Kaolinit

Kaolinit
Ogólne i klasyfikacja
wzór chemiczny	Al 4 [(OH) 8 | Si 4 O 10 ]
Klasa minerałów (i prawdopodobnie dział)	Krzemiany i germaniany
Nr systemu do Strunza i do Dany	9.ED.05 ( 8. wydanie : VIII / H.23) 71.01.01.02
Podobne minerały	Dykit , nakryt , haloizyt , alofan , imogolite
Dane krystalograficzne
System kryształów	zobacz strukturę kryształu
Klasa kryształów ; symbol	zobacz strukturę kryształu
Grupa kosmiczna	zobacz strukturę kryształu
Parametry kratowe	zobacz strukturę kryształu
Jednostki formuły	Z  = 1
Częste kryształowe twarze	{001}
Twinning	bardzo rzadkie
Właściwości fizyczne
Twardość Mohsa	2 do 2,5
Gęstość (g / cm 3 )	zmierzone: 2,61 do 2,68; obliczono: 2,63
Łupliwość	całkowicie po {001}
Przerwa ; Wytrwałość	nierówny
kolor	biały, także z czerwonawym, brązowym lub niebieskim odcieniem
Kolor linii	Biały
przezroczystość	półprzezroczysty do nieprzezroczystego
połysk	ziemisty
Kryształowa optyka
Współczynniki załamania światła	n α  = 1,553 do 1,563 n β  = 1,559 do 1,569 n γ  = 1,560 do 1,570
Dwójłomność	8 = 0,007
Charakter optyczny	dwuosiowy negatyw
Kąt osi	2 V = 24 do 50 ° (zmierzone); 44 ° (obliczone)
Pleochroizm	bardzo słaby
Inne właściwości
Zachowanie chemiczne	nierozpuszczalny w kwasach
Cechy szczególne	odkształcalny plastycznie w wodzie

Mineralny kaolinit jest bardzo często występujący krzemian arkusz z grupy kaolinitu serpentyny z kompozycji chemicznej kryształu Al ₄ [(OH) ₈ | Si ₄ O ₁₀ ]. Jest typowym przedstawicielem dwuwarstwowych minerałów ilastych . Kaolinit krystalizuje w trójskośnym układzie kryształów i tworzy głównie liściaste, łuszczące się, ziemiste lub masywne agregaty, ale rzadko także pseudoheksagonalne kryształy o przeważającej białej barwie. Jednak ze względu na zanieczyszczenia jego kolor może również zmienić się na czerwony, brązowy lub niebieskawy. Jej kolor linia jest biały. Kaolinit może być stosowany jako kaolin do formowania skał .

Kaolinit ma twardość w skali Mohsa od 2 do 2,5 i gęstość od 2,61 do 2,68 g / cm³. W wodzie minerał odkształca się plastycznie .

Etymologia i historia

Nazwa kaolinit pochodzi od skalnego kaolinu , którego jest głównym składnikiem. Z kolei kaolin wywodzi się z pierwszego miejsca, w którym został znaleziony, czyli z chińskiego miejsca 高嶺 Gaoling (z chiń .: gāo lĭng = wysokie wzgórze).

Chociaż produkcja kamienia i gliny jest tak stara jak osiedlanie się ludzi, produkcja porcelany z kaolinitu i skalenia w prymitywnej formie prawdopodobnie nie miała miejsca w Chinach aż do VII wieku naszej ery .

Minerał ten był tam używany już 105 jako wypełniacz do produkcji papieru. 600 lat później był używany jako surowiec dla chińskiego przemysłu ceramicznego i porcelany w pobliżu wspomnianego wzgórza. Rozwój tego typu ceramiki szedł w parze z rozwojem pieców wysokotemperaturowych, które mogły zapewnić dostatecznie wysoką temperaturę 1450 ° C do zeszklenia kaolinitu i skalenia. Porcelana chińska była początkowo jednym z najważniejszych towarów handlowych między Europą a Chinami. Pierwsze w Europie złoże kaolinitu do produkcji porcelany jest eksploatowane w pobliżu Miśni już od 1707 roku .

Klasyfikacja

W międzyczasie przestarzała, ale wciąż w użyciu 8. edycja klasyfikacji minerałów według Strunza , kaolinit należał do klasy minerałów " krzemiany i germaniany ", a tam do działu " krzemiany warstwowe (krzemiany warstwowe) ", gdzie nadaje nazwa razem z dickite, halloysite-7Å i nakrit die Tworzy grupę kaolinitu VIII / H.23 .

Dziewiąta edycja mineralnej systematyki Strunza , która obowiązuje od 2001 roku i jest stosowana przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Mineralogiczne (IMA), przypisuje kaolinit do klasy „ krzemiany i germaniany ”, a tam do działu „krzemiany warstwowe”. Jednak dział ten jest dalej podzielony ze względu na rodzaj tworzenia warstw, tak że minerał, zgodnie z jego strukturą, można znaleźć w poddziale "Krzemiany warstwowe (krzemiany warstwowe) z warstwami kaolinitu, złożone z sieci czworościennych lub oktaedrycznych", gdzie wraz z dickite, nacrite i Odynit nazywany jest „grupą kaolinitu” z systemem nr. 9. formularze ED.05 .

Systematyka minerałów według Dany , stosowana głównie w świecie anglojęzycznym , zalicza kaolinit do klasy „krzemiany i germaniany”, a tam do „warstwowych minerałów krzemianowych”. Tutaj jest on razem z dickitem, nakrytem, haloizytem , endellitem i odynitem w „grupie kaolinitu” z układem nr. 71.01.01 można znaleźć w podrozdziale „ 71.01 Krzemiany warstwowe: Warstwy pierścieni sześcioczłonowych z warstwami 1: 1 ”.

Struktura krystaliczna

Struktura kaolinitu __ H der OH ^-   __ O ²⁻   __ Al ³⁺   __ Si ⁴⁺

Struktura krystaliczna kaolinitu składa się z warstwy czworościanu połączonej z warstwą ośmiościanu. Pierwsza składa się z czworościanów, które są połączone (polimeryzowane) za pomocą zasadowego tlenu i są zajęte wyłącznie przez krzem. Z drugiej strony warstwa ośmiościanu składa się z połączonych krawędziami ośmiościanów, które są zajmowane wyłącznie przez aluminium. Ta struktura, składająca się z warstw czworościanu i oktaedru, nazywana jest pakietem warstw 1: 1.

Kaolinit jest najpowszechniejszym minerałem z grupy kaolinitów. Dykit i nakrit są polytypes kaolinitu, co oznacza, że są one chemicznie identyczne kaolinit, a 1: 1 pakietów warstwy są ułożone w różnych stałych sekwencji.

Na przykład Dickit i Nakrit są politypami „dwuwarstwowymi”, to znaczy okresowość wzdłuż krystalograficznej osi c wynosi 2 razy 7 angstremów, co odpowiada dwóm pakietom warstw 1: 1. Halloizyt , znany również jako haloizyt 10 Å, jest uwodnionym kaolinitem, co oznacza, że ​​pomiędzy pakietami warstw 1: 1 znajduje się pakiet warstwy pośredniej cząsteczek wody. Mogą one opuszczać konstrukcję spontanicznie lub stopniowo poprzez ostrożne ogrzewanie, już w temperaturze pokojowej lub w warunkach próżni. Odwodniony haloizyt 10 Å jest również znany jako haloizyt 7 Å. Alofan i imogolite słabo uporządkowane, glinokrzemiany zawierające wodę.

Przemiany strukturalne

Struktura kaolinitu zmienia się w wyniku obróbki termicznej w powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym (kalcynacja). W temperaturze 550–600 ° C rozpoczyna się odwodnienie , w wyniku którego powstaje amorficzny metaolinit (również metakaolin ) o wzorze empirycznym Al ₂ Si ₂ O ₇ (wzór tlenkowy Al ₂ O ₃ · 2SiO ₂ ). Zaobserwowano dehydroksylację do 900 ° C. Faza ta nie jest prostą amorficzną mieszaniną SiO ₂ i Al ₂ O ₃ , ale większą amorficzną strukturą, która dzięki swoim heksagonalnym warstwom ma określony porządek, ale nie jest krystaliczna w ścisłym tego słowa znaczeniu:

${\ Displaystyle {\ ce {2 Al2Si2O5 (OH) 4 -> 2 Al2Si2O7 + 4 H2O}}}$

Dalsze ogrzewanie do temperatury 925–950 ° C powoduje powstanie spinelu glinowo-krzemowego o niskiej zawartości krzemu (Si ₃ Al ₄ O ₁₂ ), który jest czasami określany jako typ tlenku glinu γ:

${\ Displaystyle {\ ce {2 Al2Si2O7 -> Si3Al4O12 + SiO2}}}$

Po kalcynowaniu do 1050 ° C faza spinelowa jest przekształcana w mulit i krystobalit :

${\ Displaystyle {\ ce {3 Si3Al4O12 -> 2 Si2Al6O13 + 5 SiO2}}}$

Jak dotąd metaolinit jest znany tylko syntetycznie i został wykazany między innymi w eksperymentach spalania węgla oraz w ceramice. Uważa się jednak, że połączenie może powstać również w naturalnym otoczeniu.

Edukacja i lokalizacje

Kaolinit składa się z submikroskopijnych kryształów o liściastym pokroju (wyglądzie). Jest to przeważnie część tej mineralnej frakcji ilastej osadu, której z definicji przypisuje się średnicę ziarna mniejszą niż dwa mikrometry. Minerał ten jest wszechobecnym krzemianem glinu w glebach ciepłych, wilgotnych regionów i typowym produktem chemicznego wietrzenia innych krzemianów glinu przez kwasową lub częściową hydrolizę , w szczególności minerałów z grupy skaleni . Kaolinit jest składnikiem różnych sekwencji diagenetycznych i można go znaleźć jako minerał wypełniający w przestrzeniach porowych osadów. Powstaje w temperaturach poniżej 300 ° C, przy niskim ciśnieniu i pH między 3 a 5 oraz przy niskich stężeniach potasu . Przy wyższych stężeniach zamiast tego tworzy się ilit krzemianu warstwowego .

Skała macierzysta to głównie kwaśny magmatyt, taki jak granit lub ryolit . Minerały wyjściowe to zarówno skalenie, jak i muskowit . Przekształcenie skalenia potasowego w kaolinit w warunkach powierzchniowych nazywa się hydrolizą kwasową lub częściową hydrolizą przy wartości pH poniżej 5:

${\ Displaystyle {\ ce {4 KAlSi3O8 (s) + 6 H2O (l) -> Si4Al4O10 (OH) 8 (s) + 8 SiO2 (s) + 4 K (OH) (aq)}}}$

Skaleń potasowy reaguje z wodą tworząc roztwór kaolinitu, kwarcu i wodorotlenku potasu.

Potas musi zostać usunięty, w przeciwnym razie zamiast kaolinitu utworzy się illit. W warunkach tropikalnych z dużymi opadami, szybkim drenażem, niskim poziomem wód gruntowych i odpowiednim przepływem wody w celu usunięcia rozpuszczalnych składników, granit i ryolit są łatwo zwietrzałe dla kaolinitu i kwarcu. Nieruchome komponenty to aluminium i krzem, podczas gdy pierwiastki alkaliczne i ziem alkalicznych można określić jako ruchome. Przy jeszcze intensywniejszym wietrzeniu krzem jest rozpuszczany z kaolinitu i powstaje gibsyt (hydrargilit). Plagioklaz generalnie wierzy przed skaleniem potasowym i muskowitem.

• 

  Łuszczący się kaolinit z cynkenitem z kopalni Itos , Oruro , Boliwia Rozmiar: 6,9 × 4,9 × 3,0 cm

• 

  Druza kwarcowa z kalcytem i białą powłoką kaolinitową z St. Francisville, Clark County (Missouri) , USA (rozmiar geody: 4 "x 3" x 2,5 "; odpowiada 10,16 x 7,62 x 6,35 cm)

• 

  Pseudomorfizm kaolinitu według ortoklazu - bliźniak (wymiary: 4,5 × 2,6 × 1,1 cm)

• 

  Obraz SEM z łuszczącym się, pseudoheksagonalnym kaolinitem

• 

  Obraz SEM włóknistego kaolinitu promieniowego z Hot Springs, Hrabstwo Plumas , Kalifornia, USA

posługiwać się

Kaolinit lub kaolin stosowany jest głównie przy produkcji porcelany , jako wypełniacz w farbach i tworzywach sztucznych, jako materiał wypełniający i wykończeniowy w produkcji papieru , a także przy produkcji cegieł i jako materiał ogniotrwały. Obecnie najważniejszym obszarem zastosowań jest powlekanie papieru, do którego wykorzystuje się około 60% kaolinu.

Zobacz też

• Systematyka minerałów
• Lista minerałów

literatura

• Steffen Guggenheim, A. Alietti, VA Drits, Milton LL Formoso, Emilio Galan, HM Köster, H. Paquet, T. Watanabe i inni: Raport Komitetu Nomenklatury Stowarzyszenia Internationale Pour L'Étude des Argiles (AIPEA) za rok 1996 . W: Gliny i minerały gliniane . taśma 32 , nie. 3 , wrzesień 1997, s. 493–495 , doi : 10.1180 / claymin.1997.032.3.11 (angielski). 
• Haydn H. Murray, Wayne M. Bundy, Colin C. Harvey: Kaolin Genesis and Utilization. Publikacja specjalna nr. 1 . The Clay Minerals Society, 1993, ISBN 978-1-881208-38-9 , s. 341 ff ., doi : 10.1346 / CMS-SP-1 (angielski). 
• Petr Korbel, Milan Novák: Mineral Encyclopedia (=  Villager Nature ). Wydanie Dörfler im Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8 , str. 257 . 

linki internetowe

• Atlas minerałów: kaolinit (Wiki)
• David Barthelmy: Dane dotyczące minerałów kaolinitu. W: webmineral.com. Źródło 4 czerwca 2019 r(Język angielski). 
• Baza danych American-Mineralogist-Crystal-Structure - Kaolinite. W: rruff.geo.arizona.edu. Źródło 4 czerwca 2019 r(Język angielski). 
• Surowce w Bawarii. (PDF 1894 kB) W: www.lfu.bayern.de. Bavarian State Ministerstwo Gospodarki, Transportu i Technologii, 23 kwietnia 2019, str. 44 .; dostęp 4 czerwca 2019 r 

Indywidualne dowody

1. ^ ^{A b} Hugo Strunz , Ernest H. Nickel : Strunz Mineralogical Tables. System klasyfikacji chemiczno-strukturalnej minerałów . 9. edycja. E. Schweizerbart'sche Verlagbuchhandlung (Nägele and Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X , s.  675 (angielski). 
2. ↑ ^{a b} kaolinity . W: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (red.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America . 2001 (angielski, handbookofmineralogy.org [PDF; 78  kB ; dostęp 4 czerwca 2019]). 
3. ↑ ^{a b c d e f} kaolinity. W: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, dostęp 4 czerwca 2019 .  
4. ↑ David L. Bish: Udoskonalenie struktury kaolinitu metodą Rietvelda w temperaturze 1,5 K Miejsce: Keokuk, Iowa, USA . W: Gliny i minerały gliniane . taśma 41 , nie. 6 , 1993, s. 738–744 (w języku angielskim, pdfs.semanticscholar.org [dostęp: 4 czerwca 2019 r.]). 
5. ↑ ^{a b} Metaolinit ( metakaolin ). W: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, dostęp 4 czerwca 2019 .