Leirmineraler er vandige fyllosilikater av aluminium, noen ganger med forskjellige urenheter av jern, magnesium, alkali og jordalkalimetaller, så vel som andre kationer som finnes på eller i nærheten av noen planetoverflater.
De dannes i nærvær av vann, og når de en gang var viktige for fremveksten av liv, fordi mange teorier om abiogenese tar hensyn til deres rolle i denne prosessen. De er viktige komponenter i jordsmonn og har vært gunstige for mennesker siden antikken i jordbruk og produksjon.
dannelse
Ler danner flate sekskantede ark som ligner på glimmer. Leirmineraler er vanlige forvitringsprodukter (inkludert forvitring av feltspat) og lavtemperaturprodukter med hydrotermisk endring. De er veldig vanlige i jordsmonn, i finkornede sedimentære bergarter som skister, gjørmsteiner og siltstein, så vel som i finkornede metamorfe skister og phyllitter.
kjennetegn
Leirmineraler er som regel (men ikke nødvendigvis) ultrafinkornet. Det antas generelt at de har en størrelse under 2 mikrometer i standardklassifiseringen av partikkelstørrelser, så spesielle analysemetoder kan være nødvendig for å identifisere og studere dem. Disse inkluderer røntgendiffraksjon, elektrondiffraksjonsmetoder, forskjellige spektroskopiske metoder som Mössbauer-spektroskopi, infrarød spektroskopi, Raman-spektroskopi og SEM-EDS, eller automatiserte mineralogiske prosesser. Disse metodene kan suppleres med polarisert lysmikroskopi, en tradisjonell teknikk som etablerer grunnleggende fenomener eller petrologiske forhold.
spread
Gitt behovet for vann, er leirmineraler relativt sjeldne i solsystemet, selv om de er utbredt på jorden, der vann samhandler med andre mineraler og organisk materiale. De er også blitt oppdaget flere steder på Mars. Spektrografi bekreftet deres tilstedeværelse på asteroider og planetoider, inkludert dvergplaneten Ceres og Tempel 1, samt månen til Jupiter Europa.
klassifisering
De viktigste leiremineralene er inkludert i følgende klynger:
- Kaolin-gruppen, som inkluderer mineralene kaolinitt, dikkit, halloysitt og nakrit (polymorfer Al2Si2O5 (OH) 4). Noen kilder inkluderer kaolinitt-serpentin-gruppen på grunn av strukturelle likheter (Bailey 1980).
- En smektittgruppe som inkluderer smittitter fra dioctahedral, slik som montmorillonitt, nontronitt og beidellitt, og trioctahedral smectites, for eksempel saponitt. I 2013 fant analytiske tester fra Curiosity rover resultater som stemmer overens med tilstedeværelsen av smektittleiremineraler på planeten Mars.
- Illite-gruppe, som inkluderer leirglimmer. Illit er det eneste vanlige mineralet i denne gruppen.
- Klorittgruppen inkluderer et bredt utvalg av lignende mineraler med betydelig kjemisk variasjon.
Andre arter
Det er andre typer mineraler som sepiolite eller attapulgite, leire med lange vannkanaler, indre i strukturen. Blandinger av leirvariasjoner er relevante for de fleste av de ovennevnte gruppene. Bestilling beskrives som tilfeldig eller vanlig bestilling og beskrives videre med begrepet “Reichweit”, som på tysk betyr “rekkevidde” eller “dekning”. Litterære artikler siterer for eksempel den bestilte illitt-smektitten R1. Denne typen er inkludert i ISISIS-kategorien. R0 beskriver derimot tilfeldig bestilling. I tillegg til dem kan man også finne andre utvidede bestillingsformer (R3 osv.). Leire blandede leirmineraler, som er de perfekte typene på R1, får ofte egne navn. R1-bestilt kloritt-smektitt er kjent som korrensitt, R1-illitt-smektitt-rektitt.
Studer historie
Kunnskapen om leirens natur ble mer forståelig på 1930-tallet med utviklingen av røntgendiffraksjonsteknologier som er nødvendige for analysen av molekylær natur til leirpartikler. Standardiseringen av terminologien dukket også opp i løpet av denne perioden med særlig oppmerksomhet på lignende ord, noe som førte til forvirring, for eksempel et ark og et plan.
Som alle phyllosilicates er leirmineraler preget av todimensjonale lag av vinklede SiO4 tetrahedra og / eller AlO4 octahedra. Arkblokker har den kjemiske sammensetningen (Al, Si) 3O4. Hver silisiumtetrahedron deler 3 av toppunktets oksygenatomer med andre tetraeder, og danner et sekskantet gitter i to dimensjoner. Den fjerde toppunktet deles ikke med en annen tetrahedron, og alle tetrahedrons "peker" i samme retning. Alle useparerte toppunkt er på den ene siden av arket.
struktur
I leire er tetraedriske ark alltid bundet til oktaedriske ark, dannet av små kationer, for eksempel aluminium eller magnesium, og koordinert av seks oksygenatomer. Den uformede toppunktet til det tetraedriske arket utgjør også en del av den ene siden av oktaedralen, men et ekstra oksygenatom er plassert over gapet i det tetraedriske arket i midten av de seks tetraedrene. Dette oksygenatom er bundet til et hydrogenatom som danner en OH-gruppe i leirstrukturen.
Ler kan deles inn i kategorier avhengig av metoden for pakking av tetraedriske og oktaedriske ark i lag. Hvis det i hvert lag bare er en tetraedrisk og en oktaedrisk gruppe, hører den til kategorien 1: 1. Et alternativ, kjent som leire 2: 1, har to tetraedriske ark med en udelt toppunkt av hver av dem, rettet mot hverandre og danner hver side av det åttekantede arket.
Forbindelsen mellom det tetraedriske og oktaedriske arket krever at det tetraedriske arket blir bølget eller vridd, noe som forårsaker ditrigonal forvrengning av den sekskantede matrisen, og den oktaedriske arket er rettet inn. Dette minimerer den totale valensforvrengningen av krystallitten.
Avhengig av sammensetningen av tetraedrale og oktaedriske ark, vil laget ikke ha en ladning eller ha en negativ. Hvis lagene er ladet, blir denne ladningen balansert av interlayer-kationer, for eksempel Na + eller K +. I hvert tilfelle kan mellomlaget også inneholde vann. Krystallstrukturen er dannet fra en bunke lag som ligger mellom andre lag.
"Leirkjemi"
Siden de fleste leire er laget av mineraler, har de høy biokompatibilitet og interessante biologiske egenskaper. På grunn av formen på disken og ladede overflater, interagerer leire med en rekke makromolekyler av stoffer som protein, polymerer, DNA, etc. Noen av leirens anvendelser inkluderer medisinutlevering, vevteknikk og bioavtrykk.
Leirkjemi er en anvendt disiplin innen kjemi som studerer de kjemiske strukturene, egenskapene og reaksjonene til leire, samt strukturen og egenskapene til leirmineraler. Dette er et tverrfaglig felt, inkludert begreper og kunnskap fra uorganisk og strukturell kjemi, fysisk kjemi, materialkjemi, analytisk kjemi, organisk kjemi, mineralogi, geologi og andre.
Studiet av kjemi (og fysikk) til leire og strukturen til leirmineraler er av stor faglig og industriell betydning, siden de er blant de mest brukte industrimineralene som brukes som råvarer (keramikk, etc.), adsorbenter, katalysatorer, etc.
