskopia infra të kuqe, spektroskopia Raman dhe SEM-EDS, ose proceset e automatizuara të mineralogjisë. Këto metoda mund të plotësohen nga mikroskopi me dritë të polarizuar, një teknikë tradicionale që vendos fenomene themelore ose marrëdhënie petrologjike.

Shpërndarja

Duke pasur parasysh nevojën për ujë, mineralet e argjilës janë relativisht të rralla në sistemin diellor, megjithëse ato janë të përhapura në Tokë, ku uji ndërvepron me minerale të tjera dhe lëndë organike. Ata janë gjetur gjithashtu në disa vende në Mars. Spektrografia ka konfirmuar praninë e tyre në asteroidë dhe planetoidë, duke përfshirë planetin xhuxh Ceres dhe Tempel 1, dhe hënën e Jupiterit Europa.

Klasifikimi

Mineralet kryesore të argjilës përfshihen në grupimet e mëposhtme:

• Grupi i kaolinës, i cili përfshin mineralet kaolinit, dikitit, halojzit dhe nakritit (polimorfe të Al2Si2O5 (OH) 4). Disa burime përfshijnë grupin kaolinit-serpentinë për shkak të ngjashmërisë strukturore (Bailey1980).

Grupi

• Smectit, i cili përfshin smectites dioktaedral si montmorillonite, nontronite dhe beidellite dhe smectite trioktaedral si saponiti. Në vitin 2013, testet analitike nga roveri Curiosity gjetën rezultate në përputhje me praninë e mineraleve të argjilës smektit në planetin Mars.
• Grup Illite, i cili përfshin mikë b alte. Illiti është i vetmi mineral i zakonshëm në këtë grup.
• Grupi i klorit përfshin një gamë të gjerë mineralesh të ngjashëm me ndryshime të rëndësishme kimike.

Specie të tjera

Ka lloje të tjera të këtyre mineraleve si sepioliti ose attapulgiti, argjila me kanale të gjata uji në strukturë të brendshme. Variacionet e argjilës me shtresa të përziera janë të rëndësishme për shumicën e grupeve të lartpërmendura. Renditja përshkruhet si porosi e rastësishme ose e rregullt dhe përshkruhet më tej me termin "Reichweit", që do të thotë "gamë" ose "mbulim" në gjermanisht. Artikujt e literaturës i referohen, për shembull, ilitit-smektitit të renditur R1. Ky lloj përfshihet në kategorinë e ISISIS. R0, nga ana tjetër, përshkruan një renditje të rastësishme. Përveç këtyre, mund të gjeni edhe lloje të tjera të porositjes së zgjeruar (R3, etj.). Mineralet e argjilës me shtresa të përziera, të cilat janë lloje perfekte të R1, shpesh marrin emrat e tyre. Klorit-smektit i renditur R1 njihet si korenzit, R1 - ilite-smektit - rektorit.

Historia e studimit

Njohja e natyrës së b altës, u bë më e kuptueshmenë vitet 1930 me zhvillimin e teknologjive të difraksionit me rreze X të nevojshme për të analizuar natyrën molekulare të grimcave të argjilës. Standardizimi i terminologjisë u shfaq edhe gjatë kësaj periudhe, me vëmendje të veçantë ndaj fjalëve të ngjashme që çuan në konfuzion si gjethe dhe rrafsh.

Ashtu si të gjithë filosilikatet, mineralet e argjilës karakterizohen nga fletë dydimensionale të tetraedrave qoshe të SiO4 dhe/ose oktaedrave AlO4. Blloqet e fletëve kanë një përbërje kimike (Al, Si) 3O4. Çdo tetraedron silikoni ndan 3 nga atomet e tij të kulmit të oksigjenit me tetraedrat e tjerë, duke formuar një rrjetë gjashtëkëndore në dy dimensione. Kulmi i katërt nuk ndahet me një katërkëndor tjetër, dhe të gjitha tetraedrat "tregojnë" në të njëjtin drejtim. Të gjitha kulmet e pandarë janë në të njëjtën anë të fletës.

Struktura

Në argjilat, fletët tetraedrale janë gjithmonë të lidhura me fletë tetëedrale, të formuara nga katione të vogla si alumini ose magnezi, dhe të koordinuara nga gjashtë atome oksigjeni. Kulmi i vetëm i fletës tetraedrale gjithashtu përbën një pjesë të njërës anë të oktaedrit, por atomi shtesë i oksigjenit ndodhet mbi hendekun në fletën tetraedrale në qendër të gjashtë tetraedrave. Ky atom oksigjeni është i lidhur me atomin e hidrogjenit që formon grupin OH në strukturën e argjilës.

Argjilat mund të kategorizohen sipas mënyrës sesi fletët tetraedrale dhe tetëedrale janë të paketuara në shtresa. Nëse çdo shtresë ka vetëm një grup tetraedral dhe një tetëedral, atëherë ajo i përket kategorisë 1:1. Një alternativë e njohur si b alta 2:1 ka dy fletë tetraedrale mekulmi i pandarë i secilit prej tyre, i drejtuar nga njëri-tjetri dhe duke formuar secilën anë të fletës tetëkëndore.

Lidhja midis fletëve tetraedrale dhe tetëedrale kërkon që fleta tetraedrale të bëhet e valëzuar ose e përdredhur, duke shkaktuar shtrembërim ditrigonal të matricës gjashtëkëndore dhe fleta tetraedrale të rrafshohet. Kjo minimizon shtrembërimin e përgjithshëm të valencës së kristalitit.

Në varësi të përbërjes së fletëve tetraedrale dhe tetëedrale, shtresa nuk do të ketë ngarkesë ose do të ketë një ngarkesë negative. Nëse shtresat janë të ngarkuara, kjo ngarkesë balancohet nga kationet ndërshtresore si Na+ ose K+. Në çdo rast, shtresa e ndërmjetme mund të përmbajë edhe ujë. Struktura kristalore është formuar nga një pirg shtresash të vendosura midis shtresave të tjera.

kimia e argjilës

Për shkak se shumica e argjilave janë bërë nga minerale, ato kanë biokompatibilitet të lartë dhe veti interesante biologjike. Për shkak të formës së diskut dhe sipërfaqeve të ngarkuara, b alta ndërvepron me një gamë të gjerë makromolekulash si proteinat, polimeret, ADN-ja, etj. Disa nga aplikimet për argjilat përfshijnë shpërndarjen e ilaçeve, inxhinierinë e indeve dhe shtypjen biologjike.

Kimia e argjilës është një disiplinë e aplikuar e kimisë që studion strukturat kimike, vetitë dhe reaksionet e argjilës, si dhe strukturën dhe vetitë e mineraleve të argjilës. Është një fushë ndërdisiplinore, që përfshin koncepte dhe njohuri nga inorganike dhe strukturore.kimia, kimia fizike, kimia e materialeve, kimia analitike, kimia organike, mineralogjia, gjeologjia dhe të tjera.

Studimi i kimisë (dhe i fizikës) i argjilave dhe i strukturës së mineraleve të argjilës ka një rëndësi të madhe akademike dhe industriale, pasi ato janë ndër mineralet industriale më të përdorura që përdoren si lëndë e parë (qeramika, etj.), adsorbentët, katalizatorët etj.

Rëndësia e shkencës

Vetitë unike të mineraleve të argjilës së tokës, të tilla si struktura e shtresave të shkallës nanometrike, prania e ngarkesave fikse dhe të këmbyeshme, aftësia për të absorbuar dhe mbajtur (ndërlidhur) molekulat, aftësia për të formuar dispersione të qëndrueshme koloidale, mundësia e modifikimit individual të sipërfaqes dhe modifikimit kimik ndërshtresor, dhe të tjerët bëjnë që studimi i kimisë së argjilës është një fushë studimi shumë e rëndësishme dhe jashtëzakonisht e larmishme.

Shumë fusha të ndryshme njohurish ndikohen nga sjellja fiziko-kimike e mineraleve të argjilës, nga shkencat mjedisore te inxhinieria kimike, nga qeramika te menaxhimi i mbetjeve bërthamore.

Kapaciteti i tyre i shkëmbimit të kationeve (CEC) ka një rëndësi të madhe në balancimin e kationeve më të bollshme në tokë (Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) dhe kontrollin e pH, gjë që ndikon drejtpërdrejt në pjellorinë e tokës. Studimi i argjilave (dhe mineraleve) luan gjithashtu një rol të rëndësishëm në trajtimin e Ca2+, i cili zakonisht vjen nga toka (uji i lumit) në dete. Aftësia për të modifikuar dhe kontrolluar përbërjen dhe përmbajtjen e mineraleve ofron një mjet të vlefshëm në zhvillimadsorbentë selektivë me aplikime të ndryshme, të tilla si, për shembull, krijimi i sensorëve kimikë ose agjentëve të pastrimit për ujin e ndotur. Kjo shkencë gjithashtu luan një rol të madh në klasifikimin e grupeve minerale të argjilës.