Kaolinit

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Kaolinit
Opšte informacije
KategorijaFilosilikati
Kaolinitno-serpentinska grupa
FormulaAl
2(OH)
4Si
2O
5
Struncova klasifikacija9.ED.05
Kristalne sistemeTriklinične
Kristalna klasaPidijalna (1)
(isti H-M simbol)
Prostorna grupaP1
Jedinična ćelijaa = 5,13 Å, b = 8,89 Å
c = 7,25 Å; α = 90°
β = 104,5°, γ = 89,8°; Z = 2
Identifikacija
BojaBeo do kremastog, ponekad crvenih, plavih ili smeđih nijansi usled nečistoća i bledožut; takođe često obojen raznim nijansama, pri čemu su tamne i braon boje uobičajene.
Kristalni habitusRetko kao kristali, tanke ploče ili naslagane; češće kao mikroskopske pseudoheksagonalne ploče i nakupine ploča, agregirane u kompaktne, glinene mase
CepljivostPerfektan na {001}
ČvrstinaFleksibilan, ali neelastičan
Tvrdoća po Mosu2–2.5
SjajnostBiserni do mutno zemljanog
OgrebBeo
Specifična težina2,16–2,68
Optičke osobineBiaksijalan (–)
Indeks prelamanjanα = 1,553–1,565,
nβ = 1,559–1,569,
nγ = 1,569–1,570
2V ugaoIzmeren: 24° do 50°, Proračunat: 44°
Reference[1][2][3]

Kaolinit je mineral gline sa opštom molekulskom formulom: Al2Si2O5(OH)4.[4][5] Spada u grupu aluminosilikata. U sebi sadrži 39,5% Al2O3, 46,5% SiO2 i 14% H2O. Poznat je i pod nazivom kineska glina. Velike količine kaolinita poseduju: Brazil, Kina, Francuska, Nemačka, Engleska, Indija, Australija i Japan. Koristi se u keramici, kozmetici, za proizvodnju papira i kao aditiv za hranu. Sastojak je mnogih vrsta glina.

To je važan industrijski mineral. To je slojeviti silikatni mineral, sa jednim tetraedarskim slojem silicijum dioksida (SiO
4) povezan preko atoma kiseonika za jednom oktaedarskom ravni glinice (AlO
6).[6] Stene koje su bogate kaolinitom poznate su kao kaolin ili porculanska glina.[7]

Naziv kaolin potiče od Gaolinga (), kineskog sela u blizini Đingdedžena u jugoistočnoj kineskoj provinciji Đangsi.[8] Naziv je u engleski ušao 1727. godine iz francuske verzije reči: kaolin, nakon izveštaja Fransoe Gzavjea Dentrekola o izradi đingdedženskog porcelana.[9]

Hemija[uredi | uredi izvor]

Notacija[uredi | uredi izvor]

Hemijska formula za kaolinit koja se koristi u mineralogiji je Al
2Si
2O
5(OH)
4,[3] međutim, u keramičkim aplikacijama formula se obično piše u vidu oksida, tako da je formula za kaolinit Al
2O
3·2SiO
2·2H2O.[10]

Struktura[uredi | uredi izvor]

Struktura kaolinita, koja pokazuje međuslojne vodonične veze

U poređenju sa drugim mineralima gline, kaolinit je hemijski i strukturno jednostavan. Opisan je kao mineral gline 1:1 ili TO jer se njegovi kristali sastoje od naslaganih TO ravni. Svaka TO ravan se sastoji od tetraedarske (T) ploče sastavljene od jona silicijuma i kiseonika vezanih za oktaedarsku (O) ravan sastavljenu od kiseonika, aluminijuma i hidroksilnih jona. T ravan je tako nazvana jer je svaki jon silicijuma okružen sa četiri jona kiseonika koji formiraju tetraedar. O ravan je tako nazvana jer je svaki aluminijumski jon okružen sa šest kiseonikovih ili hidroksilnih jona raspoređenih na uglovima oktaedra. Dve ravni u svakom sloju su snažno povezane zajedno preko zajedničkih jona kiseonika, dok su slojevi povezani vodoničnom vezom između kiseonika na spoljnoj strani T ravni jednog sloja i hidroksila na spoljnoj strani O ravni sledećeg sloja.[11]

  • Pogled na strukturu tetraedarske (T) ravni kaolinita
    Pogled na strukturu tetraedarske (T) ravni kaolinita
  • Pogled na strukturu oktaedarske (O) ravni kaolinita
    Pogled na strukturu oktaedarske (O) ravni kaolinita
  • Kristalna struktura kaolinita gledano duž slojeva
    Kristalna struktura kaolinita gledano duž slojeva

Sloj kaolinita nema neto električni naboj i stoga nema velikih katjona (kao što su kalcijum, natrijum ili kalijum) između slojeva kao kod većine drugih minerala gline. Ovo objašnjava relativno nizak kapacitet izmene jona kaolinita. Bliska vodonična veza između slojeva takođe sprečava molekule vode da se infiltriraju između slojeva, objašnjavajući svojstvo kaolinita koji ne bubri.[11]

Kada se navlaže, sitni pločasti kristali kaolinita dobijaju sloj molekula vode koji uzrokuje da se kristali prianjaju jedan za drugog i daju kaolinskoj glini kohezivnost. Veze su dovoljno slabe da omoguće da ploče klize jedna pored druge kada se glina oblikuje, ali dovoljno jake da drže ploče na mestu i omogućavaju oblikovanoj glini da zadrži svoj oblik. Kada se glina osuši, većina molekula vode se uklanja, a ploče se vezuju vodoničnim vezama direktno jedna za drugu, tako da je osušena glina kruta, ali još uvek krhka. Ako se glina ponovo navlaži, ponovo će postati plastična.[12]

Strukturne transformacije[uredi | uredi izvor]

Kaolinitne grupe gline prolaze kroz niz faznih transformacija nakon termičke obrade na vazduhu pod atmosferskim pritiskom.

Mlevenje[uredi | uredi izvor]

Visokoenergetsko mlevenje kaolinita dovodi do formiranja mehanohemijski amorfizovane faze slične metakaolinu, iako su svojstva ove čvrste supstance prilično različita.[13] Visokoenergetski proces mlevenja je veoma neefikasan i troši veliku količinu energije.[14]

Sušenje[uredi | uredi izvor]

Ispod 100 °C (212 °F), izlaganje suvom vazduhu će polako ukloniti tečnu vodu iz kaolina. Krajnje stanje za ovu transformaciju se naziva „kožno suv” materijal. Između 100 °C i oko 550 °C (1.022 °F), svaka preostala tečna voda se izbacuje iz kaolinita. Krajnje stanje za ovu transformaciju se naziva „koštano suv” materijal. U ovom temperaturnom opsegu, izbacivanje vode je reverzibilno: ako je kaolin izložen tečnoj vodi, on će je ponovo apsorbovati i raspasti se u svoj fini oblik čestica. Naknadne transformacije nisu reverzibilne i predstavljaju trajne hemijske promene.

Metakaolin[uredi | uredi izvor]

Endotermna dehidracija kaolinita počinje na 550–600 °C stvarajući neuređeni metakaolin, ali kontinuirani hidroksilni gubitak se primećuje do 900 °C (1.650 °F).[15] Iako je istorijski postojalo mnogo neslaganja oko prirode faze metakaolina, opsežna istraživanja su dovela do opšteg konsenzusa da metakaolin nije jednostavna mešavina amorfnog silicijum dioksida (SiO
2) i alumine (Al
2O
3), već složena amorfna struktura koja zadržava neki dalji poredak (mada ne striktno kristalan) zbog slaganja svojih heksagonalnih slojeva.[15]

Pojava[uredi | uredi izvor]

Kaolinit je jedan od najčešćih minerala; kopa se, kao kaolin, u Maleziji, Pakistanu, Vijetnamu, Brazilu, Bugarskoj, Bangladešu, Francuskoj, Ujedinjenom Kraljevstvu, Iranu, Nemačkoj, Indiji, Australiji, Južnoj Koreji, Narodnoj Republici Kini, Češkoj, Španiji, Južnoj Afrika, Tanzaniji i Sjedinjenim Državama.[1]

Plaštovi od kaolinitnog saprolita su uobičajeni u zapadnoj i severnoj Evropi. Starost ovih slojeva se kreće od mezozoika do ranog kenozoika.[16]

Muzej Hercegovine, Trebinje

Kaolinitna glina se nalazi u izobilju u zemljištima koja su nastala hemijskim trošenjem stena u vrućoj, vlažnoj klimi - na primer u oblastima tropskih kišnih šuma. Upoređujući zemljište duž gradijenta prema progresivno hladnijim ili sušnijim klimama, udeo kaolinita se smanjuje, dok se udeo drugih minerala gline kao što su ilit (u hladnijim klimama) ili smektit (u sušnijim klimama) povećava. Takve klimatski povezane razlike u sadržaju minerala gline često se koriste da bi se izveli zaključci o promenama klime u geološkoj prošlosti, gde su drevna tla bila zakopana i očuvana.[17]

U sistemu klasifikacije Nacionalnog instituta za agronomske studije u Belgijskom Kongu (franc. Institut National pour l'Étude Agronomique au Congo Belge, INEAC), zemljišta u kojima je frakcija gline pretežno kaolinit nazivaju se kaolisol (od kaolin i zemlja).[18]

U SAD, glavna nalazišta kaolina nalaze se u centralnoj Džordžiji, na delu linije pada Atlantske obale između Ogaste i Mejkona. Ova oblast od trinaest okruga naziva se pojasom „belog zlata“; Sandersvil je poznat kao „Kaolinska prestonica sveta“ zbog obilja kaolina.[19][20][21] U kasnim 1800-im, aktivna industrija površinskog kopanja kaolina postojala je u krajnjem jugoistočnom uglu Pensilvanije, u blizini gradova Landenberg i Kaolin, i u današnjem rezervatu Vajt Klej Krik. Proizvod je dovožen železnicom u Njuark, Delaver, na liniji Njuark-Pomeroj, duž koje se i danas mogu videti mnogi otvoreni rudnici gline. Naslage su nastale između kasne krede i ranog paleogena, pre oko 100 do 45 miliona godina, u sedimentima koji potiču od istrošenih magmatskih i metakaolinskih stena.[8] Proizvodnja kaolina u SAD tokom 2011. godine iznosila je 5,5 miliona tona.[22]

Tokom paleocen-eocenskog termalnog maksimuma sedimenti deponovani u oblasti Esplugafreda u Španiji obogaćeni su kaolinitom iz detritnog izvora usled denudacije.[23]

Izvori[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b Kaolinite, Mindat.org, Pristupljeno 5. 8. 2009 
  2. ^ Kaolinite Mineral Data, WebMineral.com, Pristupljeno 5. 8. 2009 
  3. ^ a b 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, ur. (2001). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13th izd.). Merck Publishing. ISBN 0911910131. 
  6. ^ Deer WA, Howie RA, Zussman J (1992). An Introduction to the Rock-forming Minerals (2nd izd.). 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. str. 331. ISBN 9781444336627. 
  8. ^ a b Schroeder PA (31. 7. 2018). „Kaolin”. New Georgia Encyclopedia (online). Arhivirano iz originala 11. 10. 2012. g. Pristupljeno 14. 3. 2019. 
  9. ^ Harper, Douglas. „kaolin”. Online Etymology Dictionary. 
  10. ^ Perry DL (2011). Handbook of Inorganic Compounds (2nd izd.). Boca Raton: Taylor & Francis. ISBN 9781439814611. OCLC 587104373. 
  11. ^ a b Nesse, William D. (2000). Introduction to mineralogy. New York: Oxford University Press. str. 254–255. ISBN 9780195106916. 
  12. ^ Breuer, Stephen (jul 2012). „The chemistry of pottery” (PDF). Education in Chemistry: 17—20. Pristupljeno 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 Slobodan pristup. 
  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. ^ a b 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 (na jeziku: engleski). 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. str. 132. ISBN 9780521297684. 
  19. ^ „Kaolin Capital of the World”. City of Sandersville, GA. Pristupljeno 27. 8. 2018. 
  20. ^ Reece C. „Making Peace With the Age-Old Practice of Eating White Dirt”. The Bitter Southerner. Pristupljeno 27. 8. 2018. 
  21. ^ Smothers, Ronald (12. 12. 1987). „White George clay turns into cash”. The New York Times. Pristupljeno 19. 1. 2021. 
  22. ^ Virta R (2012). Mineral Commodity Summaries (PDF) (Tehnički izveštaj). U.S. Geological Survey. str. 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. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Kaolinit na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Каолинит&oldid=27549897”