معادن الطين هي فلوسيليكات مائية من الألومنيوم ، وأحيانًا تحتوي على شوائب مختلفة من الحديد ، والمغنيسيوم ، والفلزات القلوية والقلوية ، بالإضافة إلى الكاتيونات الأخرى الموجودة على بعض الأسطح الكوكبية أو بالقرب منها.
تتشكل في وجود الماء ، وبمجرد أن كانت مهمة لظهور الحياة ، لأن العديد من نظريات التولد الأحيائي تأخذ في الاعتبار دورها في هذه العملية. إنها مكونات مهمة للتربة وكانت مفيدة للبشر منذ العصور القديمة في الزراعة والإنتاج.
التعليم
يشكل الطين صفائح سداسية مسطحة تشبه الميكا. معادن الطين هي منتجات التجوية الشائعة (بما في ذلك تجوية الفلسبار) ومنتجات درجة الحرارة المنخفضة للتغير الحراري المائي. وهي شائعة جدًا في التربة ، وفي الصخور الرسوبية ذات الحبيبات الدقيقة مثل العلماء ، والأحجار الطينية ، والأحجار الطميية ، وكذلك في العلماء والفيتاميات المتحولة الدقيقة.
الخصائص
معادن الطين ، كقاعدة عامة (ولكن ليس بالضرورة) ، حبيبات متناهية الصغر. يُعتقد عمومًا أن حجمها أقل من 2 ميكرومتر في التصنيف القياسي لأحجام الجسيمات ، لذلك قد تكون هناك حاجة إلى طرق تحليلية خاصة لتحديدها ودراستها. يشمل ذلك حيود الأشعة السينية ، وطرق حيود الإلكترون ، وطرق التحليل الطيفي المتنوعة مثل مطيافية موسباور ، وطيف الأشعة تحت الحمراء ، وطيف رامان ، و SEM-EDS ، أو عمليات المعادن الآلية. يمكن استكمال هذه الطرق من خلال المجهر الضوئي المستقطب ، وهي تقنية تقليدية تحدد الظواهر الأساسية أو العلاقات البترولية.
التوزيع
نظرًا للحاجة إلى الماء ، فإن معادن الطين نادرة نسبيًا في النظام الشمسي ، على الرغم من أنها منتشرة على الأرض ، حيث يتفاعل الماء مع المعادن والمواد العضوية الأخرى. كما تم اكتشافها في عدة أماكن على كوكب المريخ. أكد التحليل الطيفي وجوده على الكويكبات والكواكب ، بما في ذلك الكوكب القزم سيريس وتمبل 1 ، وكذلك قمر المشتري أوروبا.
التصنيف
يتم تضمين معادن الطين الرئيسية في المجموعات التالية:
- مجموعة الكاولين ، والتي تشمل المعادن الكاولينيت ، ديكيت ، هالويسيت والنكريت (الأشكال المتعددة Al2Si2O5 (OH) 4). تتضمن بعض المصادر مجموعة الكاولينيت-سربنتين بسبب التشابه البنيوي (Bailey 1980).
- مجموعة smectite تحتوي على smectites ثنائية السطحية ، مثل montmorillonite ، nontronite و beidellite ، smectites ثلاثية السطوح ، على سبيل المثال ، saponite. في عام 2013 ، وجدت الاختبارات التحليلية التي أجرتها المركبة Curiosity نتائج متسقة مع وجود معادن طينية smectite على كوكب المريخ.
- مجموعة Illite ، والتي تشمل الميكا الطينية. عيليت هو المعدن المشترك الوحيد لهذه المجموعة.
- تتضمن مجموعة الكلوريت مجموعة واسعة من المعادن المماثلة مع اختلاف كيميائي كبير.
الأنواع الأخرى
هناك أنواع أخرى من هذه المعادن مثل sepiolite أو attapulgite ، والطين ذو القنوات المائية الطويلة ، الداخلي في الهيكل. اختلافات الطين طبقة مختلطة ذات الصلة لمعظم المجموعات المذكورة أعلاه. يوصف الطلب بأنه ترتيب عشوائي أو منتظم ويتم وصفه أيضًا بمصطلح "Reichweit" ، والذي يعني باللغة الألمانية "النطاق" أو "التغطية". تستشهد المقالات الأدبية ، على سبيل المثال ، R1. يتم تضمين هذا النوع في فئة ISISIS. من ناحية أخرى ، يصف R0 الترتيب العشوائي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمرء أيضًا العثور على أنواع أخرى ممتدة من الطلبات (R3 ، إلخ). غالبًا ما تحصل معادن الطين المختلطة من الطين ، وهي الأنواع المثالية من R1 ، على أسمائها الخاصة. يُعرف الكلوريت-سمكتايت بأمر R1 باسم corrensite ، R1-illite-smectite-rectorite.
تاريخ الدراسة
أصبحت معرفة طبيعة الطين أكثر قابلية للفهم في ثلاثينيات القرن العشرين مع تطور تقنيات حيود الأشعة السينية اللازمة لتحليل الطبيعة الجزيئية لجزيئات الطين. ظهر توحيد المصطلحات أيضًا خلال هذه الفترة مع إيلاء اهتمام خاص لكلمات مماثلة ، مما أدى إلى الارتباك ، مثل ورقة ومستوى.
وتتميز معادن الطين ، مثلها مثل جميع الصفائح المعدنية ، بطبقات ثنائية الأبعاد من SiO4 رباعي الأضلاع و / أو AlO4 الثماني. تحتوي كتل الصفيحة على التركيب الكيميائي (Al ، Si) 3O4. يشترك كل رابع رباعي سليكون في 3 ذرات أكسجين في ذروته مع رباعيات أخرى ، مما يشكل شبكة سداسية في بعدين. ولا تتم مشاركة الرأس الرابع مع رباعي الأسطح آخر ، وجميع "رباعي الأسطح" "نقطة" في نفس الاتجاه. توجد جميع القمم غير المنفصلة على جانب واحد من الورقة.
هيكل
في الصلصال ، يتم ربط صفائح رباعي السطوح دائمًا بألواح ثماني السطوح ، تتكون من الكاتيونات الصغيرة ، مثل الألومنيوم أو المغنيسيوم ، ويتم تنسيقها بواسطة ست ذرات أكسجين. تشكل القمة غير المشكلة لورقة رباعي السطوح أيضًا جزءًا من جانب واحد من السطحية ، لكن ذرة أكسجين إضافية تقع فوق الفجوة في لوح رباعي السطوح في وسط رباعي الأسطح. ترتبط ذرة الأكسجين هذه بذرة هيدروجين تشكل مجموعة OH في البنية الطينية.
يمكن تقسيم الصلصال إلى فئات حسب طريقة تعبئة صفائح رباعي السطوح وثماني السطوح في طبقات. إذا كان هناك في كل طبقة مجموعة واحدة رباعية السطوح ومجموعة واحدة ثمانية السطوح ، فإنها تنتمي إلى فئة 1: 1. يوجد بديل ، يُعرف بالطين 2: 1 ، وله لوحان رباعي السطوح مع قمة غير مقسمة لكل منهما ، موجهان تجاه بعضهما البعض ويشكلان كل جانب من الورقة المثمنة.
يتطلب الاتصال بين صفائح رباعي السطوح وثماني السطوح أن تصبح صفائح رباعي السطوح مموجة أو ملتوية ، مما يتسبب في تشويه ثنائي المصفوفة للمصفوفة السداسية ، ويتم محاذاة صفائح الثماني السطحية. هذا يقلل من تشويه التكافؤ الكلي للبلورات.
اعتمادًا على تكوين صفائح رباعي السطوح وثماني السطوح ، لن يكون للطبقة شحنة أو سيكون لها سلبي. إذا تم شحن الطبقات ، تتم موازنة هذه الشحنة بواسطة الكاتيونات البينية ، مثل Na + أو K +. في كل حالة ، قد تحتوي الطبقة الوسيطة أيضًا على الماء. يتكون الهيكل البلوري من كومة طبقات تقع بين طبقات أخرى.
"كيمياء الطين"
نظرًا لأن معظم الصلصال مصنوع من المعادن ، فلديها توافق حيوي مرتفع وخصائص بيولوجية مثيرة للاهتمام. نظرًا لشكل القرص والأسطح المشحونة ، يتفاعل الطين مع عدد من الجزيئات الضخمة من المواد مثل البروتين والبوليمرات والحمض النووي وما إلى ذلك. وتشمل بعض استخدامات الطين توصيل الأدوية وهندسة الأنسجة والطباعة الحيوية.
كيمياء الطين هو نظام تطبيقي للكيمياء يدرس الهياكل الكيميائية وخصائص وتفاعلات الطين ، بالإضافة إلى هيكل وخصائص المعادن الطينية. هذا مجال متعدد التخصصات ، بما في ذلك المفاهيم والمعرفة من الكيمياء غير العضوية والهيكلية ، الكيمياء الفيزيائية ، كيمياء المواد ، الكيمياء التحليلية ، الكيمياء العضوية ، علم المعادن ، الجيولوجيا وغيرها.
تعتبر دراسة كيمياء (وفيزياء) الطين وهيكل معادن الطين ذات أهمية أكاديمية وصناعية كبيرة ، لأنها من بين المعادن الصناعية الأكثر استخدامًا المستخدمة كمواد خام (السيراميك ، وما إلى ذلك) ، الممتزات ، المحفزات ، إلخ.
