Смектит
 | Редактор провел поиск и обнаружил, что существует достаточно источников, предмета чтобы установить известность . ( май 2022 г. ) |
Смектит ) (от древнегреческого σμηκτός ( smēktós ) 'смазанный'; от smēktrís σμηκτρίς ( ' земля ходячего, земля фуллера '; букв. ' натирающая земля; земля, имеющая свойство очищать ' ) [1] представляет собой минеральную смесь различных набухающих пластинчатых силикатов ( филлосиликатов ), имеющих трехслойную структуру 2:1 (ТОТ) и относящихся к глинистым минералам. Смектиты в основном состоят из монтмориллонита , но часто могут содержать вторичные минералы, такие как кварц и кальцит . [2]
Терминология
[ редактировать ]В глинистой минералогии смектит является синонимом монтмориллонита (также названия чистой глинистой минеральной фазы), что указывает на класс набухающих глин. Термин «смектит» обычно используется в Европе и Великобритании, тогда как термин «монтмориллонит» предпочтителен в Северной Америке, но оба термина эквивалентны и могут использоваться как взаимозаменяемые. Для промышленного и коммерческого применения термин «бентонит» чаще всего используется вместо смектита или монтмориллонита.
Минералогическая структура
[ редактировать ]
Структура слоя 2:1 (TOT) состоит из двух (T) слоев кремнезема (SiO 2 ) тетраэдрических , которые электростатически сшиты через Al 2 O 3 ( гиббсит ) или Fe 2 O 3 , октаэдрический (O) центральный слой. . Элементарные слои ТОТ не связаны жестко друг с другом, а разделены свободным пространством: прослойкой, в которой находятся гидратированные катионы и молекулы воды . Смектит может набухать из-за обратимого включения воды и катионов в межслоевое пространство.
Слои ТОТ заряжены отрицательно из-за изоморфного замещения атомов Si(IV) атомами Al(III) в двух внешних тетраэдрических слоях кремнезема и из-за замены атомов Al(III) или Fe(III) на Mg. 2+ или Fe 2+ катионы во внутреннем октаэдрическом слое гиббсита. Поскольку заряды +4, рожденные Si(IV) и обычно компенсируемые зарядами -4 от окружающих атомов кислорода, становятся +3 из-за замещения Si(IV) на Al(III), возникает электрический дисбаланс: +3 −4 = −1. Избыток отрицательных зарядов в слое ТОТ должен быть компенсирован наличием положительных катионов в промежуточном слое. Те же рассуждения применимы и к центральному слою гиббсита элементарной единицы ТОТ, когда Al 3+ ион заменяется на Mg 2+ ион в гиббситовых октаэдрах. Электрический дисбаланс составляет: +2 −3 = −1.
Роль межслоевых катионов в процессе набухания
[ редактировать ]
и Ca 2+
ионы), компенсирующие отрицательные электрические заряды слоев ТОТ, и молекулы воды, вызывающие межслоевое расширение.
Основными катионами в смектитовых прослоях являются Na + и Ca 2+ . Катионы натрия ответственны за наибольшее набухание смектита, тогда как ионы кальция обладают меньшей способностью набухать. Смектит кальция обладает значительно меньшей способностью к набуханию, чем смектит натрия, но также менее склонен к сжатию при высыхании. [3]
Степень гидратации катионов и соответствующие им гидратированные радиусы объясняют набухание или сжатие слоистых силикатов. Другие катионы, такие как Mg 2+ и К + Ионы проявляют еще более контрастный эффект: высокогидратированные магния ионы являются «набухшими», как в вермикулите (полностью расширенный прослой), тогда как плохо гидратированные ионы калия являются «коллапсирующими», как в иллите (полностью разрушенный прослойка).
Поскольку межслоевое пространство смектитов более открыто и поэтому более доступно для воды и катионов, смектиты обладают самой высокой катионообменной способностью (ЕКО) среди глинистых минералов, обычно встречающихся в почвах. Только более расширяющийся вермикулит и некоторые более редкие алюмосиликатные минералы ( цеолиты ) с внутренней канальной структурой могут иметь более высокий ЕКО, чем смектит.
Процесс формирования
[ редактировать ]
Смектиты образуются в результате выветривания базальтов ( , габбро и богатого кремнеземом вулканического стекла например, пемзы , обсидиана , риолита , дацита ). Многие смектиты образуются в вулканических гидротермальных системах (например, гейзерных ), где горячая вода, просачиваясь через пористую матрицу или трещины отложений вулканического пепла ( пемза , пуццолан ), растворяет большую часть аморфного кремнезема (до 50 мас.% SiO 2 ) . можно растворить), оставив смектит на месте. Этот механизм ответственен за образование месторождения бентонита (Серрата-де -Нихар ) Кабо-де-Гата в юго-восточном регионе Альмерии в Андалусии ( Испания ). Вайоминг MX-80 Бентонит образовался аналогичным образом в меловой период , когда вулканический пепел падал во внутреннее море американского континента. Высокопористый ) и очень реакционноспособный вулканический пепел быстро вступал (с большой и легкодоступной удельной поверхностью в реакцию с морской водой . В результате гидролиза кремнезема большая часть кремнезема растворилась в морской воде и была удалена из золы, что привело к образованию смектитов. Смектиты, обнаруженные во многих морских глинистых месторождениях, часто образуются таким образом, как это происходит с ипрскими глинами, обнаруженными в Бельгии и очень богатыми смектитами.
Промышленное применение
[ редактировать ]Смектиты широко используются в самых разнообразных промышленных целях. В гражданском строительстве его обычно используют в виде густой бентонитовой суспензии при рытье глубоких и узких траншей в земле для поддержки боковых стен и предотвращения их обрушения. Он также используется в качестве раствора для буровых растворов . Смектиты, чаще называемые бентонитами, могут использоваться в качестве буферных и засыпных материалов для заполнения пространства вокруг высокоактивных радиоактивных отходов в глубоких геологических хранилищах. Смектиты также служат добавкой в красках или загустителем для различных препаратов.
См. также
[ редактировать ]- Глинистые минералы
- Бентонит
- Глина
- Глиняная химия
- Глина минеральная
- Взаимодействие глины и воды
- Экспансивная глина
- Гекторит
- Монтмориллонит
- Нонтронит
- Сапонит
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ННРЛТ (2012). «Смектит: Определение смектита» [Смектит: Определение смектита]. cnrtl.fr (на французском языке) . Проверено 28 июля 2022 г.
Terre qui a la proprieté de nettoyer. Земля, имеющая свойство очищать
- ^ Фридрих Клокманн (1978) [1891], Пауль Рамдор , Хьюго Струнц (редактор), Учебник минералогии Клокмана (на немецком языке) (16-е изд.), Штутгарт: Энке, стр. 753, ISBN 3-432-82986-8
- ^ Бараст, Жиль; Разакаманантсоа, Андри-Рико; Джеран-Мэгре, Ирини; Николсон, Тимоти; Уильямс, Дэвид (июнь 2017 г.). «Свойства набухания природных и модифицированных бентонитов по реологическому описанию». Прикладное глиноведение . 142 : 60–68. Бибкод : 2017ApCS..142...60B . дои : 10.1016/j.clay.2016.01.008 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Менье, Ален (2005). Глины . Springer Science & Business Media. стр. 108–. ISBN 978-3-540-21667-4 .
- Митчелл, Дж. К. (2001). Физикохимия почв для геоэкологической инженерии. В справочнике по геотехнической и геоэкологической инженерии (стр. 691-710). Спрингер, Бостон, Массачусетс.
- Митчелл Дж. К. и Сога К. (2005). Основы поведения почвы (Том 3). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
- Маккензи, Р.К., и Митчелл, Б.Д. (1966). Минералогия глины. Обзоры наук о Земле, 2, 47–91.
- Джинс, резюме, Мерриман, Р.Дж., Митчелл, Дж.Г. и Бланд, диджей (1982). Вулканические глины мелового периода южной Англии и Северной Ирландии. Глинистые минералы, 17 (1), 105–156. https://doi.org/10.1180/claymin.1982.017.1.10
- Вагнер, Дж. Ф. (2013). Глава 9: Механические свойства глин и глинистых минералов. В: Развитие науки о глине, 5, 347–381. Эльзевир. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-098258-8.00011-0
Внешние ссылки
[ редактировать ]
