Kleimineralen zijn waterige aluminiumsilicaten, soms met verschillende onzuiverheden van ijzer, magnesium, alkali- en aardalkalimetalen, evenals andere kationen die op of nabij sommige planetaire oppervlakken worden aangetroffen.
Ze worden gevormd in de aanwezigheid van water, en ooit waren ze belangrijk voor het ontstaan van leven, omdat veel theorieën over abiogenese rekening houden met hun rol in dit proces. Ze zijn belangrijke componenten van de bodem en zijn al sinds mensenheugenis nuttig voor de landbouw en productie.
Onderwijs
Kleien vormen platte zeshoekige vellen vergelijkbaar met mica. Kleimineralen zijn veelvoorkomende verweringsproducten (inclusief verwering van veldspaat) en producten met lage temperatuur van hydrothermale verandering. Ze komen veel voor in bodems, in fijnkorrelige sedimentaire gesteenten zoals leisteen, mudstones en siltstones, maar ook in fijnkorrelige metamorfe leisteen en phyllites.
Kenmerken
Kleimineralen zijn in de regel (maar niet noodzakelijk) ultrafijnkorrelig. Algemeen wordt aangenomen dat ze een grootte hebben van minder dan 2 micrometer in de standaardclassificatie van deeltjesgroottes, dus er kunnen speciale analytische methoden nodig zijn om ze te identificeren en te bestuderen. Deze omvatten röntgendiffractie, elektrondiffractiemethoden, verschillende spectroscopische methoden zoals Mössbauer-spectroscopie, infraroodspectroscopie, Raman-spectroscopie en SEM-EDS, of geautomatiseerde mineralogieprocessen. Deze methoden kunnen worden aangevuld met gepolariseerde lichtmicroscopie, een traditionele techniek die fundamentele fenomenen of petrologische relaties vaststelt.
Distributie
Gezien de behoefte aan water zijn kleimineralen relatief zeldzaam in het zonnestelsel, hoewel ze wijdverbreid zijn op aarde, waar water in wisselwerking staat met andere mineralen en organisch materiaal. Ze zijn ook op verschillende plaatsen op Mars ontdekt. Spectrografie bevestigde hun aanwezigheid op asteroïden en planetoïden, waaronder de dwergplaneet Ceres en Tempel 1, evenals op de maan van Jupiter Europe.
Classificatie
De belangrijkste kleimineralen zijn opgenomen in de volgende clusters:
- De kaoliengroep, waaronder de mineralen kaoliniet, dikkit, halloysite en nakrit (polymorfen Al2Si2O5 (OH) 4). Sommige bronnen omvatten de kaoliniet-serpentinegroep vanwege structurele overeenkomsten (Bailey 1980).
- Een smectietgroep die dioctahedrale smectieten omvat, zoals montmorilloniet, niet -roniet en beidelliet, en trioctahedrale smectieten, bijvoorbeeld saponiet. In 2013 vonden analytische tests van de Curiosity-rover resultaten die consistent waren met de aanwezigheid van smectietkleimineralen op de planeet Mars.
- Illite groep, waaronder kleimica. Illit is het enige veel voorkomende mineraal van deze groep.
- De chlorietgroep omvat een breed scala aan vergelijkbare mineralen met aanzienlijke chemische variatie.
Andere soorten
Er zijn andere soorten van deze mineralen zoals sepioliet of attapulgiet, klei met lange waterkanalen, intern van structuur. Klei-variaties met gemengde lagen zijn relevant voor de meeste van de bovengenoemde groepen. Bestellen wordt beschreven als willekeurige of reguliere volgorde en wordt verder beschreven door de term "Reichweit", wat in het Duits "bereik" of "dekking" betekent. Literaire artikelen verwijzen bijvoorbeeld naar de geordende illiet-smectiet R1. Dit type is opgenomen in de ISISIS-categorie. R0 daarentegen beschrijft willekeurige volgorde. Naast hen zijn er ook andere uitgebreide soorten bestellingen (R3, enz.). Klei gemengde kleimineralen, de perfecte soorten R1, krijgen vaak hun eigen naam. R1-bestelde chloriet-smectiet staat bekend als corrensite, R1-illite-smectite-rectorite.
Bestudeer geschiedenis
Kennis van de aard van klei werd in de jaren dertig begrijpelijker met de ontwikkeling van röntgendiffractietechnologieën die nodig zijn voor de analyse van de moleculaire aard van kleideeltjes. Ook de standaardisatie van terminologie kwam in deze periode naar voren met bijzondere aandacht voor gelijkaardige woorden, wat tot verwarring leidde, zoals een laken en een vliegtuig.
Zoals alle phyllosilicaten, worden kleimineralen gekenmerkt door tweedimensionale lagen van gehoekte SiO4-tetraëders en / of AlO4-octaëders. Bladblokken hebben de chemische samenstelling (Al, Si) 3O4. Elke siliciumtetraëder deelt 3 van zijn vertex-zuurstofatomen met andere tetraëders en vormt een hexagonaal rooster in twee dimensies. Het vierde hoekpunt wordt niet gedeeld met een andere tetraëder en alle tetraëders "wijzen" in dezelfde richting. Alle niet-gescheiden hoekpunten bevinden zich aan één kant van het vel.
Structuur
In kleien zijn tetraëdrische vellen altijd gebonden aan achtvlakkige vellen, gevormd uit kleine kationen, zoals aluminium of magnesium, en gecoördineerd door zes zuurstofatomen. De niet-gevormde top van de tetraëdrische plaat maakt ook deel uit van één zijde van de achtvlakkige, maar een extra zuurstofatoom bevindt zich boven de opening in de tetrahedrale plaat in het midden van de zes tetraëders. Dit zuurstofatoom is gebonden aan een waterstofatoom dat een OH-groep vormt in de kleistructuur.
Kleien kunnen worden onderverdeeld in categorieën, afhankelijk van de methode om tetraëdrische en achtvlakkige platen in lagen te verpakken. Als er in elke laag slechts één tetraëdrische en één octaëdrische groep is, behoort deze tot de 1: 1-categorie. Een alternatief, bekend als klei 2: 1, heeft twee tetraëdrische vellen met elk een ongedeelde top, naar elkaar gericht en elke zijde van het achthoekige vel vormend.
De verbinding tussen de viervlakkige en achtvlakkige platen vereist dat de viervlakkige plaat gegolfd of verdraaid wordt, waardoor de hexagonale matrix vervormd raakt en de achtvlakkige plaat wordt uitgelijnd. Dit minimaliseert de algehele valentie-vervorming van het kristalliet.
Afhankelijk van de samenstelling van de tetraëdrische en octaëdrische vellen heeft de laag geen lading of een negatief. Als de lagen zijn opgeladen, wordt deze lading gebalanceerd door tussenlaagkationen, zoals Na + of K +. In elk geval kan de tussenlaag ook water bevatten. De kristalstructuur is gevormd uit een stapel lagen die zich tussen andere lagen bevinden.
"Kleischemie"
Omdat de meeste kleien zijn gemaakt van mineralen, hebben ze een hoge biocompatibiliteit en interessante biologische eigenschappen. Vanwege de vorm van de schijf en geladen oppervlakken, werkt klei samen met een aantal macromoleculen van stoffen zoals eiwitten, polymeren, DNA, enz. Sommige toepassingen van de klei omvatten medicijnafgifte, weefselmanipulatie en bioprinting.
Kleischemie is een toegepaste scheikunde die de chemische structuren, eigenschappen en reacties van klei bestudeert, evenals de structuur en eigenschappen van kleimineralen. Dit is een interdisciplinair veld, inclusief concepten en kennis uit de anorganische en structurele chemie, fysische chemie, materiaalchemie, analytische chemie, organische chemie, mineralogie, geologie en andere.
De studie van de chemie (en fysica) van klei en de structuur van kleimineralen is van groot academisch en industrieel belang, aangezien ze behoren tot de meest gebruikte industriële mineralen die worden gebruikt als grondstoffen (keramiek, enz.), Adsorptiemiddelen, katalysatoren, enz.
