Lermineraler er vandige phyllosilicater af aluminium, undertiden med forskellige urenheder af jern, magnesium, alkali og jordalkalimetaller, såvel som andre kationer, der findes på eller i nærheden af nogle planetariske overflader.
De dannes i nærværelse af vand, og når de engang var vigtige for fremkomsten af liv, fordi mange teorier om abiogenese tager højde for deres rolle i denne proces. De er vigtige komponenter i jord og har været gavnlige for mennesker siden oldtiden i landbrug og produktion.
formation
Ler danner flade sekskantede lag, der ligner glimmer. Lermineraler er almindelige vejrprodukter (inklusive forvitring af feltspat) og lavtemperaturprodukter med hydrotermisk ændring. De er meget almindelige i jord, i finkornede sedimentære klipper som skister, mudsten og siltsten samt i finkornede metamorfe skister og phyllitter.
karakteristika
Lermineraler er som regel (men ikke nødvendigvis) ultrafinkornet. Det antages generelt, at de har en størrelse på mindre end 2 mikrometer i standardklassificeringen af partikelstørrelser, så specielle analysemetoder kan være nødvendige for at identificere og studere dem. Disse inkluderer røntgendiffraktion, elektrondiffraktionsmetoder, forskellige spektroskopiske metoder, såsom Mössbauer-spektroskopi, infrarød spektroskopi, Raman-spektroskopi og SEM-EDS, eller automatiserede mineralogiske processer. Disse metoder kan suppleres med polariseret lysmikroskopi, en traditionel teknik, der etablerer grundlæggende fænomener eller petrologiske forhold.
spredning
I betragtning af behovet for vand er lermineraler relativt sjældne i solsystemet, selvom de er udbredte på Jorden, hvor vand interagerer med andre mineraler og organiske stoffer. De er også blevet opdaget flere steder på Mars. Spektrografi bekræftede deres tilstedeværelse på asteroider og planetoider, herunder dværgplaneten Ceres og Tempel 1, samt Jupiter Europas måne.
klassifikation
De vigtigste lermineraler er inkluderet i følgende klynger:
- Kaolin-gruppen, der inkluderer mineraler kaolinit, dikkit, halloysit og nakrit (polymorfer Al2Si2O5 (OH) 4). Nogle kilder inkluderer kaolinit-serpentin-gruppen på grund af strukturelle ligheder (Bailey 1980).
- En smektitgruppe, der inkluderer dioctahedral smectites, såsom montmorillonit, nontronit og beidellite, og trioctahedral smectites, for eksempel saponit. I 2013 fandt analytiske test fra Curiosity rover resultater, der var i overensstemmelse med tilstedeværelsen af smektit-lermineraler på planeten Mars.
- Illite-gruppe, der inkluderer lerglimmer. Illit er det eneste almindelige mineral i denne gruppe.
- Chloritgruppen inkluderer en lang række lignende mineraler med betydelig kemisk variation.
Andre arter
Der er andre typer af disse mineraler, såsom sepiolit eller attapulgit, lerarter med lange vandkanaler, indvendige i strukturen. Variationer i blandet lag ler er relevante for de fleste af de ovennævnte grupper. Bestilling beskrives som tilfældig eller regelmæssig bestilling og beskrives yderligere med udtrykket “Reichweit”, der på tysk betyder “rækkevidde” eller “dækning”. Litterære artikler citerer f.eks. Den bestilte illite-smektit R1. Denne type er inkluderet i ISISIS-kategorien. R0 beskriver på den anden side tilfældig rækkefølge. Ud over dem kan man også finde andre udvidede bestillingsformer (R3 osv.). Ler blandede lermineraler, som er de perfekte typer af R1, får ofte deres egne navne. R1-bestilt chlorit-smectit er kendt som korrensit, R1-illite-smectite-rectorite.
Undersøg historie
Kendskab til arten af ler blev mere forståelig i 1930'erne med udviklingen af røntgenstrålediffraktionsteknologier, der var nødvendige til analyse af lerpartiklernes molekylære natur. Standardiseringen af terminologien opstod også i denne periode med særlig opmærksomhed på lignende ord, hvilket førte til forvirring, såsom et ark og et plan.
Som alle phyllosilicater er lermineraler kendetegnet ved to-dimensionelle lag af vinklede SiO4-tetrahedra og / eller AlO4 octahedra. Arkblokke har den kemiske sammensætning (Al, Si) 3O4. Hver siliconetetrahedron deler 3 af sine toppunkt oxygenatomer med andre tetrahedra og danner et hexagonalt gitter i to dimensioner. Den fjerde toppunkt deles ikke med en anden tetrahedron, og alle tetrahedroner "peger" i samme retning. Alle useparerede hjørner er på den ene side af arket.
struktur
I ler er tetraedriske ark altid bundet til octahedrale ark, dannet af små kationer, såsom aluminium eller magnesium, og koordineret med seks iltatomer. Den ikke-formede toppunkt på det tetrahedriske ark udgør også en del af den ene side af octahedralen, men et yderligere iltatom er placeret over gabet i det tetrahedriske ark i midten af de seks tetrahedre. Dette oxygenatom er bundet til et hydrogenatom, der danner en OH-gruppe i lerestrukturen.
Ler kan opdeles i kategorier afhængigt af metoden til pakning af tetrahedrale og oktaedriske lag i lag. Hvis der i hvert lag kun er en tetrahedral og en oktaedrisk gruppe, hører den til kategorien 1: 1. Et alternativ, kendt som ler 2: 1, har to tetraedriske ark med en udelt vertex af hver af dem, rettet mod hinanden og danner hver side af det ottekantede ark.
Forbindelsen mellem de tetrahedrale og octahedriske ark kræver, at det tetraedriske ark bliver bølgepapir eller vridet, hvilket forårsager ditrigonal forvrængning af den hexagonale matrix, og den octahedriske ark er rettet. Dette minimerer den samlede valensforvrængning af krystallitten.
Afhængigt af sammensætningen af de tetrahedrale og oktaedriske ark vil laget ikke have en ladning eller have en negativ. Hvis lagene er opladet, afbalanceres denne ladning af mellemlagskationer, såsom Na + eller K +. I begge tilfælde kan mellemlaget også indeholde vand. Krystallstrukturen er dannet af en stak lag placeret mellem andre lag.
"Lerkemi"
Da de fleste ler er fremstillet af mineraler, har de høj biokompatibilitet og interessante biologiske egenskaber. På grund af formen på disken og ladede overflader interagerer ler med et antal makromolekyler af stoffer såsom protein, polymerer, DNA osv. Nogle af lerens anvendelser inkluderer lægemiddelafgivelse, vævsteknik og bioprint.
Lerkemi er en anvendt disciplin inden for kemi, der studerer de kemiske strukturer, egenskaber og reaktioner i ler samt strukturen og egenskaberne ved lermineraler. Dette er et tværfagligt felt, herunder koncepter og viden fra uorganisk og strukturel kemi, fysisk kemi, materialekemi, analytisk kemi, organisk kemi, mineralogi, geologi og andre.
Undersøgelsen af kemi (og fysik) af lerarter og strukturen af lermineraler er af stor akademisk og industriel betydning, da de er blandt de mest anvendte industrielle mineraler, der bruges som råmaterialer (keramik osv.), Adsorbenter, katalysatorer osv.
