Сазды минералдар: жіктелуі, құрамы, қасиеттері және қолданылуы

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-02-12 09:47

Сазды минералдар – бұл кейде темір, магний, сілтілі және сілтілі жер металдарының және кейбір планеталық беттерде немесе олардың жанында кездесетін басқа катиондардың әртүрлі қоспалары бар сулы алюминий филлосиликаттары.

Олар судың қатысуымен пайда болады және бір кездері тіршіліктің пайда болуы үшін маңызды болды, сондықтан абиогенездің көптеген теориялары оларды осы процеске қосады. Олар топырақтың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады және адамдар үшін ерте заманнан ауыл шаруашылығы мен өндірісте пайдалы болды.

Білім

Саздар слюда тәрізді жалпақ алтыбұрышты парақтарды құрайды. Сазды минералдар қарапайым бұзылу өнімдері (соның ішінде дала шпаттары бұзылу) және гидротермиялық өзгерістердің төмен температуралық өнімдері. Олар топырақта, тақтатас, балшық және алевролит сияқты ұсақ түйіршікті шөгінді жыныстарда, сондай-ақ ұсақ түйіршікті метаморфты тақтатастарда және филлиттерде өте жиі кездеседі.

Мүмкіндіктер

Саз минералдары әдетте (бірақ міндетті емес) мөлшері бойынша өте жұқа болады. Бөлшек өлшемдерінің стандартты классификациясында олар әдетте 2 микрометрден аз болып саналады, сондықтан оларды анықтау және зерттеу үшін арнайы аналитикалық әдістер қажет болуы мүмкін. Оларға рентгендік дифракция, электронды дифракция әдістері, Мессбауэр спектроскопиясы, инфрақызыл спектроскопия, Раман спектроскопиясы және SEM-EDS сияқты әртүрлі спектроскопиялық әдістер немесе автоматтандырылған минералогия процестері жатады. Бұл әдістерді поляризацияланған жарық микроскопиясы, іргелі құбылыстарды немесе петрологиялық қатынастарды анықтайтын дәстүрлі әдіспен толықтыруға болады.

Тарату

Су қажеттілігін ескере отырып, саз минералдары күн жүйесінде салыстырмалы түрде сирек кездеседі, бірақ олар судың басқа минералдармен және органикалық заттармен әрекеттесетін жерінде кең таралған. Олар Марстың бірнеше жерінен де табылған. Спектрография олардың астероидтар мен планетаоидтарда, соның ішінде ергежейлі Церера мен Темпель 1 планетасында және Юпитердің серігі Еуропада бар екенін растады.

Жіктеу

Негізгі саз минералдары келесі кластерлерге кіреді:

• Каолин тобы, оның құрамына каолинит, дикит, галлойзит және накрит минералдары кіреді (Al2Si2O5 (OH) 4 полиморфтары). Кейбір дереккөздер құрылымдық ұқсастыққа байланысты каолинит-серпентин тобын қамтиды (Бэйли1980).
• Монтмориллонит, нонтронит және бейделлит сияқты диоктаэдрлік смектиттерді және сапонит сияқты триоктаэдрлік смектиттерді қамтитын смектит тобы. 2013 жылы Curiosity роверінің аналитикалық сынақтары Марс планетасында смектитті саз минералдарының болуына сәйкес келетін нәтижелерді тапты.
• Саз слюдалары бар иллит тобы. Иллит - бұл топтағы жалғыз кең таралған минерал.
• Хлорит тобы айтарлықтай химиялық өзгерістері бар ұқсас минералдардың кең ауқымын қамтиды.

Басқа түрлер

Бұл минералдардың басқа да түрлері бар, мысалы, сепиолит немесе аттапульгит, ішкі құрылымы ұзын су арналары бар саздар. Аралас қабатты саздың вариациялары жоғарыда аталған топтардың көпшілігіне қатысты. Тапсырыс кездейсоқ немесе тұрақты тапсырыс ретінде сипатталады және одан әрі неміс тілінде «ауқым» немесе «қамту» дегенді білдіретін «Рейхвейт» терминімен сипатталады. Әдеби мақалалар, мысалы, реттелген иллит-смектит R1. Бұл түрі ISISIS санатына кіреді. R0, керісінше, кездейсоқ ретті сипаттайды. Бұларға қоса, басқа кеңейтілген тапсырыс түрлерін де таба аласыз (R3, т.б.). R1 мінсіз түрлері болып табылатын аралас қабатты саз минералдары жиі өз атауларын алады. R1 ретті хлорит-смектит коррензит, R1 - иллит-смектит - ректорит ретінде белгілі.

Оқу тарихы

Саздың табиғатын білу, түсінікті болды1930 жылдары балшық бөлшектерінің молекулалық табиғатын талдау үшін қажет рентгендік дифракциялық технологиялардың дамуымен. Терминологияны стандарттау осы кезеңде де пайда болды, әсіресе жапырақ және жазық сияқты шатасуға әкелген ұқсас сөздерге назар аударылды.

Барлық филлосиликаттар сияқты сазды минералдар SiO4 бұрыштық тетраэдрлердің және/немесе AlO4 октаэдрлерінің екі өлшемді парақтарымен сипатталады. Парақ блоктарының химиялық құрамы (Al, Si) 3O4. Әрбір кремний тетраэдрінің 3 төбесіндегі оттегі атомдары басқа тетраэдрлермен бөлісіп, екі өлшемде алтыбұрышты тор құрайды. Төртінші төбе басқа тетраэдрмен ортақ емес, барлық тетраэдрлер бір бағытта «нүктеледі». Барлық бөлінбеген шыңдар парақтың бір жағында.

Құрылым

Сазда тетраэдрлік парақтар әрқашан алюминий немесе магний сияқты шағын катиондардан түзілген және алты оттегі атомымен үйлестірілген октаэдрлік парақтармен байланысады. Тетраэдрлік парақтың жалғыз төбесі де октаэдрдің бір жағының бөлігін құрайды, бірақ қосымша оттегі атомы алты тетраэдрдің ортасында тетраэдрлік парақтағы саңылаудан жоғары орналасқан. Бұл оттегі атомы саз құрылымында ОН тобын құрайтын сутегі атомымен байланысқан.

Саздарды тетраэдрлік және октаэдрлік парақтардың қабаттарға буып-түйілуіне қарай бөлуге болады. Әрбір қабатта тек бір тетраэдрлік және бір октаэдрлік топ болса, онда ол 1:1 категориясына жатады. 2:1 балшық ретінде белгілі балама екі тетраэдрлік парақтары баролардың әрқайсысының бір-біріне бағытталған және сегізбұрышты парақтың әр жағын құрайтын бөлінбеген шыңы.

Тетраэдрлік және октаэдрлік парақтар арасындағы байланыс тетраэдрлік парақтың гофрленген немесе бұралған болуын талап етеді, бұл алтыбұрышты матрицаның дитригональды бұрмалануын және октаэдрлік парақтың тегістелуін тудырады. Бұл кристаллиттің жалпы валенттілік бұрмалануын азайтады.

Тетраэдрлік және октаэдрлік парақтардың құрамына байланысты қабатта заряд болмайды немесе теріс болады. Егер қабаттар зарядталған болса, бұл заряд Na+ немесе K+ сияқты қабат аралық катиондар арқылы теңестіріледі. Әрбір жағдайда аралық қабатта су да болуы мүмкін. Кристалл құрылымы басқа қабаттар арасында орналасқан қабаттар дестесінен жасалған.

Саз химиясы

Саздардың көпшілігі минералдардан жасалғандықтан, олардың биоүйлесімділігі жоғары және қызықты биологиялық қасиеттері бар. Дискінің пішіні мен зарядталған беттерінің арқасында балшық ақуыздар, полимерлер, ДНҚ және т.б. сияқты макромолекулалардың кең ауқымымен әрекеттеседі. Саздарға арналған кейбір қолданбаларға дәрі-дәрмек жеткізу, тіндік инженерия және биобасып шығару жатады.

Саз химиясы – саздың химиялық құрылымын, қасиеттері мен реакцияларын, сондай-ақ саз минералдарының құрылымы мен қасиеттерін зерттейтін химияның қолданбалы пәні. Бұл бейорганикалық және құрылымдық ұғымдар мен білімдерді қамтитын пәнаралық сала.химия, физикалық химия, материалдар химиясы, аналитикалық химия, органикалық химия, минералогия, геология және т.б.

Балшықтардың химиясын (және физикасын) және сазды минералдардың құрылымын зерттеудің үлкен академиялық және өндірістік маңызы бар, өйткені олар шикізат (керамика және т.б.) ретінде пайдаланылатын ең көп қолданылатын өнеркәсіптік минералдардың бірі, адсорбенттер, катализаторлар, т.б.

Ғылымның маңызы

Топырақтың сазды минералдарының бірегей қасиеттері, мысалы, нанометрлік шкаланың қабаттық құрылымы, қозғалмайтын және ауыспалы зарядтардың болуы, молекулаларды адсорбциялау және ұстау (интеркалациялау) қабілеті, тұрақты коллоидтық дисперсиялар түзу қабілеті, бетінің жеке модификациясы мен қабат аралық химиялық модификация мүмкіндігі және басқалары саз химиясын зерттеуді өте маңызды және өте алуан түрлі зерттеу саласына айналдырады.

Көптеген әртүрлі білім салаларына балшық минералдарының физика-химиялық әрекеті әсер етеді, экология ғылымдарынан химиялық инженерияға, керамикадан ядролық қалдықтарды басқаруға дейін.

Олардың катион алмасу қабілетінің (ЦЭҚ) топырақтағы ең көп кездесетін катиондарды (Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) теңестіруде және топырақ құнарлығына тікелей әсер ететін рН деңгейін бақылауда үлкен маңызы бар. Саздарды (және минералдарды) зерттеу де әдетте құрлықтан (өзен суынан) теңіздерге келетін Са2+-мен күресуде маңызды рөл атқарады. Пайдалы қазбалардың құрамы мен мазмұнын өзгерту және бақылау мүмкіндігі игеруде құнды құрал болып табыладыәртүрлі қолданбалы селективті адсорбенттер, мысалы, ластанған су үшін химиялық датчиктерді немесе тазартқыштарды жасау. Бұл ғылым саздың минералдық топтарын жіктеуде де үлкен рөл атқарады.