Loy minerallari: tasnifi, tarkibi, xossalari va qoʻllanilishi

2024 Muallif: Henry Conors | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-02-12 14:17

Gil minerallari suvli alyuminiy fillosilikatlar boʻlib, ularda baʼzan temir, magniy, gidroksidi va ishqoriy tuproq metallarining turli aralashmalari hamda baʼzi sayyora yuzalarida yoki ularning yaqinida joylashgan boshqa kationlar mavjud.

Ular suv ishtirokida hosil boʻladi va bir vaqtlar hayotning paydo boʻlishi uchun muhim boʻlgan, shuning uchun ham abiogenezning koʻpgina nazariyalari ularni bu jarayonga kiritadi. Ular tuproqning muhim tarkibiy qismi bo'lib, qadim zamonlardan beri qishloq xo'jaligi va ishlab chiqarishda odamlar uchun foydali bo'lib kelgan.

Ta'lim

Gillar slyudaga oʻxshash tekis olti burchakli varaqlarni hosil qiladi. Gil minerallari keng tarqalgan parchalanish mahsulotlari (shu jumladan dala shpatisi) va gidrotermik o'zgarishlarning past haroratli mahsulotlari. Ular tuproqlarda, slanetslar, loytoshlar va alevolitlar kabi mayda zarrali cho'kindi jinslarda, shuningdek, mayda donador metamorfik slanetslar va fillitlarda juda keng tarqalgan.

Xususiyatlar

Gil minerallari odatda (lekin shart emas) oʻlchami juda nozik. Ular odatda standart zarracha o'lchami tasnifida 2 mikrometrdan kamroq deb hisoblanadilar, shuning uchun ularni aniqlash va o'rganish uchun maxsus analitik usullar talab qilinishi mumkin. Bularga rentgen nurlari diffraktsiyasi, elektron diffraktsiya usullari, Mössbauer spektroskopiyasi, infraqizil spektroskopiya, Raman spektroskopiyasi va SEM-EDS kabi turli spektroskopik usullar yoki avtomatlashtirilgan mineralogiya jarayonlari kiradi. Bu usullarni qutblangan yorug‘lik mikroskopiyasi, fundamental hodisalar yoki petrologik aloqalarni o‘rnatuvchi an’anaviy usul bilan to‘ldirish mumkin.

Taqsimot

Suvga boʻlgan ehtiyojni hisobga olsak, gil minerallari quyosh sistemasida nisbatan kam uchraydi, garchi ular suvning boshqa minerallar va organik moddalar bilan oʻzaro taʼsirida boʻlgan Yerda keng tarqalgan boʻlsa-da. Ular Marsning bir qancha joylarida ham topilgan. Spektrografiya ularning asteroid va planetoidlarda, jumladan mitti sayyora Ceres va Tempel 1 hamda Yupiterning yo'ldoshi Europada mavjudligini tasdiqladi.

Tasnifi

Asosiy gil minerallari quyidagi klasterlarga kiritilgan:

• Kaolinit, dikit, halloysit va nakrit minerallarini o'z ichiga olgan kaolin guruhi (Al2Si2O5 (OH) 4 polimorflari). Ba'zi manbalar tuzilmaviy o'xshashlik tufayli kaolinit-serpantin guruhini o'z ichiga oladi (Bailey1980).
• Smektitlar guruhiga montmorillonit, nontronit va beidellit kabi dioktaedral smektitlar hamda saponit kabi trioktaedral smektitlar kiradi. 2013-yilda Curiosity rover tomonidan o‘tkazilgan tahliliy sinovlar Mars sayyorasida smektit gil minerallari mavjudligiga mos natijalarni topdi.
• Illite guruhi, unga loy slyudalari kiradi. Illit bu guruhdagi yagona keng tarqalgan mineraldir.
• Xlorit guruhi sezilarli kimyoviy oʻzgarishlarga ega boʻlgan oʻxshash minerallarning keng assortimentini oʻz ichiga oladi.

Boshqa turlar

Bu minerallarning boshqa turlari ham bor, masalan, sepiolit yoki attapulgit, ichki tuzilishi uzun suv kanallari bo'lgan gillar. Aralash qatlamli gil o'zgarishlari yuqorida aytib o'tilgan guruhlarning ko'pchiligi uchun tegishli. Buyurtma tasodifiy yoki muntazam tartib sifatida tavsiflanadi va keyinchalik "Reyxvayt" atamasi bilan tavsiflanadi, bu nemischa "diapazon" yoki "qamrov" degan ma'noni anglatadi. Adabiyot maqolalari, masalan, buyurtma qilingan illit-smektit R1 ga ishora qiladi. Bu tur IShID turkumiga kiritilgan. Boshqa tomondan, R0 tasodifiy tartibni tavsiflaydi. Bularga qo'shimcha ravishda siz boshqa kengaytirilgan buyurtma turlarini ham topishingiz mumkin (R3 va boshqalar). R1 ning mukammal turlari bo'lgan aralash qatlamli gil minerallari ko'pincha o'z nomlarini oladi. R1-tartibli xlorit-smektit korrensit, R1 - illit-smektit - rektorit sifatida tanilgan.

Oʻqish tarixi

Loyning tabiatini bilish yanada tushunarli bo'ldi1930-yillarda loy zarralarining molekulyar tabiatini tahlil qilish uchun zarur bo'lgan rentgen nurlari diffraktsiya texnologiyalarining rivojlanishi bilan. Terminologiyani standartlashtirish bu davrda ham paydo bo'ldi, ayniqsa barg va tekislik kabi chalkashliklarga olib kelgan o'xshash so'zlarga e'tibor berildi.

Barcha fillosilikatlar singari, gil minerallari ham SiO4 burchakli tetraedr va/yoki AlO4 oktaedrning ikki oʻlchovli varaqlari bilan tavsiflanadi. Plitalar bloklari kimyoviy tarkibga ega (Al, Si) 3O4. Har bir kremniy tetraedri boshqa tetraedrlar bilan oʻzining 3 ta choʻqqi kislorod atomini boʻlishadi va ikki oʻlchamda olti burchakli panjara hosil qiladi. To'rtinchi cho'qqi boshqa tetraedr bilan bo'linmaydi va barcha tetraedrlar bir xil yo'nalishda "ishora qiladi". Barcha boʻlinmagan choʻqqilar varaqning bir tomonida joylashgan.

Tuzilishi

Gillarda tetraedral varaqlar doimo alyuminiy yoki magniy kabi kichik kationlardan hosil bo'lgan va oltita kislorod atomi tomonidan muvofiqlashtirilgan oktaedr varaqlar bilan bog'lanadi. Tetraedr varaqning yolg'iz uchi ham oktaedralning bir tomonining bir qismini tashkil qiladi, ammo qo'shimcha kislorod atomi olti tetraedr markazidagi tetraedral varaqdagi bo'shliqning ustida joylashgan. Bu kislorod atomi gil tarkibida OH guruhini tashkil etuvchi vodorod atomi bilan bog'langan.

Gillarni tetraedral va oktaedral varaqlarning qatlamlarga qanday oʻralganligiga koʻra tasniflash mumkin. Har bir qatlamda faqat bitta tetraedral va bitta oktaedral guruh bo'lsa, u 1: 1 toifasiga kiradi. 2: 1 loy deb nomlanuvchi muqobil ikkita tetraedral choyshabga egaularning har birining boʻlinmagan choʻqqisi, bir-biriga qaratilgan va sakkizburchak varaqning har ikki tomonini tashkil qiladi.

Tetraedral va oktaedral varaqlar orasidagi aloqa tetraedral varaqning gofrirovka yoki burama bo'lishini talab qiladi, bu esa olti burchakli matritsaning ditrigonal buzilishiga olib keladi va oktaedral varaqning tekislanishi. Bu kristallitning umumiy valentlik buzilishini minimallashtiradi.

Tetraedral va oktaedral varaqlarning tarkibiga qarab, qatlam zaryadsiz yoki manfiy zaryadga ega bo'ladi. Agar qatlamlar zaryadlangan bo'lsa, bu zaryad Na+ yoki K+ kabi qatlamlararo kationlar bilan muvozanatlanadi. Har bir holatda, oraliq qatlamda suv ham bo'lishi mumkin. Kristall struktura boshqa qatlamlar orasida joylashgan qatlamlar yig'indisidan hosil bo'ladi.

Loy kimyosi

Koʻpchilik gillar minerallardan tayyorlanganligi sababli ular yuqori biologik moslik va qiziqarli biologik xususiyatlarga ega. Disk shakli va zaryadlangan sirtlari tufayli loy oqsillar, polimerlar, DNK va boshqalar kabi keng miqyosli makromolekulalar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Loylar uchun qo'llaniladigan ba'zi ilovalarga dori vositalarini etkazib berish, to'qimalarni muhandislik va bioprinting kiradi.

Loy kimyosi - loyning kimyoviy tuzilmalari, xossalari va reaksiyalarini, shuningdek, gil minerallarining tuzilishi va xossalarini oʻrganadigan amaliy kimyo fanidir. Bu noorganik va strukturaviy tushunchalar va bilimlarni o'z ichiga olgan fanlararo sohadir.kimyo, fizik kimyo, materiallar kimyosi, analitik kimyo, organik kimyo, mineralogiya, geologiya va boshqalar.

Loylar kimyosini (va fizikasini) va gil minerallarning tuzilishini o'rganish katta ilmiy va sanoat ahamiyatiga ega, chunki ular xom ashyo (keramika va boshqalar) sifatida ishlatiladigan eng ko'p ishlatiladigan sanoat minerallari qatoriga kiradi., adsorbentlar, katalizatorlar va boshqalar.

Fanning ahamiyati

Tuproq loy minerallarining noyob xossalari, masalan, nanometr shkalasining qatlamli tuzilishi, qoʻzgʻalmas va almashinadigan zaryadlarning mavjudligi, molekulalarni adsorbsiyalash va ushlab turish (interkalatsiya) qobiliyati, barqaror kolloid dispersiya hosil qilish qobiliyati, individual sirtni o'zgartirish va qatlamlararo kimyoviy modifikatsiya qilish imkoniyati va boshqalar loy kimyosini o'rganishni juda muhim va juda xilma-xil o'rganish sohasiga aylantiradi.

Koʻp turli bilim sohalari loy minerallarining fizik-kimyoviy harakatlariga taʼsir qiladi, atrof-muhit fanlaridan kimyo muhandisligigacha, keramikadan yadroviy chiqindilarni boshqarishgacha.

Ularning kation almashinish qobiliyati (CEK) tuproqdagi eng koʻp boʻlgan kationlarni (Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) muvozanatlashda va tuproq unumdorligiga bevosita taʼsir qiluvchi pH ni nazorat qilishda katta ahamiyatga ega. Loylarni (va minerallarni) o'rganish, shuningdek, odatda quruqlikdan (daryo suvi) dengizlarga keladigan Ca2+ bilan kurashishda muhim rol o'ynaydi. Minerallarning tarkibi va tarkibini o'zgartirish va nazorat qilish qobiliyati rivojlanishda qimmatli vositani taklif qiladiturli xil ilovalarga ega selektiv adsorbentlar, masalan, ifloslangan suv uchun kimyoviy sensorlar yoki tozalash vositalarini yaratish. Bu fan loy mineral guruhlarini tasniflashda ham katta rol o'ynaydi.