Чопо минералдары: классификациясы, курамы, касиеттери жана колдонулушу

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-12 10:15

Чополуу минералдар суулуу алюминий филлосиликаттары, кээде темир, магний, щелочтуу жана щелочтуу жер металлдарынын жана башка катиондордун кээ бир планеталардын бетинде же алардын жанында кездешет.

Алар суунун катышуусунда пайда болуп, бир кезде жашоонун пайда болушу үчүн маанилүү болгон, ошондуктан абиогенездин көптөгөн теориялары аларды бул процесске камтыйт. Алар топурактын маанилүү курамдык бөлүгү болуп саналат жана адамдар үчүн байыркы убактан бери айыл чарбасында жана өндүрүштө пайдалуу болуп келген.

Билим

Чополор слюдага окшош жалпак алты бурчтуу барактарды түзөт. Чопо минералдары кеңири таралган бузулуу продуктулары (анын ичинде талаа шпатын бузуу) жана гидротермикалык өзгөрүүнүн төмөн температурадагы продуктулары. Алар топуракта, сланец, лай жана алевролит сыяктуу майда бүртүкчөлүү чөкмө тектерде, ошондой эле майда бүртүкчөлүү метаморфизмдүү сланецтерде жана филлиттерде кеңири таралган.

Функциялар

Чопо минералдары адатта (бирок сөзсүз түрдө эмес) өлчөмү боюнча өтө майда болот. Алар жалпысынан бөлүкчөлөрдүн стандарттык классификациясында 2 микрометрден аз деп эсептелет, ошондуктан аларды аныктоо жана изилдөө үчүн атайын аналитикалык ыкмалар талап кылынышы мүмкүн. Аларга рентген нурларынын дифракциясы, электрондордун дифракциясынын ыкмалары, Мессбауэр спектроскопиясы, инфракызыл спектроскопиясы, Раман спектроскопиясы жана SEM-EDS сыяктуу ар кандай спектроскопиялык методдор же автоматташтырылган минералогия процесстери кирет. Бул ыкмаларды поляризацияланган жарык микроскопиясы, фундаменталдуу кубулуштарды же петрологиялык байланыштарды түзүүчү салттуу ыкма менен толуктаса болот.

Бөлүштүрүү

Сууга болгон муктаждыкты эске алганда, чопо минералдары Күн системасында салыштырмалуу сейрек кездешет, бирок алар суу башка минералдар жана органикалык заттар менен өз ара аракеттенген Жерде кеңири таралган. Алар Марстын бир нече жеринен да табылган. Спектрография алардын астероиддерде жана планетаоиддерде, анын ичинде эргежээл планета Церера менен Темпел 1де жана Юпитердин сери Europaда бар экенин тастыктады.

Классификация

Негизги чопо минералдары төмөнкү кластерлерге кирет:

• Каолин тобу, анын курамына каолинит, дикит, галлойзит жана накрит (Al2Si2O5 (OH) 4 полиморфтору) кирет. Кээ бир булактарда структуралык окшоштугунан улам каолинит-серпентин тобу кирет (Бэйли1980).
• Монтмориллонит, нонтронит жана бейделлит сыяктуу диоктаэдрдик смектиттерди жана сапонит сыяктуу триоктаэдрдик смектиттерди камтыган смектиттик топ. 2013-жылы Curiosity роверинин аналитикалык сыноолору Марс планетасында смектиттик чопо минералдарынын бар экенине шайкеш келген жыйынтыктарды тапкан.
• Иллит тобу, анын курамына чопо слюдалары кирет. Иллит - бул топтун жалгыз кенири.
• Хлорит тобу олуттуу химиялык вариациясы бар окшош минералдардын кеңири спектрин камтыйт.

Башка түрлөр

Бул минералдардын башка түрлөрү бар, мисалы сепиолит же аттапульгит, ички түзүлүшү боюнча узун суу каналдары бар чопо. Аралаш катмар чопо вариациялары жогоруда аталган топтордун көпчүлүгү үчүн актуалдуу. Буйрутма кокус же үзгүлтүксүз иреттөө катары сүрөттөлөт жана андан ары немис тилинен которгондо "аралыгы" же "камтуу" дегенди билдирген "Рейхвейт" термини менен сүрөттөлөт. Адабият макалалары, мисалы, заказ кылынган иллит-смектит R1. Бул түр ИШИМ категориясына кирет. R0, экинчи жагынан, кокустук тартипти сүрөттөйт. Булардан тышкары, сиз дагы башка кеңейтилген заказ түрлөрүн таба аласыз (R3, ж.б.). R1 кемчиликсиз түрлөрү болуп саналат аралаш катмар чопо минералдар, көп учурда өз аттарын алышат. R1 иреттелген хлорит-смектит коррензит, R1 - иллит-смектит - ректорит катары белгилүү.

Изилдөө тарыхы

Ипкенин табиятын билүү, түшүнүктүү болуп калды1930-жылдары ылай бөлүкчөлөрүнүн молекулярдык табиятын талдоо үчүн зарыл болгон рентгендик дифракциялык технологиялардын өнүгүшү менен. Терминологияны стандартташтыруу бул мезгилде да пайда болуп, жалбырак жана учак сыяктуу баш аламандыкка алып келген окшош сөздөргө өзгөчө көңүл бурулган.

Баардык филлосиликаттардай эле чопо минералдары SiO4 бурчтук тетраэдринин жана/же AlO4 октаэдринин эки өлчөмдүү барактары менен мүнөздөлөт. Барак блоктору химиялык курамына ээ (Al, Si) 3O4. Ар бир кремний тетраэдринин 3 чокусу кычкылтек атому башка тетраэдрлер менен бөлүшүп, эки өлчөмдүү алты бурчтуу торду түзөт. Төртүнчү чоку башка тетраэдр менен бөлүшүлбөйт жана бардык тетраэдрлер бир багытты "чейтелейт". Бардык бөлүнбөгөн чокулары барактын бир тарабында.

Структура

Чопаларда тетраэдрдик барактар ар дайым алюминий же магний сыяктуу кичинекей катиондордон түзүлүп, алты кычкылтек атому менен координацияланган октаэдрдик барактарга биригет. Тетраэдрдик барактын жалгыз чокусу да октаэдрдин бир капталынын бир бөлүгүн түзөт, бирок кошумча кычкылтек атому алты тетраэдрдин борборундагы тетраэдрдик барактын боштугунун үстүндө жайгашкан. Бул кычкылтек атому чопо структурасында OH тобун түзгөн суутек атому менен байланышкан.

Чойлорду тетраэдрдик жана октаэдрдик барактардын катмарларга таңгактоосуна жараша классификациялоого болот. Ар бир катмарда бир гана тетраэдрдик жана бир октаэдрдик топ бар болсо, анда ал 1:1 категориясына кирет. 2:1 чопо деп аталган альтернативада эки тетраэдрдик барак баралардын ар биринин бөлүнбөгөн чокусу, бири-бирине багытталган жана сегиз бурчтуу барактын ар бир тарабын түзөт.

Тетраэдрдик жана октаэдрдик барактардын ортосундагы байланыш тетраэдрдик барактын толкундуу же ийри болушун талап кылат, бул алты бурчтуу матрицанын дитригоналдык бурмаланышына, ал эми октаэдрдик барактын тегиздешине алып келет. Бул кристаллиттин валенттүүлүгүнүн жалпы бурмаланышын азайтат.

Тетраэдрдик жана октаэдрдик барактардын курамына жараша катмардын заряды болбойт же терс заряддуу болот. Эгерде катмарлар заряддуу болсо, бул заряд Na+ же К+ сыяктуу катмарлар аралык катиондор менен тең салмакталат. Ар бир учурда, аралык катмар сууну камтышы мүмкүн. Кристалл структурасы башка катмарлардын ортосунда жайгашкан катмарлардан түзүлөт.

Чопо химиясы

Көпчүлүк чопо минералдардан жасалгандыктан, алар жогорку биологиялык шайкештикке жана кызыктуу биологиялык касиеттерге ээ. Дискинин формасы жана заряддуу беттеринен улам чопо протеиндер, полимерлер, ДНКлар, ж.б. сыяктуу макромолекулалардын кеңири диапазону менен өз ара аракеттенет. Чополордун айрым колдонмолоруна дарыларды жеткирүү, кыртыш инженериясы жана биобасма кирет.

Чопо химиясы – чопонун химиялык түзүлүштөрүн, касиеттерин жана реакцияларын, ошондой эле чопо минералдарынын түзүлүшүн жана касиеттерин изилдөөчү химиянын прикладдык дисциплинасы. Бул органикалык эмес жана структуралык концепцияларды жана билимдерди камтыган дисциплиналар аралык тармак.химия, физикалык химия, материалдар химиясы, аналитикалык химия, органикалык химия, минералогия, геология жана башкалар.

Чополордун химиясын (жана физикасын) жана чопо минералдарынын структурасын изилдөөнүн академиялык жана өндүрүштүк мааниси чоң, анткени алар чийки зат (керамика ж.б.), адсорбенттер, катализаторлор ж.б.

Илимдин мааниси

Топурактын чополуу минералдарынын уникалдуу касиеттери, мисалы нанометрдик масштабдагы катмарлуу түзүлүш, туруктуу жана алмашуучу заряддардын болушу, молекулаларды адсорбциялоо жана кармап калуу (интеркалациялоо), туруктуу коллоиддик дисперсияларды түзүү жөндөмдүүлүгү, беттин жекече модификациясы жана катмар аралык химиялык модификация мүмкүнчүлүгү жана башкалар чопо химиясын изилдөөнү абдан маанилүү жана өтө ар түрдүү изилдөө тармагын түзөт.

Көптөгөн ар түрдүү билим тармактары чопо минералдарынын физика-химиялык жүрүм-турумунан таасир этет, экология илимдеринен химиялык инженерияга, керамикадан ядролук калдыктарды башкарууга чейин.

Алардын катион алмашуу сыйымдуулугу (ЦЭБ) топуракта эң көп болгон катиондорду тең салмактоодо (Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) жана рНды көзөмөлдөөдө чоң мааниге ээ, бул топурактын асылдуулугуна түздөн-түз таасирин тийгизет. Көбүнчө кургактан (дарыя суусунан) деңиздерге чейин келген Са2+ менен күрөшүүдө чополорду (жана минералдарды) изилдөө да маанилүү роль ойнойт. Минералдык заттардын курамын жана мазмунун өзгөртүү жана көзөмөлдөө жөндөмү иштеп чыгууда баалуу куралды сунуш кылатмисалы, химиялык сенсорлорду же булганган суу үчүн тазалоо агенттерин түзүү сыяктуу ар кандай колдонуу менен тандалма адсорбенттер. Бул илим чопо минералдык топторун классификациялоодо да чоң роль ойнойт.