3.1.2. Гидрослюда
Кристаллическая решетка гидрослюды подобна монтмориллониту, но имеет большее число изоморфных замещений (рисунок 3.6).
Так, у гидромусковита октаэдрические позиции в основном заполнены Al3+, а у гидробиотита могут быть замещены Fe2+ или Mg2+.
Кроме того, у того и другого минералов в тетраэдрическом слое до 1/6 всех атомов Si4+ изоморфно замещены Al3+, возникающий при этом отрицательный заряд компенсируется катионами К+, входящими в межпакетное пространство гидрослюд.
Близкое расположение заряда, который локализован в тетраэдрическом слое, к поверхности пакета приводит к прочному ионному взаимодействию смежных пакетов с катионами К+ и молекулы воды уже не могут проникать в межпакетное пространство.
Для гидрослюд обменными являются лишь катионы, расположенные на механически разорванных ребрах (гранях) кристаллической решетки, в связи с чем обменная емкость (емкость поглощения) гидрослюд составляет всего 10·10-3… 40·10-3 моль/100 г.
Рисунок 3.6 - Схема кристаллической решетки гидрослюды
Гидратация слюд и некоторое увеличение их объема, которое значительно меньше, чем у монтмориллонита, происходит в результате ионообменных реакций на внешних механически разорванных гранях.
Удельная поверхность гидрослюд составляет 400…500 м2/г.
Для гидрослюдистых глин характерна тем не менее высокая коллоидальность и хорошие адсорбционные свойства объясняемые образованием смешанно-слоистых структур, где алюминатные пакеты одного глинистого минерала переслаиваются с пакетами других. Весьма распространены смешанные структуры различных гидрослюд (иллита, хлорита и др.) с монтмориллонитом и каолинитом. К их числу принадлежат многие минералогические разновидности, известные под самостоятельными названиями. Смешанно-слоистым минералом является монотермит бейделлит. Таким образом, свойства гидрослюдистых глин определяются составляющими их структурами. По мере увеличения в них компонентов с подвижной решеткой растут емкость ионного обмена, коллоидно-химическая активность, набухание и т.п.
3.1.3. Каолинит
Каолинит имеет двухслойную кристаллическую решетку без зарядов на базальных поверхностях, что объясняется отсутствием изоморфных замещений (рисунок 3.7-3.8).
Рисунок 3.7 – внешний вид каолинита под микроскопом
В алюмокислородном слое значительная часть атомов кислорода замещена группами ОН-.
Атомы кислорода и гидроксил ионы смежных соприкасающихся пакетов находятся друг против друга и по всей площади довольно прочно связаны водородной связью типа О – Н, которая препятствует внутрикристаллическому разбуханию решетки.
Рисунок 3.8 - Схема кристаллической решетки каолинита
В связи с тем, что молекулы воды и катионы не могут проникать в межпакетное пространство, каолинит трудно диспергируется, имеет малую емкость обмена 3·10-3…15·10-3 моль/100 г, приходящуюся на внешние механически разорванные грани (разрыв связей Si–O–Si, OH–Al–OH), и очень слабо набухает.
По форме частицы каолинита представляют собой несколько вытянутые шестиугольные пластинки.
Удельная поверхность каолинита оставляет всего 10…20 м2/г.