Википедија

Каолинит

Al2Si2O5(OH)4; Појављивање: микрокристаласти до криптокристаласти; Боја: безбојан до бео; Генеза: егзогеним путем, трансформацијом алумосиликата

Каолинит је минерал глине са општом молекулском формулом: Al2Si2O5(OH)4.[4][5] Спада у групу алуминосиликата. У себи садржи 39,5% Al2O3, 46,5% SiO2 и 14% H2O. Познат је и под називом кинеска глина. Велике количине каолинита поседују: Бразил, Кина, Француска, Немачка, Енглеска, Индија, Аустралија и Јапан. Користи се у керамици, козметици, за производњу папира и као адитив за храну. Састојак је многих врста глина.

Каолинит
Опште информације
КатегоријаФилосиликати
Каолинитно-серпентинска група
ФормулаAl
2(OH)
4Si
2O
5
Струнцова класификација9.ED.05
Кристалне системеТриклиничне
Кристална класаПидијална (1)
(исти H-M симбол)
Просторна групаP1
Јединична ћелијаa = 5,13 Å, b = 8,89 Å
c = 7,25 Å; α = 90°
β = 104,5°, γ = 89,8°; Z = 2
Идентификација
БојаБео до кремастог, понекад црвених, плавих или смеђих нијанси услед нечистоћа и бледожут; такође често обојен разним нијансама, при чему су тамне и браон боје уобичајене.
Кристални хабитусРетко као кристали, танке плоче или наслагане; чешће као микроскопске псеудохексагоналне плоче и накупине плоча, агрегиране у компактне, глинене масе
ЦепљивостПерфектан на {001}
ЧврстинаФлексибилан, али нееластичан
Тврдоћа по Мосу2–2.5
СјајностБисерни до мутно земљаног
ОгребБео
Специфична тежина2,16–2,68
Оптичке особинеБиаксијалан (–)
Индекс преламањаnα = 1,553–1,565,
nβ = 1,559–1,569,
nγ = 1,569–1,570
2V угаоИзмерен: 24° до 50°, Прорачунат: 44°
Референце[1][2][3]

То је важан индустријски минерал. То је слојевити силикатни минерал, са једним тетраедарским слојем силицијум диоксида (SiO
4) повезан преко атома кисеоника за једном октаедарском равни глинице (AlO
6).[6] Стене које су богате каолинитом познате су као каолин или порцуланска глина.[7]

Назив каолин потиче од Гаолинга (), кинеског села у близини Ђингдеџена у југоисточној кинеској провинцији Ђангси.[8] Назив је у енглески ушао 1727. године из француске верзије речи: kaolin, након извештаја Франсое Гзавјеа Дентрекола о изради ђингдеџенског порцелана.[9]

Хемија уреди

Нотација уреди

Хемијска формула за каолинит која се користи у минералогији је Al
2Si
2O
5(OH)
4,[3] међутим, у керамичким апликацијама формула се обично пише у виду оксида, тако да је формула за каолинит Al
2O
3·2SiO
2·2H2O.[10]

Структура уреди

 
Структура каолинита, која показује међуслојне водоничне везе

У поређењу са другим минералима глине, каолинит је хемијски и структурно једноставан. Описан је као минерал глине 1:1 или TO јер се његови кристали састоје од наслаганих TO равни. Свака TO раван се састоји од тетраедарске (T) плоче састављене од јона силицијума и кисеоника везаних за октаедарску (O) раван састављену од кисеоника, алуминијума и хидроксилних јона. T раван је тако названа јер је сваки јон силицијума окружен са четири јона кисеоника који формирају тетраедар. O раван је тако названа јер је сваки алуминијумски јон окружен са шест кисеоникових или хидроксилних јона распоређених на угловима октаедра. Две равни у сваком слоју су снажно повезане заједно преко заједничких јона кисеоника, док су слојеви повезани водоничном везом између кисеоника на спољној страни T равни једног слоја и хидроксила на спољној страни O равни следећег слоја.[11]

  •  
    Поглед на структуру тетраедарске (T) равни каолинита
  •  
    Поглед на структуру октаедарске (O) равни каолинита
  •  
    Кристална структура каолинита гледано дуж слојева

Слој каолинита нема нето електрични набој и стога нема великих катјона (као што су калцијум, натријум или калијум) између слојева као код већине других минерала глине. Ово објашњава релативно низак капацитет измене јона каолинита. Блиска водонична веза између слојева такође спречава молекуле воде да се инфилтрирају између слојева, објашњавајући својство каолинита који не бубри.[11]

Када се навлаже, ситни плочасти кристали каолинита добијају слој молекула воде који узрокује да се кристали приањају један за другог и дају каолинској глини кохезивност. Везе су довољно слабе да омогуће да плоче клизе једна поред друге када се глина обликује, али довољно јаке да држе плоче на месту и омогућавају обликованој глини да задржи свој облик. Када се глина осуши, већина молекула воде се уклања, а плоче се везују водоничним везама директно једна за другу, тако да је осушена глина крута, али још увек крхка. Ако се глина поново навлажи, поново ће постати пластична.[12]

Структурне трансформације уреди

Каолинитне групе глине пролазе кроз низ фазних трансформација након термичке обраде на ваздуху под атмосферским притиском.

Млевење уреди

Високоенергетско млевење каолинита доводи до формирања механохемијски аморфизоване фазе сличне метакаолину, иако су својства ове чврсте супстанце прилично различита.[13] Високоенергетски процес млевења је веома неефикасан и троши велику количину енергије.[14]

Сушење уреди

Испод 100 °C (212 °F), излагање сувом ваздуху ће полако уклонити течну воду из каолина. Крајње стање за ову трансформацију се назива „кожно сув” материјал. Између 100 °C и око 550 °C (1.022 °F), свака преостала течна вода се избацује из каолинита. Крајње стање за ову трансформацију се назива „коштано сув” материјал. У овом температурном опсегу, избацивање воде је реверзибилно: ако је каолин изложен течној води, он ће је поново апсорбовати и распасти се у свој фини облик честица. Накнадне трансформације нису реверзибилне и представљају трајне хемијске промене.

Метакаолин уреди

Ендотермна дехидрација каолинита почиње на 550–600 °C стварајући неуређени метакаолин, али континуирани хидроксилни губитак се примећује до 900 °C (1.650 °F).[15] Иако је историјски постојало много неслагања око природе фазе метакаолина, опсежна истраживања су довела до општег консензуса да метакаолин није једноставна мешавина аморфног силицијум диоксида (SiO
2) и алумине (Al
2O
3), већ сложена аморфна структура која задржава неки даљи поредак (мада не стриктно кристалан) због слагања својих хексагоналних слојева.[15]

 

Појава уреди

Каолинит је један од најчешћих минерала; копа се, као каолин, у Малезији, Пакистану, Вијетнаму, Бразилу, Бугарској, Бангладешу, Француској, Уједињеном Краљевству, Ирану, Немачкој, Индији, Аустралији, Јужној Кореји, Народној Републици Кини, Чешкој, Шпанији, Јужној Африка, Танзанији и Сједињеним Државама.[1]

Плаштови од каолинитног сапролита су уобичајени у западној и северној Европи. Старост ових слојева се креће од мезозоика до раног кенозоика.[16]

 
Музеј Херцеговине, Требиње

Каолинитна глина се налази у изобиљу у земљиштима која су настала хемијским трошењем стена у врућој, влажној клими - на пример у областима тропских кишних шума. Упоређујући земљиште дуж градијента према прогресивно хладнијим или сушнијим климама, удео каолинита се смањује, док се удео других минерала глине као што су илит (у хладнијим климама) или смектит (у сушнијим климама) повећава. Такве климатски повезане разлике у садржају минерала глине често се користе да би се извели закључци о променама климе у геолошкој прошлости, где су древна тла била закопана и очувана.[17]

У систему класификације Националног института за агрономске студије у Белгијском Конгу (франц. Institut National pour l'Étude Agronomique au Congo Belge, INEAC), земљишта у којима је фракција глине претежно каолинит називају се каолисол (од каолин и земља).[18]

У САД, главна налазишта каолина налазе се у централној Џорџији, на делу линије пада Атлантске обале између Огасте и Мејкона. Ова област од тринаест округа назива се појасом „белог злата“; Сандерсвил је познат као „Каолинска престоница света“ због обиља каолина.[19][20][21] У касним 1800-им, активна индустрија површинског копања каолина постојала је у крајњем југоисточном углу Пенсилваније, у близини градова Ланденберг и Каолин, и у данашњем резервату Вајт Клеј Крик. Производ је довожен железницом у Њуарк, Делавер, на линији Њуарк-Померој, дуж које се и данас могу видети многи отворени рудници глине. Наслаге су настале између касне креде и раног палеогена, пре око 100 до 45 милиона година, у седиментима који потичу од истрошених магматских и метакаолинских стена.[8] Производња каолина у САД током 2011. године износила је 5,5 милиона тона.[22]

Током палеоцен-еоценског термалног максимума седименти депоновани у области Есплугафреда у Шпанији обогаћени су каолинитом из детритног извора услед денудације.[23]

Извори уреди

  1. ^ а б Kaolinite, Mindat.org, Приступљено 5. 8. 2009 
  2. ^ Kaolinite Mineral Data, WebMineral.com, Приступљено 5. 8. 2009 
  3. ^ а б Anthony JW, Bideaux RA, Bladh KW, et al., ур. (1995). „Kaolinite” (PDF). Handbook of Mineralogy: Silica, silicates. Tucson, Ariz.: Mineral Data Publishing. ISBN 9780962209734. OCLC 928816381. 
  4. ^ Lide David R., ур. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0487-3. 
  5. ^ Susan Budavari, ур. (2001). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13th изд.). Merck Publishing. ISBN 0911910131. 
  6. ^ Deer WA, Howie RA, Zussman J (1992). An Introduction to the Rock-forming Minerals (2nd изд.). Harlow: Longman. ISBN 9780470218099. 
  7. ^ Pohl, Walter L. (2011). Economic geology: principles and practice: metals, minerals, coal and hydrocarbons – introduction to formation and sustainable exploitation of mineral deposits. Chichester, West Sussex: Wiley-Blackwell. стр. 331. ISBN 9781444336627. 
  8. ^ а б Schroeder PA (31. 7. 2018). „Kaolin”. New Georgia Encyclopedia (online). Архивирано из оригинала 11. 10. 2012. г. Приступљено 14. 3. 2019. 
  9. ^ Harper, Douglas. „kaolin”. Online Etymology Dictionary. 
  10. ^ Perry DL (2011). Handbook of Inorganic Compounds (2nd изд.). Boca Raton: Taylor & Francis. ISBN 9781439814611. OCLC 587104373. 
  11. ^ а б Nesse, William D. (2000). Introduction to mineralogy. New York: Oxford University Press. стр. 254–255. ISBN 9780195106916. 
  12. ^ Breuer, Stephen (јул 2012). „The chemistry of pottery” (PDF). Education in Chemistry: 17—20. Приступљено 8. 12. 2020. 
  13. ^ Kasa E, Szabados M, Baan K, Konya Z, Kukovecz A, Kutus B, Palinko I, Sipos P (2021). „The dissolution kinetics of raw and mechanochemically treated kaolinites in industrial spent liquor – The effect of the physico-chemical properties of the solids”. Appl. Clay Sci. 203: 105994. doi:10.1016/j.clay.2021.105994  . 
  14. ^ Baláž, Peter (2008). „High-Energy Milling”. Mechanochemistry in Nanoscience and Minerals Engineering: 103—132. ISBN 978-3-540-74854-0. doi:10.1007/978-3-540-74855-7_2. 
  15. ^ а б Bellotto M, Gualtieri A, Artioli G, et al. (1995). „Kinetic study of the kaolinite-mullite reaction sequence. Part I: kaolinite dehydroxylation”. Phys. Chem. Miner. 22 (4): 207—214. Bibcode:1995PCM....22..207B. S2CID 95897543. doi:10.1007/BF00202253. 
  16. ^ Migoń P, Lidmar-Bergström K (2002). „Deep weathering through time in central and northwestern Europe: problems of dating and interpretation of geological record”. Catena. 49 (1–2): 25—40. doi:10.1016/S0341-8162(02)00015-2. 
  17. ^ Girard, Jean-Pierre; Freyssinet, Philippe; Chazot, Gilles (2000-02-01). „Unraveling climatic changes from intraprofile variation in oxygen and hydrogen isotopic composition of goethite and kaolinite in laterites: an integrated study from Yaou, French Guiana”. Geochimica et Cosmochimica Acta (на језику: енглески). 64 (3): 409—426. Bibcode:2000GeCoA..64..409G. ISSN 0016-7037. doi:10.1016/S0016-7037(99)00299-9. 
  18. ^ Young, Anthony (1980). Tropical soils and soil survey. Cambridge Geographical Studies. 9. CUP Archive. стр. 132. ISBN 9780521297684. 
  19. ^ „Kaolin Capital of the World”. City of Sandersville, GA. Приступљено 27. 8. 2018. 
  20. ^ Reece C. „Making Peace With the Age-Old Practice of Eating White Dirt”. The Bitter Southerner. Приступљено 27. 8. 2018. 
  21. ^ Smothers, Ronald (12. 12. 1987). „White George clay turns into cash”. The New York Times. Приступљено 19. 1. 2021. 
  22. ^ Virta R (2012). Mineral Commodity Summaries (PDF) (Технички извештај). U.S. Geological Survey. стр. 44—45. 
  23. ^ Adatte T, Khozyem H, Spangenberg JE, et al. (2014). „Response of terrestrial environment to the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM), new insights from India and NE Spain”. Rendiconti Online della Società Geologica Italiana. 31: 5—6. doi:10.3301/ROL.2014.17. 

Литература уреди

Спољашње везе уреди

 
Каолинит на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Каолинит&oldid=27549897”