Klasifikacija silikatnih struktura.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2704/5. Alumosilikati, glineni minerali.pdf · Sekundarni alumosilikati zajedno sa organskom supstancom zemljišta

Peto predavanje

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 1

http://www.junis.ni.ac.yu/Engl/uninis.htm

CILJEVI PREDAVANJA

Aluminijumov oktaedar. Gipsit/brucit. 1:1 gline. 2:1 gline. 2:1:1 gline.

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja student će biti osposobljen da:

objasni strukturu Si tetraedra i Al oktaedra

predvidi svojstva glina i zemljišta u zavisnosti od njihove strukture



R+(Al)/R-(O) = 0.41tetraedarski i oktaedarski

strukturni raspored

U alumosilikatnim mineralima Al je u okataedarskoj koordinaciji.

Strukturni

rasopredKB Strane

Min.

odnos

radijusa

trigonalni 3 2 0.155

tetraedarski 4 4 0.255

oktaedarski 6 8 0.414

kubični 8 6 0.732

heksagonalni 12 ili 14 12 >1.00


http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gibbsite_Aluminum_hydroxide_Minas_Gerais,_Brazil_2998.jpg


Gipsit: Al(OH)3 ili Al2(OH)6

Slojevi oktaedarski koordinisanog Al. Sa svakim Al koordinisano 6 (OH) jedinica. Al3+ znači da samo 2/3 oktaedarskih mesta može biti popunjenoradi uravnoteženja naelektrisanja. Prazna mesta prouzrokuju da sloj bude neznatno deformisan u odnosu na brucitni sloj. Sloj brucitnog tipa se naziva trioktaedarski, a sloj gipsitnog tipa dioktaedarski.


• Slojevi Mg u oktaedarskoj koordinaciji sa (OH).• Praznina duž c usled slabihVan der Waals-ovih veza .• Oktaedri dele ivice.• Svi oktaedri sadrže Mg.

Brucit: Mg3(OH)6

Feldspati – najrasprostranjeniji (više od 60% Zemljine kore).Najviše ih ima u peščanoj i prašinastoj frakciji, ali se mogu naći i u

glinovitoj frakciji.Anhidratni alumosilikati (povezani SiO4 i AlO4 tetraedri sa šupljinama

ispunjenim Ca2+, Na+, K+ ili Ba2+ radi kompenzacije naelektrisanja).K-feldspati su izvor K u zemljištu.Dve grupe felsdpata:

▪ Alkalni: K, Na – feldspati (KAlSi3O8 do NaAlSi3O8)▪ Plagioklasi: Na, Ca – feldspati (NaAlSI3O8 do CaAl2SI2O8).

Olivini, pirokseni, amfiboli – prateći primarni minerali zemljišta.Ima ih u težim frakcijama zemljišta.Pirokseni i amfiboli su feromagnezijumovi minerali sa lančastom,

odnosno vrpčastom Si-tetraedarskom strukturom (inosilikati).Olivini su zeleni nezosilikati; manje su zastupljeni od piroksena i

amfibola.


http://www.uwgb.edu/dutchs/Petrology/FeldsparStruct.HTM


Sekundarni alumosilikati zajedno sa organskom supstancom zemljišta čine aktivnu, koloidnu frakciju zemljišta.

Imaju pretežno negativno naelektrisanje, kao i organska materija tla, pa vezuju katjone i pokazuju katjonski izmenjivački kapacitet (meq/100g ili cmol(+)/kg).

Sekundarni alumosilikati su građeni slojevito (filosilikati), a elektrostatičkim privlačnim silama mogu vezati katjone na spoljašnjim (nespecifično) i unutrašnjim (specifično) površinama.

Dve osnovne strukturne jedinice se vezuju u slojeve koji se vezuju i grade lamelu, a 40-50 lamela grade paket.


Kaoliniti

Iliti ili hidratisani liskuni

Vermikuliti

Smektiti (montmorionit)


Minerali glina iz grupe filosilikata

- dve vrste slojeva - razlika u sastavu i u koordinaciji1) TETRAEDARSKI (T) SLOJ - Si-tetraedri2) OKTAEDARSKI (O) SLOJ - Al-oktaedri - gipsitni sloj – dioktaedarske gline (2/3)

- Mg-oktaedri - brucitni sloj – trioktaedarske gline (3/3)Tetraedarski sloj Oktaedarski sloj

Si/O = 1/2,5 Al/OH = 1/3


1. Dvoslojne gline (T-O)2. Troslojne gline (T-O-T)3. Gline sa mešovitim tipovima slojeva

-T i O slojevi vežu se preko zajedničkog atoma kiseonika i OH-grupe-broj OH grupa smanjuje se za jedan prilikom stvaranja veze

-npr. kaolinitO-sloj: Al + 3OHT-sloj: Si + 2,5 O

prilikom povezivanja T-O slojevagubi se jedna OH-grupa

Formula kaolinita: SiO2,5 Al(OH)2 /×2Al2Si2O5(OH)4

Dvoslojne gline (T-O)

Struktura kaolinitaOsnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 12



jaka vodonična veza

Ove gline neće vezivati znatne količine katjona štetnih elemenata u kiseloj sredini, ali se zato u alkalnoj sredini njihov jonoizmenjivački kapacitet povećava. Takođe, kaoliniti ne bubre, ne upijaju vodu, jer se prostor između ravni ne širi pri vlaženju.Pošto je svaki sloj izgrađen od jednog sloja Si tetraedarskih jedinica i jednog sloja Al oktaedarskih jedinica, kaolinit se naziva 1:1 glina.

Sposobnost adsorpcije kaolinita je mala (3-15 meq/100g). Specifična površina iznosi 5-20 m2/g.


-T i O slojevi vežu se preko zajedničkog atoma kiseonika i OH-grupe-broj OH grupa smanjuje se za jedan prilikom stvaranja veze

-npr. pirofilit1 O-sloj: Al + 3OH2 T-sloja: 2 (Si + 2,5 O)

prilikom povezivanja T-O slojeva gubi se OH-grupa

Formula pirofilita: 2(SiO2,5) Al(OH) /×2Al2Si4O10(OH)4

Troslojne gline (T-O-T)

-minerali glina imaju širok raspon hemijskog sastava budući da su u tetraedarskom i oktaedarskom sloju moguće zamene (npr. O: Al3+ ↔ Fe3+, Cr3+, Fe2+, Mg2+, Li+, itd; T: Si4+ ↔ Al3+ ). -rezultat je smanjenje poz. naelektrisanja tj. višak neg. naelektrisanja - adsorpcija katjona na spoljašnjoj površini tetraedarskog sloja

-dvoslojne gline - ograničena zamena katjona u oktaedarskim i tetraedarskim koordinacijama-troslojne gline - širok raspon zamena




Kao što smo zamenili jedan vodonikov jon u jednom sloju oktaedarskih kiseonikovih jona silicijumovim jonima, logično je da je moguće da se i drugi sloj protona takođe zameni.Tako nastaje nova klasa minerala gline 2:1.Za ove minerale karakteristične su izomorfne izmene.Zamene menjaju šaržu osnovnog matriksa ovih glina, tako da se između ravni ugrađuju K, Ca i Mg joni, kao i molekuli vode.

Ove gline pripadaju grupi koncentratora štetnih materija, jer su vrlo efikasni jonoizmenjivači.

2:1 gline - Iliti

• Međulamelarni razmak ispunjen K+

jonima.• Glina koja ne bubri.• Tipična supstitucija:Al3+ menja Si4+ u Si tetraedrima (T: Si4+ ↔ Al3+)• Visoko ukupno negativno naelektrisanje.• Uobičajena glina u škriljcima.



2:1 glina – Vermikulit

• Tanji međulamelarni razmak nego kod smektita.• Bubri (ali manje nego smektit).• Veoma visoko ukupno negativno naelektrisanje.• Tipična supstitucija:T: Si4+ ↔ Al3+

O: Al3+ ↔ Fe3+, Fe2+, Mg2+


2:1 gline. Smektiti

• Veliki međulamelarni razmak (prostor između slojeva) usled nedostatka vodonične veze koja bi ih privlačila međusobno. • Broj molekula vode i vrsta jona određuje debljinu međulamelarnog razmaka. • Rezultat je sažimanje i bubrenje gline.• Glina koja ima veliki kapacitet bubrenja.• Tipina supstitucija:T: Si4+ ↔ Al3+

O: Al3+ ↔ Mg2+

• Montmorionit je najčešći u zemljištima.


Sposobnost adsorpcije smektita je 85-110 meq/100g. Specifična površina iznosi 70-150 m2/g.



Gibsitni sloj ima tendenciju jakog vezivanja ravni, pa i ova grupa minerala spada u grupu koja se ne može lako širiti, bubriti.

2:1:1 gline – hlorit

• Međusloj je brucit Mg6(OH)12

• Brucit dozvoljava nastanak jakih vodoničnih veza međuslojevima• Ne širi se.• Moguća supstitucija:Al3+ ,Fe3+ , ili Fe2+ zamenjuju Mg2+ u brucitu• rezultat može biti ukupno pozitivno naelektrisanje







Zemljište koje ima povećan sadržaj 2:1 glina više će akumulirati teške metale od zemljišta sa povećanim sadržajem 1:1 glina.

Tačno Netačno


Feldspati se delimično rastvaraju nakon reakcije sa vazduhom i vodom, ostavljajući čvrsti ostatak, glinu za sobom.

Tačno Netačno


U alkalnoj sredini će se jonoizmenjivački kapacitet gline kaolinita:

povećati smanjiti


Sloj brucitnog tipa je trioktaedarski, a sloj gipsitnog tipa je dioktaedarski.

Tačno Netačno


U zavisnosti od uslova, Al se može koordinisati i sa 4 i sa 6 kiseonikovih atoma

Tačno Netačno


SiO2 je konačan proizvod kondenzacije i dehidratacije ortosilikatne kiseline.

Tačno Netačno


Documents

Klasifikacija silikatnih struktura.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2704/5. Alumosilikati, glineni minerali.pdf · Sekundarni alumosilikati zajedno sa organskom supstancom zemljišta