Mineralele de argilă sunt filozilate apoase de aluminiu, uneori cu diferite impurități de fier, magneziu, alcaline și metale alcaline, precum și alte cationii găsite pe sau în apropierea unor suprafețe planetare.
Ele sunt formate în prezența apei și odată au fost importante pentru apariția vieții, deoarece multe teorii despre abiogeneză iau în considerare rolul lor în acest proces. Sunt componente importante ale solurilor și au fost benefice pentru om încă din cele mai vechi timpuri în agricultură și producție.
formare
Argilele formează foi hexagonale plate similare cu mica. Mineralele de argilă sunt produse obișnuite de intemperii (inclusiv intemperiile feldspaticului) și produse de temperatură scăzută ale schimbărilor hidrotermale. Sunt foarte frecvente în soluri, în roci sedimentare cu granulație fină, precum schisti, pietre de noroi și siltstone, precum și în schisti și fitilite metamorfice cu granulație fină.
caracteristicile
Mineralele de argilă, de regulă (dar nu neapărat), sunt ultrafinate. În general, se crede că acestea au o dimensiune mai mică de 2 micrometri în clasificarea standard a mărimii particulelor, astfel încât pot fi necesare metode analitice speciale pentru identificarea și studierea acestora. Acestea includ difracția cu raze X, metode de difracție a electronilor, diferite metode spectroscopice precum spectroscopie Mössbauer, spectroscopie în infraroșu, spectroscopie Raman și SEM-EDS sau procedee de mineralogie automată. Aceste metode pot fi completate de microscopia luminii polarizate, o tehnică tradițională care stabilește fenomene fundamentale sau relații petrologice.
răspândire
Având în vedere nevoia de apă, mineralele argiloase sunt relativ rare în sistemul solar, deși sunt răspândite pe Pământ, unde apa interacționează cu alte minerale și materii organice. Au fost, de asemenea, descoperite în mai multe locuri de pe Marte. Spectrografia a confirmat prezența lor pe asteroizi și planetoizi, inclusiv pe planele pitice Ceres și Tempel 1, precum și pe luna Jupiter Europe.
clasificare
Principalele minerale de argilă sunt incluse în următoarele grupări:
- Grupul caolin, care include mineralele kaolinit, dikkit, halloizit și nakrit (polimorfi Al2Si2O5 (OH) 4). Unele surse includ grupul kaolinite-serpentine datorită asemănărilor structurale (Bailey 1980).
- Un grup de smectite care include smectitele dioctaedrice, cum ar fi montmorillonitul, nontronitul și beidellite și smectitele trioctaedrice, de exemplu, saponitul. În 2013, testele analitice efectuate de roverul Curiosity au găsit rezultate în concordanță cu prezența mineralelor de argilă smectită pe planeta Marte.
- Grup illit, care include mica argilă. Illit este singurul mineral comun al acestui grup.
- Grupul de cloriti include o gamă largă de minerale similare cu variații chimice semnificative.
Alte specii
Există alte tipuri de aceste minerale, cum ar fi sepiolitul sau atapulgita, argilele cu canale lungi de apă, interne în structură. Variațiunile de argilă cu strat mixt sunt relevante pentru majoritatea grupurilor de mai sus. Comanda este descrisă ca o comandă aleatorie sau regulată și este descrisă în continuare de termenul „Reichweit”, care în germană înseamnă „gamă” sau „acoperire”. Articolele literare menționează, de exemplu, R1 analfabeta ordonată. Acest tip este inclus în categoria ISISIS. R0, pe de altă parte, descrie ordonarea aleatorie. Pe lângă acestea, se pot găsi și alte tipuri extinse de comandă (R3, etc.). Mineralele de argilă mixte din argilă, care sunt tipurile perfecte de R1, obțin adesea nume proprii. Clorita-smectita ordonată de R1 este cunoscută sub numele de corrensită, R1-ilită-smectită-rectorită.
Studiu istoric
Cunoașterea naturii argilei a devenit mai înțeleasă în anii '30 odată cu dezvoltarea tehnologiilor de difracție de raze X necesare pentru analiza naturii moleculare a particulelor de argilă. Standardizarea terminologiei a apărut și în această perioadă cu o atenție deosebită cuvintelor similare, ceea ce a dus la confuzii, cum ar fi o foaie și un avion.
La fel ca toate filosilicatele, mineralele argiloase sunt caracterizate prin straturi bidimensionale de tetraedre unghiulare SiO4 și / sau octaedre AlO4. Blocurile de foi au compoziția chimică (Al, Si) 3O4. Fiecare tetraedru de siliciu împărtășește 3 dintre atomii săi de oxigen din vertex și alți tetraedri, formând o grilă hexagonală în două dimensiuni. Al patrulea vertex nu este împărtășit cu un alt tetraedru și toți tetraedrele „punctează” în aceeași direcție. Toate vârfurile nescrise sunt pe o parte a foii.
structură
În argile, foile tetraedrice sunt întotdeauna legate cu foi octaedrice, formate din cationi mici, cum ar fi aluminiu sau magneziu, și coordonați de șase atomi de oxigen. Vertexul neschimbat al foii tetraedrice face parte și dintr-o parte a octaedrului, dar un atom de oxigen suplimentar este situat deasupra golului din foaia tetraedrică din centrul celor șase tetraedre. Acest atom de oxigen este legat de un atom de hidrogen formând o grupare OH în structura argilei.
Argilele pot fi împărțite în categorii în funcție de metoda de ambalare a foilor tetraedrice și octaedrice în straturi. Dacă în fiecare strat există o singură grupă tetraedrică și una octaedrică, atunci aparține categoriei 1: 1. O alternativă, cunoscută sub denumirea de lut 2: 1, are două foi tetraedrice cu un vertex nedivizat din fiecare dintre ele, direcționate una spre cealaltă și formând fiecare parte a foii octogonale.
Legătura dintre foile tetraedrice și octaedrice necesită ca foaia tetraedrică să fie ondulată sau răsucită, provocând denaturarea ditrigonală a matricei hexagonale, iar foaia octaedrică să fie aliniată. Acest lucru minimizează distorsiunea generală a valenței cristalitului.
În funcție de compoziția foilor tetraedrice și octaedrice, stratul nu va avea o încărcare sau va avea o negativă. Dacă straturile sunt încărcate, această încărcare este echilibrată de cationi între straturi, cum ar fi Na + sau K +. În fiecare caz, stratul intermediar poate conține și apă. Structura cristalului este formată dintr-o grămadă de straturi situate între alte straturi.
„Chimie argilă”
Deoarece majoritatea argilelor sunt obținute din minerale, acestea au biocompatibilitate ridicată și proprietăți biologice interesante. Datorită formei discului și a suprafețelor încărcate, argila interacționează cu o serie de macromolecule de substanțe precum proteine, polimeri, ADN, etc. Unele dintre utilizările argilei includ livrarea de medicamente, inginerie de țesuturi și bioprinting.
Chimia argilei este o disciplină aplicată a chimiei care studiază structurile chimice, proprietățile și reacțiile argilei, precum și structura și proprietățile mineralelor de argilă. Acesta este un domeniu interdisciplinar care include concepte și cunoștințe din chimia anorganică și structurală, chimia fizică, chimia materialelor, chimia analitică, chimia organică, mineralogia, geologia și altele.
Studiul chimiei (și fizicii) argilelor și structura mineralelor de argilă are o mare importanță academică și industrială, deoarece sunt printre cele mai utilizate minerale industriale utilizate ca materii prime (ceramică etc.), adsorbanți, catalizatori etc.
