Τα ορυκτά αργίλου είναι υδατικά φυλλοπυριτικά άλατα αλουμινίου, μερικές φορές με διάφορες ακαθαρσίες σιδήρου, μαγνησίου, μετάλλων αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, καθώς και άλλα κατιόντα που βρίσκονται πάνω ή κοντά σε μερικές πλανητικές επιφάνειες.
Αυτά σχηματίζονται με την παρουσία ύδατος και από τη στιγμή που ήταν σημαντικά για την εμφάνιση της ζωής, επειδή πολλές θεωρίες της αβιογένεσης λαμβάνουν υπόψη το ρόλο τους στη διαδικασία αυτή. Είναι σημαντικά συστατικά των εδαφών και έχουν ωφελήσει τους ανθρώπους από την αρχαιότητα στη γεωργία και την παραγωγή.
Εκπαίδευση
Οι αργίλλοι σχηματίζουν επίπεδα εξαγωνικά φύλλα παρόμοια με τη μίκα. Τα ανόργανα άλατα αργιλίου είναι κοινά προϊόντα αντοχής σε καιρικές συνθήκες (συμπεριλαμβανομένης της αντοχής των άστρων) και προϊόντα χαμηλής θερμοκρασίας υδροθερμικών μεταβολών. Είναι πολύ συνηθισμένα σε εδάφη, σε λεπτές ιζηματογενείς βράχους όπως σχιστόλιθους, λάσπης και σκωρίες, καθώς και σε λεπτόκοκκους μεταμορφωμένους σχιστόλιθους και φυλλίτσες.
Χαρακτηριστικά
Πήλινα ορυκτά, κατά κανόνα (αλλά όχι απαραίτητα), είναι εξαιρετικά λεπτόκοκκα. Πιστεύεται γενικά ότι έχουν μέγεθος μικρότερο από 2 μικρόμετρα στην τυποποιημένη ταξινόμηση των μεγεθών σωματιδίων, επομένως μπορεί να απαιτούνται ειδικές αναλυτικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό και τη μελέτη τους. Αυτά περιλαμβάνουν τη διάθλαση ακτίνων Χ, τις μεθόδους διάθλασης ηλεκτρονίων, διάφορες φασματοσκοπικές μεθόδους όπως φασματοσκοπία Mössbauer, φασματοσκοπία υπερύθρου, φασματοσκοπία Raman και SEM-EDS ή αυτοματοποιημένες διεργασίες ορυκτολογίας. Αυτές οι μέθοδοι μπορούν να συμπληρωθούν με μικροσκοπία πολωμένου φωτός, μια παραδοσιακή τεχνική που καθιερώνει θεμελιώδη φαινόμενα ή πετρολογικές σχέσεις.
Διανομή
Δεδομένης της ανάγκης ύδρευσης, τα ορυκτά αργίλου είναι σχετικά σπάνια στο ηλιακό σύστημα, αν και είναι ευρέως διαδεδομένα στη Γη, όπου το νερό αλληλεπιδρά με άλλα μέταλλα και οργανική ύλη. Έχουν επίσης ανακαλυφθεί σε διάφορα μέρη του Άρη. Η φασματογραφία επιβεβαίωσε την παρουσία τους σε αστεροειδείς και πλανητοειδή, συμπεριλαμβανομένου του πλανήτη νάνος Ceres και Tempel 1, καθώς και το φεγγάρι του Jupiter Europe.
Ταξινόμηση
Τα κύρια μεταλλικά άλατα περιλαμβάνονται στις ακόλουθες ομάδες:
- Η ομάδα καολίνης, η οποία περιλαμβάνει τα ορυκτά καολινίτη, dikkit, halloysite και nakrit (πολύμορφα Al2Si2O5 (OH) 4). Ορισμένες πηγές περιλαμβάνουν την καολινίτη-σερπεντίνη ομάδα λόγω δομικών ομοιότητες (Bailey 1980).
- Μια ομάδα σμηκτίτη η οποία περιλαμβάνει διοκταεδρικά σμηκτίτη, όπως μοντμοριλλονίτη, μηρονίτη και μπεζελλίτη, και τριοκταεδρικά σμηκτίτη, για παράδειγμα, σαπωνίτη. Το 2013, αναλυτικές δοκιμές από τον περιηγητή περιέργειας Curiosity έδειξαν αποτελέσματα συμβατά με την παρουσία ορυκτών αργίλου σμηκτίτη στον πλανήτη Άρη.
- Illite ομάδα, η οποία περιλαμβάνει πηλό μαρμαρυγία. Το Illit είναι το μόνο κοινό ορυκτό αυτής της ομάδας.
- Η ομάδα χλωρίτη περιλαμβάνει μια μεγάλη ποικιλία παρόμοιων ορυκτών με σημαντική χημική διαφοροποίηση.
Άλλα είδη
Υπάρχουν και άλλοι τύποι αυτών των ορυκτών όπως είναι ο σεπιόλιθος ή ο ατταπουλγίτης, οι άργιλοι με μεγάλα κανάλια νερού, εσωτερική δομή. Οι μεταβολές της ανάμικτης στρώσης αργίλου είναι σημαντικές για τις περισσότερες από τις παραπάνω ομάδες. Η παραγγελία περιγράφεται ως τυχαία ή τακτική παραγγελία και περιγράφεται περαιτέρω με τον όρο "Reichweit", που στα γερμανικά σημαίνει "σειρά" ή "κάλυψη". Τα λογοτεχνικά άρθρα παραθέτουν, για παράδειγμα, το διατεταγμένο illite-smectite R1. Αυτός ο τύπος περιλαμβάνεται στην κατηγορία ISISIS. Το R0, από την άλλη πλευρά, περιγράφει τυχαία σειρά. Εκτός από αυτά, μπορεί κανείς να βρει άλλους εκτεταμένους τύπους παραγγελίας (R3, κ.λπ.). Τα πήλινα ανάμικτα πήλινα ορυκτά, τα οποία είναι τα τέλεια είδη του R1, παίρνουν συχνά τα δικά τους ονόματα. Ο R1-διατεταγμένος χλωριτικός-σμηκτίτης είναι γνωστός ως corrensite, R1-illite-smectite-rectorite.
Ιστορικό μελέτης
Η γνώση της φύσης του πηλού έγινε πιο κατανοητή στη δεκαετία του 1930 με την ανάπτυξη τεχνολογιών περίθλασης ακτίνων Χ που είναι απαραίτητες για την ανάλυση της μοριακής φύσης των σωματιδίων αργίλου. Η τυποποίηση της ορολογίας εμφανίστηκε επίσης κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου με ιδιαίτερη προσοχή σε παρόμοιες λέξεις, οι οποίες οδήγησαν σε σύγχυση, όπως ένα φύλλο και ένα αεροπλάνο.
Όπως όλα τα φυλλοπυριτικά άλατα, τα ορυκτά αργίλου χαρακτηρίζονται από δισδιάστατα στρώματα γωνιακών SiO4 tetrahedra και / ή ΑlO4 octahedra. Τα τεμάχια φύλλων έχουν τη χημική σύνθεση (Al, Si) 3O4. Κάθε τετράεδρο πυριτίου μοιράζεται 3 από τα άτομα του οξυγόνου κορυφής του με άλλα τετράεδρα, σχηματίζοντας ένα εξαγωνικό πλέγμα σε δύο διαστάσεις. Η τέταρτη κορυφή δεν μοιράζεται με ένα άλλο τετράεδρο, και όλα τα τετράεδροι "δείχνουν" στην ίδια κατεύθυνση. Όλες οι μη διαχωριζόμενες κορυφές βρίσκονται στη μία πλευρά του φύλλου.
Δομή
Στις αργίλους, τα τετραεδρικά φύλλα είναι πάντοτε συνδεδεμένα με οκταεδρικά φύλλα, που σχηματίζονται από μικρά κατιόντα, όπως αλουμίνιο ή μαγνήσιο, και συντονίζονται από έξι άτομα οξυγόνου. Η μη σχηματισμένη κορυφή του τετραεδρικού φύλλου αποτελεί επίσης μέρος μιας πλευράς του οκταεδρικού, αλλά ένα επιπλέον άτομο οξυγόνου βρίσκεται πάνω από το κενό στο τετραεδρικό φύλλο στο κέντρο των έξι τετραεδρών. Αυτό το άτομο οξυγόνου είναι συνδεδεμένο με ένα άτομο υδρογόνου που σχηματίζει μια ΟΗ ομάδα στη δομή του πηλού.
Οι αργίλλοι μπορούν να χωριστούν σε κατηγορίες ανάλογα με τη μέθοδο συσκευασίας τετραεδρικών και οκταεδρικών φύλλων σε στρώσεις. Εάν σε κάθε στρώμα υπάρχει μόνο μία τετραεδρική και μία οκταεδρική ομάδα, τότε ανήκει στην κατηγορία 1: 1. Μια εναλλακτική, γνωστή ως πηλός 2: 1, έχει δύο τετραεδρικά φύλλα με μια αδιαίρετη κορυφή καθενός από αυτά, κατευθυνόμενα το ένα προς το άλλο και σχηματίζοντας κάθε πλευρά του οκταγωνικού φύλλου.
Η σύνδεση μεταξύ των τετραεδρικών και των οκταεδρικών φύλλων απαιτεί το τετραεδρικό φύλλο να γίνει κυματοειδές ή στριμμένο, προκαλώντας διατρητική παραμόρφωση της εξαγωνικής μήτρας και το οκταεδρικό φύλλο ευθυγραμμίζεται. Αυτό ελαχιστοποιεί τη συνολική στρέβλωση σθένους του κρυσταλλίτη.
Ανάλογα με τη σύνθεση των τετραεδρικών και οκταεδρικών φύλλων, το στρώμα δεν θα έχει φορτίο ή θα έχει αρνητικό. Αν τα στρώματα φορτώνονται, η φόρτιση αυτή εξισορροπείται από κατιόντα μεταξύ των στρώσεων, όπως Na + ή K +. Σε κάθε περίπτωση, το ενδιάμεσο στρώμα μπορεί επίσης να περιέχει νερό. Η κρυσταλλική δομή σχηματίζεται από μια στοίβα από στρώματα που βρίσκονται ανάμεσα σε άλλα στρώματα.
"Χημεία αργιλίου"
Δεδομένου ότι οι περισσότερες άργιλοι είναι κατασκευασμένες από ορυκτά, έχουν υψηλή βιοσυμβατότητα και ενδιαφέρουσες βιολογικές ιδιότητες. Λόγω του σχήματος του δίσκου και των φορτισμένων επιφανειών, ο πηλός αλληλεπιδρά με έναν αριθμό μακρομορίων ουσιών όπως η πρωτεΐνη, τα πολυμερή, το DNA, κλπ. Ορισμένες από τις χρήσεις του πηλού περιλαμβάνουν την παράδοση φαρμάκων, την τεχνική ιστών και τη βιοαποτύπωση.
Η χημεία του αργίλου είναι μια εφαρμοσμένη πειθαρχία της χημείας που μελετά τις χημικές δομές, τις ιδιότητες και τις αντιδράσεις του πηλού, καθώς και τη δομή και τις ιδιότητες των ορυκτών αργίλου. Πρόκειται για ένα διεπιστημονικό πεδίο που περιλαμβάνει έννοιες και γνώσεις από την ανόργανη και δομική χημεία, τη φυσική χημεία, την χημική ουσία, την αναλυτική χημεία, την οργανική χημεία, την ορυκτολογία, τη γεωλογία και άλλες.
Η μελέτη της χημείας (και της φυσικής) των αργίλων και της δομής των μεταλλικών αργίλων έχει μεγάλη ακαδημαϊκή και βιομηχανική σημασία, καθώς είναι από τα πλέον χρησιμοποιούμενα βιομηχανικά ορυκτά που χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες (κεραμικά κ.λπ.), προσροφητικά, καταλύτες κλπ.
