Ílové minerály sú vodné fylosilikáty hliníka, niekedy s rôznymi nečistotami zo železa, horčíka, kovov alkalických zemín a kovov alkalických zemín, ako aj ďalšie katióny nachádzajúce sa na niektorých planétových povrchoch alebo v ich blízkosti.
Tvoria sa v prítomnosti vody a raz boli dôležité pre vznik života, pretože mnohé teórie abiogenézy berú do úvahy ich úlohu v tomto procese. Sú dôležitými súčasťami pôd a boli prospešné pre ľudí od staroveku v poľnohospodárstve a vo výrobe.
tvorenie
Íly tvoria ploché hexagonálne listy podobné sľudy. Hlinené nerasty sú bežné produkty proti poveternostným vplyvom (vrátane zvetrávania živca) a produkty hydrotermálnej zmeny pri nízkych teplotách. Veľmi často sa vyskytujú v pôdach, v jemnozrnných sedimentárnych horninách, ako sú brady, bahenné kamene a bahenné kamene, ako aj v jemnozrnných metamorfovaných bažinách a fylitoch.
charakteristiky
Hlinené minerály sú spravidla (ale nie nevyhnutne) ultrajemné. Všeobecne sa predpokladá, že majú štandardnú klasifikáciu veľkosti častíc s veľkosťou menšou ako 2 mikrometre, takže na ich identifikáciu a štúdium môžu byť potrebné špeciálne analytické metódy. Zahŕňajú rôntgenovú difrakciu, elektrónovú difrakčnú metódu, rôzne spektroskopické metódy, ako napríklad Mössbauerovu spektroskopiu, infračervenú spektroskopiu, Ramanovu spektroskopiu a SEM-EDS alebo automatizované mineralogické procesy. Tieto metódy môžu byť doplnené mikroskopom s polarizovaným svetlom, tradičnou technikou, ktorá vytvára základné javy alebo petrologické vzťahy.
nátierka
Vzhľadom na potrebu vody sú ílové minerály v slnečnej sústave pomerne zriedkavé, aj keď sú rozšírené na Zemi, kde voda interaguje s inými minerálmi a organickými látkami. Objavili sa aj na viacerých miestach na Marse. Spektrografia potvrdila ich prítomnosť na asteroidoch a planetoidoch vrátane trpasličej planéty Ceres a Tempel 1, ako aj na mesiaci Jupiter Europe.
klasifikácia
Hlavné ílové minerály sú obsiahnuté v týchto zhlukoch:
- Kaolínová skupina, ktorá obsahuje minerály kaolinit, dickit, halloyzit a nakrit (polymorfy Al2Si205 (OH) 4). Niektoré zdroje zahŕňajú skupinu kaolinit-serpentín kvôli štrukturálnym podobnostiam (Bailey 1980).
- Smektitová skupina, ktorá obsahuje dioktaedrické smektity, ako napríklad montmorillonit, nontronit a beidellit, a trioktaedrické smektity, napríklad saponit. V roku 2013 zistili analytické testy na kuriozite rover výsledky konzistentné s prítomnosťou smektitových ílových minerálov na planéte Mars.
- Chorá skupina, ktorá obsahuje ílovú sľudu. Illit je jediný obyčajný minerál tejto skupiny.
- Chloritová skupina obsahuje širokú škálu podobných minerálov s významnou chemickou variabilitou.
Iné druhy
Existujú aj iné druhy týchto minerálov, ako napríklad sepiolit alebo attapulgit, íly s dlhými vodnými kanálmi, ktoré majú vnútornú štruktúru. Pre väčšinu z vyššie uvedených skupín sú relevantné variácie ílových zmesí. Objednávanie sa označuje ako náhodné alebo pravidelné objednávanie a ďalej sa označuje výrazom „Reichweit“, čo v nemčine znamená „rozsah“ alebo „pokrytie“. Literárne články uvádzajú napríklad objednaný ilite-smektit R1. Tento typ je zaradený do kategórie ISISIS. R0 naopak popisuje náhodné usporiadanie. Okrem nich je možné nájsť aj ďalšie rozšírené typy objednávania (R3, atď.). Hlinené zmesové ílové minerály, ktoré sú perfektnými druhmi R1, si často získajú svoje vlastné názvy. Chlorid-smektit usporiadaný podľa R1 je známy ako korenzit, R1-illit-smektit-rectorit.
História štúdia
Znalosť podstaty ílu sa stala zrozumiteľnejšou v 30. rokoch 20. storočia s vývojom rôntgenových difrakčných technológií potrebných na analýzu molekulárnej povahy ílových častíc. Počas tohto obdobia sa objavila aj štandardizácia terminológie, pričom sa osobitná pozornosť venovala podobným slovám, ktoré viedli k nejasnostiam, ako sú plachta a rovina.
Rovnako ako všetky fylosilikáty sa ílové minerály vyznačujú dvojrozmernými vrstvami šikmého tetraedra SiO4 a / alebo oktaedry Al04. Bloky plechov majú chemické zloženie (Al, Si) 3O4. Každý štvorsten kremíka delí 3 svoje vrcholové atómy kyslíka s ostatnými štvorstenmi a vytvára hexagonálnu mriežku v dvoch rozmeroch. Štvrtý vrchol nie je zdieľaný s iným štvorstenom a všetky štvorsteny „smerujú“ rovnakým smerom. Všetky neoddelené vrcholy sú na jednej strane listu.
štruktúra
V íloch sú tetraedrické fólie vždy spojené s oktaedrálnymi fóliami vytvorenými z malých katiónov, ako je hliník alebo horčík, a sú koordinované šiestimi atómami kyslíka. Netvarovaný vrchol tetrahedrálneho listu tvorí tiež časť jednej strany oktaedrilu, ale nad medzerou v tetraedrálnom liste v strede šiestej tetraedry je umiestnený ďalší atóm kyslíka. Tento atóm kyslíka je viazaný na atóm vodíka tvoriaci skupinu OH v hlinenej štruktúre.
Íly sa dajú rozdeliť do kategórií v závislosti od spôsobu balenia štvorstenných a osemstenných fólií do vrstiev. Ak je v každej vrstve iba jedna štvorstenná a jedna osemstenná skupina, potom patrí do kategórie 1: 1. Alternatíva, známa ako hlina 2: 1, má dva štvorstenné pláty s nerozdeleným vrcholom každého z nich, ktoré sú nasmerované k sebe a tvoria každú stranu osemuholníkového listu.
Prepojenie medzi tetraedrickým a osemstenným plátom vyžaduje, aby sa štvorstenný pás zvlnil alebo skrútil, čo spôsobí ditrigonálne skreslenie šesťuholníkovej matrice a oktaedrálny plech je zarovnaný. To minimalizuje celkové valenčné skreslenie kryštalitu.
V závislosti od zloženia tetraedrických a oktaedrálnych dosiek nebude mať vrstva náboj alebo bude mať zápornú hodnotu. Ak sú vrstvy nabité, je tento náboj vyvážený katiónmi medzivrstvy, ako napríklad Na + alebo K +. V každom prípade môže medzivrstva obsahovať tiež vodu. Kryštalická štruktúra je vytvorená zo súboru vrstiev umiestnených medzi ostatnými vrstvami.
„Hlinitá chémia“
Pretože väčšina ílov je vyrobená z minerálov, majú vysokú biologickú kompatibilitu a zaujímavé biologické vlastnosti. V dôsledku tvaru disku a nabitých povrchov hlinka interaguje s celým radom makromolekúl látok, ako sú bielkoviny, polyméry, DNA atď. Medzi jej použitia patrí dodávanie liečiv, tkanivové inžinierstvo a bioprinting.
Hlinitá chémia je aplikovaná disciplína chémie, ktorá študuje chemické štruktúry, vlastnosti a reakcie ílu, ako aj štruktúru a vlastnosti ílových minerálov. Ide o interdisciplinárnu oblasť, ktorá obsahuje koncepty a poznatky z anorganickej a štrukturálnej chémie, fyzikálnej chémie, chémie materiálov, analytickej chémie, organickej chémie, mineralogie, geológie a ďalších.
Štúdium chémie (a fyziky) ílov a štruktúry ílových minerálov má veľký akademický a priemyselný význam, pretože patria medzi najpoužívanejšie priemyselné minerály používané ako suroviny (keramika atď.), Adsorbenty, katalyzátory atď.
