Lermineraler är vattenhaltiga fyllosilikater av aluminium, ibland med olika föroreningar av järn, magnesium, alkali och jordalkalimetaller, liksom andra katjoner som finns på eller i närheten av några planetytor.
De bildas i närvaro av vatten, och när de en gång var viktiga för uppkomsten av liv, eftersom många teorier om abiogenes tar hänsyn till deras roll i denna process. De är viktiga beståndsdelar i jordar och har varit gynnsamma för människor sedan antiken i jordbruk och produktion.
bildning
Leror bildar platta sexkantiga ark som liknar glimmer. Lermineraler är vanliga väderprodukter (inklusive förvitring av fältspat) och lågtemperaturprodukter med hydrotermisk förändring. De är mycket vanliga i jordar, i finkorniga sedimentära bergarter som schister, lerstenar och siltstenar, liksom i finkorniga metamorfiska skister och filiter.
egenskaper hos
Lermineraler är som regel (men inte nödvändigtvis) ultrafinkorniga. Man tror allmänt att de har en storlek mindre än 2 mikrometer i standardklassificeringen av partikelstorlekar, så speciella analysmetoder kan krävas för att identifiera och studera dem. Dessa inkluderar röntgendiffraktion, elektrondiffraktionsmetoder, olika spektroskopiska metoder såsom Mössbauer-spektroskopi, infraröd spektroskopi, Raman-spektroskopi och SEM-EDS, eller automatiserade mineralogiska processer. Dessa metoder kan kompletteras med polariserad ljusmikroskopi, en traditionell teknik som etablerar grundläggande fenomen eller petrologiska förhållanden.
spridning
Med tanke på behovet av vatten är lermineraler relativt sällsynta i solsystemet, även om de är utbredda på jorden, där vatten samverkar med andra mineraler och organiskt material. De har också upptäckts på flera platser på Mars. Spektrografi bekräftade sin närvaro på asteroider och planetoider, inklusive dvärgplaneten Ceres och Tempel 1, samt Jupiter Europas måne.
klassificering
De viktigaste lermineralerna ingår i följande kluster:
- Kaolin-gruppen, som inkluderar mineralerna kaolinit, dikkit, halloysit och nakrit (polymorfer Al2Si2O5 (OH) 4). Vissa källor inkluderar kaolinit-serpentin-gruppen på grund av strukturella likheter (Bailey 1980).
- En smektitgrupp som inkluderar dioktahedriska smektiter, såsom montmorillonit, nontronit och beidellit, och trioktahedriska smektiter, till exempel saponit. 2013 fann analytiska tester från Curiosity rover resultat som överensstämmer med närvaron av smektitlermineraler på planeten Mars.
- Illite-gruppen, som inkluderar lera glimmer. Illit är det enda vanliga mineralet i denna grupp.
- Kloritgruppen inkluderar ett brett sortiment av liknande mineraler med betydande kemisk variation.
Andra arter
Det finns andra typer av dessa mineraler som sepiolit eller attapulgit, leror med långa vattenkanaler, inre struktur. Variationer av lera av blandat lager är relevanta för de flesta av ovanstående grupper. Beställning beskrivs som slumpmässig eller regelbunden beställning och beskrivs vidare med termen "Reichweit", som på tyska betyder "räckvidd" eller "täckning". Litterära artiklar citerar till exempel den beställda illite-smectiten R1. Denna typ ingår i ISISIS-kategorin. R0 beskriver å andra sidan slumpvis ordning. Förutom dem kan man också hitta andra utökade beställningstyper (R3, etc.). Lera blandade lermineraler, som är de perfekta typerna av R1, får ofta sina egna namn. R1-beställd klorit-smektit kallas korrensit, R1-illite-smektit-rektit.
Studera historia
Kunskapen om lerarnas natur blev mer förståelig på 1930-talet med utvecklingen av röntgendiffraktionsteknologier som var nödvändiga för analysen av lerapartiklarnas molekylära natur. Standardiseringen av terminologin framkom också under denna period med särskild uppmärksamhet på liknande ord, vilket ledde till förvirring, såsom ett ark och ett plan.
Liksom alla fyllosilikater kännetecknas lermineraler av tvådimensionella skikt av vinklade SiO4-tetraedra och / eller AlO4 oktaedra. Arkblock har den kemiska sammansättningen (Al, Si) 3O4. Varje kiseltetrahedron delar 3 av sina verteksyreatomer med andra tetraedrar och bildar ett hexagonalt gitter i två dimensioner. Det fjärde toppunktet delas inte med en annan tetrahedron, och alla tetrahedrons "pekar" i samma riktning. Alla oskiljda toppar är på en sida av arket.
struktur
I leror är tetraedriska ark alltid bundna till oktaedriska ark, bildade av små katjoner, såsom aluminium eller magnesium, och koordineras av sex syreatomer. Den oformade toppen på det tetraedriska arket utgör också en del av den ena sidan av oktaedralen, men en ytterligare syreatom är belägen ovanför gapet i det tetraedriska arket i mitten av de sex tetraedrarna. Denna syreatom är bunden till en väteatom som bildar en OH-grupp i lerstrukturen.
Leror kan delas in i kategorier beroende på metoden för packning av tetraedriska och oktaedriska ark i lager. Om det i varje lager bara finns en tetraedrisk och en oktaedrisk grupp, tillhör den kategorin 1: 1. Ett alternativ, känt som lera 2: 1, har två tetraedriska ark med en odelad topp av var och en av dem, riktad mot varandra och bildar vardera sidan av det åttkantiga arket.
Förbindelsen mellan de tetraedriska och oktaedriska arken kräver att det tetraedriska arket blir korrugerat eller vridet, vilket orsakar ditrigonal snedvridning av den hexagonala matrisen, och det oktaedriska arket är i linje. Detta minimerar den totala valensförvrängningen av kristalliten.
Beroende på sammansättningen av de tetraedriska och oktaedriska arken har skiktet inte en laddning eller kommer att ha en negativ. Om lagren laddas balanseras denna laddning av mellanlager-katjoner, till exempel Na + eller K +. I båda fallen kan mellanlagret också innehålla vatten. Kristallstrukturen är bildad av en bunt lager som ligger mellan andra lager.
"Lerkemi"
Eftersom de flesta leror är tillverkade av mineraler har de hög biokompatibilitet och intressanta biologiska egenskaper. På grund av formen på skivan och laddade ytor interagerar lera med ett antal makromolekyler av ämnen som protein, polymerer, DNA, etc. Några av leran användningsområden inkluderar läkemedelsleverans, vävnadsteknik och biotryck.
Lerkemi är en tillämpad disciplin inom kemi som studerar de kemiska strukturerna, egenskaper och reaktioner hos lera, liksom strukturen och egenskaperna för lermineraler. Detta är ett tvärvetenskapligt område, inklusive begrepp och kunskap från oorganisk och strukturell kemi, fysisk kemi, materialkemi, analytisk kemi, organisk kemi, mineralogi, geologi och andra.
Studien av lerins kemi (och fysik) och strukturen i lermineraler är av stor akademisk och industriell betydelse, eftersom de är bland de mest använda industriella mineralerna som används som råmaterial (keramik, etc.), adsorbenter, katalysatorer etc.
