Каолинит
Каолинит (англ. Kaolinite от топонима Гаолин) или ка́менный мозг (устар.) — светлый, чаще всего белый глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия, содержащий около 39,5 % Al2O3, 46,5 % SiO2 и 14 % H2O. Название получил по месту находки у села Гаолин (кит. 高岭) близ города Цзиндэчжэнь на юго-востоке Китая.
- Не следует путать с каолином — или белой глиной.
Как правило, каолинит образует землистые массы, в которых при больших увеличениях под электронным микроскопом обнаруживаются мелкие шестигранные кристаллы. Каолинит — главный компонент многих глин, чаще всего он образуется в процессе так называемой каолинизации (выветривании и гидротермальном изменении) из глинозёмсодержащих минералов: полевошпатовых пород и слюд. Слоистая структура каолинита придаёт минералам на его основе (глинам и каолинам) свойство пластичности.
О каолините коротко
правитьКаолинит (минерал). — В настоящее время этим именем называют плотные или землистые и рыхлые микрокристаллические массы <...>. Известны также мелкие кристаллы гексагонального вида...[1] | |
| — Пётр Земятченский, Словарь Брокгауза и Ефрона, «Каолинит», до 1895 |
...кривые нагревания не вполне точно определяют моменты начала и конца дегидрации, а также не дают возможности количественно определить ход выделения воды каолинита.[2] | |
| — Пётр Земятченский, «Вода каолинов и каолинита», 1931 |
| — Константин Евстропьев, «Химия кремния и физическая химия силикатов», 1950 |
Каолин (каолинит, каменный мозг) <...>. Обычно плотные скрытокристаллические рассыпчатые или мучнистые глиноподобные образования, дающие с водой пластичную массу.[4] | |
| — Николай Смольянинов, «Определитель гипергенных минералов», 1950 |
Каменный мозг ещё больше отличается от червеобразного каолинита по сравнению с камневидным.[5] | |
| — Иларион Шафрановский, «О каолинитах боровичской формации», 1953 |
В боровичских глинах, как и в тихвинских сиаллитах и аллитах, можно различить <...> участки, представленные каменным мозгом. Присутствие последнего в боровичских сухарях замечено еще П. А. Земятченским (1923). Участки, состоящие из каменного мозга, он назвал халцедоновидными включениями и определил их как каолинит.[5] | |
| — Иларион Шафрановский, «О каолинитах боровичской формации», 1953 |
Кристаллическая решётка камневидного каолинита по строению ближе стоит к файрклею, а каменный мозг к метагаллуазиту. В указанных различиях кристаллической решетки каолинитовых минералов в боровичских глинах лежит причина различий в их свойствах.[5] | |
| — Иларион Шафрановский, «О каолинитах боровичской формации», 1953 |
Каменный мозг (каолинит). Если образцы долго лежат в сухом помещении, на их поверхности появляется нежно-розовый оттенок. На ощупь в сухом виде минерал жирен, чуть прилипает к языку, чертится ногтем.[6] | |
| — Пётр Чирвинский, «О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр», до 1955 |
У минерала ясно выражена наклонность к образованию мелких сферолитов, которые представляют собой сростки множества чешуек. Такие же чешуйки могут слагать и более крупные выделения в сечениях то палочкообразной, то пластинчатой формы.[6] | |
| — Пётр Чирвинский, «О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр», до 1955 |
| — Дарья Лихачёва, «Создатель русского фарфора», 1970 |
Твёрдый каолин (каменный мозг, галлуазит, миэлин) — плотный, более твердый, чем обычный каолинит (твердость средняя).[8] | |
| — Валей Музафаров, «Определитель минералов, горных пород и окаменелостей», 1979 |
Образуется каолинит в результате химического выветривания алюмосиликатов, особенно полевых шпатов.[8] | |
| — Валей Музафаров, «Определитель минералов, горных пород и окаменелостей», 1979 |
...поведение смесей аморфных глинозёма и кремнезёма, полученных механическим смешением этих веществ, отличается от поведения подобных же смесей, но полученных путём одновременного осаждения обоих гелей.[3] | |
| — Константин Евстропьев, «Химия кремния и физическая химия силикатов», 1950 |
...в представление о каолиновом ядре были внесены поправки, в частности, пересмотрена принадлежность каолинита к алюмокремневым кислотам.[9] | |
| — Владислав Волков, «По страницам дневников Владимира Вернадского. 1943–1944 гг.», 2013 |
Отдельные чешуйки каолинита бесцветны, а сплошные массы белые. Каолинит не набухает, так как доступ воды в межпакетное пространство затруднён из-за сильной связи между пакетами. Расстояние между пакетами не изменяется.[10] | |
| — Ярослав Кулико, «Почвенные ресурсы», 2013 |
Каолинит — широко распространённый вторичный минерал. <...> Каолинит — основной компонент многих глин (каолиновых), образующих иногда крупные залежи.[11] | |
| — Юрий Бабаскин, «Дорожное грунтоведение», 2013 |
| — Юрий Бабаскин, «Дорожное грунтоведение», 2013 |
В научной и научно-популярной литературе
править
Каолинит (минерал). — В настоящее время этим именем называют плотные или землистые и рыхлые микрокристаллические массы, имеющие состав Al2O3∙2SiO2∙2H2O <...>. Известны также мелкие кристаллы гексагонального вида, однако, с оптическими свойствами, указывающими на меньшую симметрию. Вероятно, они принадлежат одно- или трехклиномерной системе. Цвет белый, красноватый, желтоватый и зеленоватый от различных примесей.[1] | |
| — Пётр Земятченский, Словарь Брокгауза и Ефрона, «Каолинит», до 1895 |
При определении характера воды в каолините с точки зрения ее устойчивости в отношении разных температур, как известно, до сих пор применялись два метода: а) метод прямого количественного определения воды, выделяющейся в различных интервалах температуры и б) метод термический, состоящий в определении остановок при равномерно растущем нагревании. Последний метод, впервые предложенный и осуществленный Le Chatelier, пользовался до последнего времени широким применением вследствие его простоты и наглядности (кривые нагревания). | |
| — Пётр Земятченский, «Вода каолинов и каолинита», 1931 |
...вода каолинита заметно разделяется на две части, из которых меньшая выделяется в пределах от 300° до 400°. | |
| — Пётр Земятченский, «Вода каолинов и каолинита», 1931 |
Каолин (каолинит, каменный мозг) H4Al2Si2O9, или Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O (SiO2 46,5%; Al2O3 39,5%; H2O 14,0%). | |
| — Николай Смольянинов, «Определитель гипергенных минералов», 1950 |
Каменный мозг ещё больше отличается от червеобразного каолинита по сравнению с камневидным. В рентгенограмме каменного мозга первый рефлекс заметно увеличен (7,19 вместо 7,15 kX)...[5] | |
| — Иларион Шафрановский, «О каолинитах боровичской формации», 1953 |
Каменный мозг (каолинит). Если образцы долго лежат в сухом помещении, на их поверхности появляется нежно-розовый оттенок. На ощупь в сухом виде минерал жирен, чуть прилипает к языку, чертится ногтем. Блеск слабый, жирный до матового. Твердость сухого немногим более 1 <по шкале Мооса>. Излом раковистый. Точное оптическое исследование произвести трудно. Исследовать можно или порошок, наскобленный ножом, в капле воды или другой жидкости, или шлифы. У минерала ясно выражена наклонность к образованию мелких сферолитов, которые представляют собой сростки множества чешуек. Такие же чешуйки могут слагать и более крупные выделения в сечениях то палочкообразной, то пластинчатой формы. Такие «палочки» или «пластинки» могут состоять из нескольких параллельных слойков (крустифицированные образования). Удлинение палочек (например, 0,45 х 0,30 мм) отрицательное, чешуек же, идущих перпендикулярно осям палочек, положительное. При сильном увеличении такие палочки сечения напоминают гребенчатые усики некоторых бабочек. Погасание чешуек и палочек прямое. Сферолитики в поперечнике обычно имеют 0,06-0,30 мм, в одном образце они были мельче.[6] | |
| — Пётр Чирвинский, «О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр», до 1955 |
По-настоящему искусственным материалом кирпич стал, когда его начали обжигать. По внешнему виду и по составу он сильно отличается от исходного продукта. Глина — это продукт выветривания полевошпатных пород, и состоит она в основном из алюмосиликатов (типичнейший из них — каолинит) и множества примесей. При обжиге алюмосиликаты, подобные каолиниту, теряют химически связанную воду и преобразуются в новые, безводные алюмосиликаты.[12] | |
| — Вениамин Цукерман, «От Кижей к аэропорту», 1966 |
Группа каолинита. Каолинит (каолин) — Аl2[Si2O5](OH)4. | |
| — Валей Музафаров, «Определитель минералов, горных пород и окаменелостей», 1979 |
Группа каолинита — каолинит, диккит, накрит — имеет следующее строение: Al2(OH)4[Si2O5]. Наиболее распространенным является каолинит. Кристаллическая структура этих минералов состоит из двухслойных пакетов. Отдельные чешуйки каолинита бесцветны, а сплошные массы белые. Каолинит не набухает, так как доступ воды в межпакетное пространство затруднён из-за сильной связи между пакетами. Расстояние между пакетами не изменяется. Каолинит не содержит щелочных и мало содержит щелочноземельных оснований. Дисперсность его высокая, он свободно мигрирует в суспензиях. Ёмкость поглощения — 10-20 м-экс. на 100 г. Каолинит набухает слабо, имеет небольшую липкость, связность и гидрофильность.[10] | |
| — Ярослав Кулико, «Почвенные ресурсы», 2013 |
Каолинит (от кит. као-линг – высокая гора; так называется одно из месторождений каолинита) – минерал подкласса слоистых силикатов, Al4[SiО10](OH)2. Один и из главных глинистых минералов. Благодаря высокой дисперсности и слоистой структуре для каолинита характерны адсорбирующие примеси оксидов и гидроксидов Fe, Al, Mn. Кристаллизуется в триклинные сингонии. В основе структуры — двухслойная пачка тетраэдрической кремнекислородной и октаэдрической алюмогидрооксилкислородной сеток. Образует тонкодисперсные агрегаты, состоящие из псевдогексагональных пластинчатых кристаллов размером до 1 мкм и меньше. Механические примеси окрашивают в красный, чёрный, ярко-зелёный цвет. Спайность весьма совершенная. Твердость 1...1,5. Плотность 2,63 г/см3. Блеск матовый, в куске непрозрачен, излом землистый. Легко размокает в воде, приобретая пластичность и диспергируется с образованием суспензий.[11] | |
| — Юрий Бабаскин, «Дорожное грунтоведение», 2013 |
Каолинит — широко распространённый вторичный минерал. Образуется в корах выветривания при гидролизе породообразующих алюмосиликатных, главным образом полевошпатовых, горных пород. Входит в состав различных осадочных горных пород. Каолинит — основной компонент многих глин (каолиновых), образующих иногда крупные залежи. В качестве главной составной части каолинов каолинит используют для производства бумаги (наполнитель и покрытие), резины, фарфора, фаянса, огнеупорных материалов и др. Каолинит — потенциальный источник получения алюминия.[11] | |
| — Юрий Бабаскин, «Дорожное грунтоведение», 2013 |
Строение кристаллической решетки монтмориллонита, в общем, очень близко к строению кристаллической решётки каолинита, но у каолинита элементарных слоёв пять, у монтмориллонита их семь. Смежные пакеты соприкасаются друг с другом атомами кислорода, поэтому связи между пакетами гораздо слабее, чем между пакетами каолинита.[13] | |
| — Алан Лолаев, Вячеслав Бутюгин, «Инженерная геология», 2017 |
В публицистике и документальной литературе
править
Под бурым железняком находится «урал», — коренная порода, представляющая желтоватый, довольно рыхлый доломитовый песок и золу. Над бурым железняком лежат толщи беловатых и сероватых каолинитовых пород, совершенно подобных таковым же Закаменного рудника.[14] | |
| — Пётр Земятченский, Словарь Брокгауза и Ефрона, «Уральская железная промышленность в 1899 году» (Глава 14), 1900 |
До последних лет существовали два (или даже три) различных воззрения на химический характер продуктов обезвоживания каолинита. Согласно мнению одних исследователей, каолинит в процессе своего обезвоживания распадается на свободные окислы (Лешателье, Соколов, Тамман, Белянкин и др.). Другие авторы, напротив, полагали, что Аl2O3 и SiO2 в обезвоженном каолините сохраняют свою связь в форме каолинитового ангидрида Аl2O3•2SiO2 (Вернадский, Ринне, Земятченский и др.), или, по крайней мере, ангидрида Аl2O3•SiO2, соответствующего обезвоженному минералу аллофану Аl2O3•2SiO2•4H2O (Самойлов).[3] | |
| — Константин Евстропьев, «Химия кремния и физическая химия силикатов», 1950 |
В 1934 г. Красненская провела опыты по пептизации прокалённого каолинита золем кремневой кислоты и установила при этом, что подобная обработка приводит к достаточно полному разделению глинозёма (пептизировавшегося в золь) от кремнезёма (оставшегося в виде геля). В результате своих опытов Красненская пришла к заключению, что подобные аморфные алюмосиликаты представляют собой не истинные химические соединения, а ряд механических смесей из геля кремнезёма и геля глинозёма. | |
| — Константин Евстропьев, «Химия кремния и физическая химия силикатов», 1950 |
Дальнейшие опыты Белянкина и Ивановой показали, что поведение смесей аморфных глинозема и кремнезема, полученных механическим смешением этих веществ, отличается от поведения подобных же смесей, но полученных путём одновременного осаждения обоих гелей.[3] | |
| — Константин Евстропьев, «Химия кремния и физическая химия силикатов», 1950 |
В боровичских глинах, как и в тихвинских сиаллитах и аллитах, можно различить цемент и округлые включения, сложенные кристаллическим червеобразным каолинитом, и участки, представленные каменным мозгом. Присутствие последнего в боровичских сухарях замечено еще П. А. Земятченским (1923). Участки, состоящие из каменного мозга, он назвал халцедоновидными включениями и определил их как каолинит. Гальки (включения) представлены червеобразным каолинитом с типичной кристаллической решёткой. Кристаллическая решётка камневидного каолинита по строению ближе стоит к файрклею, а каменный мозг к метагаллуазиту. В указанных различиях кристаллической решетки каолинитовых минералов в боровичских глинах лежит причина различий в их свойствах. Очевидно, что наиболее типичными каолинитовыми и, следовательно, ценными промышленными свойствами будут обладать каолинитовые глины...[5] | |
| — Иларион Шафрановский, «О каолинитах боровичской формации», 1953 |
...припомним, что такое фарфор. Основные его компоненты ― каолин, полевой шпат и кварц. Каолин относится к классу глин, но в отличие от обычных, не «фарфоровых» глин, он почти не имеет примесей и огнеупорен (температура плавления свыше 1400°C). Каолин, полевой шпат и кварц очищают, дробят и смешивают. Из этой смеси ― фарфоровой массы ― лепят изделия, сушат и ставят их в печь для обжига. При нагреве до 400°C каолин теряет воду, но пластичность его еще сохраняется; при дальнейшем нагреве каолинит ― основная часть каолина ― теряет пластичность, но изделия из него ещё пропускают воду.[7] | |
| — Дарья Лихачёва, «Создатель русского фарфора», 1970 |
...считали, что при выветривании почти не происходит преобразования гранита. Он будто бы попросту «разваливается», превращается в рухляк. В действительности же от гранита остался лишь один наиболее устойчивый первичный минерал — кварц. Все остальные распались, и вместо них возникли новые, гипергенные минералы, главным образом каолинит.[15] | |
| — Всеволод Добровольский, Красные земли «чёрного континента», 1970 |
Одним из замечательных прогнозов Вернадского была его гипотеза «каолинового ядра» в кристаллических структурах алюмосиликатов. Эту идею знаменитый французский химик Анри Луи Ле-Шателье (1850– 1936), в лаборатории которого Вернадский работал в 1889 г., назвал «гениальной». Каолиновое ядро Al2Si2O7 в сущности было предсказанием четверного окружения алюминия и кремния атомами кислорода, что подтвердилось через 40 лет (!) после освоения кристаллографами рентгено-структурного анализа. Впоследствии в представление о каолиновом ядре были внесены поправки, в частности, пересмотрена принадлежность каолинита к алюмокремневым кислотам. Исходя из теории каолинового ядра, исследователь на склоне лет решил вернуться к давно интересовавшей его проблеме окраски алюмосиликатов. В дневнике от 1 сентября 1944 г. он пишет: «Академик Наметкин <…> имел со мной интересный разговор о структуре силикатов в связи с теорией Бутлерова, которая и до сих пор лежит в основе всех структурных представлений органической химии <...> Надо возобновить эту тему и поставить опыты с цветными силикатными красками. Мои мечты 1889–1891».[9] | |
| — Владислав Волков, «По страницам дневников Владимира Вернадского. 1943–1944 гг.», 2013 |
Источники
править- ↑ 1 2 Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907. том XIV (1895): с. 356. — Пётр Земятченский. Из статьи Миаргирит.
- ↑ 1 2 3 Земятченский П. А. Вода каолинов и каолинита (представлено академиком А. Е. Ферсманом). — М.: Труды минералогического института Академии Наук СССР, 1931 г.
- ↑ 1 2 3 4 5 Евстропьев К. С. Химия кремния и физическая химия силикатов. Под ред. акад. Д. С. Белянкина. — Москва : Промстройиздат, 1950 г. — 364 с.
- ↑ 1 2 Смольянинов Н. А. Определитель гипергенных минералов. — Москва : Госгеолиздат, 1950 г. — 259 с.
- ↑ 1 2 3 4 5 Шафрановский И. И. О каолинитах боровичской формации. Труды Горно-геологического института. Том 20. — Свердловск, Уральский филиал АН СССР, 1953 г.
- ↑ 1 2 3 Чирвинский П. Н. О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр. — Геологический сборник. Львовское геологическое общество при Львовском государственном университете им. И. Франко. — № 19, выпуск 1 за 1965 г., стр.36-41
- ↑ 1 2 Лихачёва Д. М. Создатель русского фарфора. — М.: «Химия и жизнь» № 7, 1970 г.
- ↑ 1 2 3 Музафаров В. Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей. — Москва : Недра, 1979 г. — 327 с.
- ↑ 1 2 Владислав Волков. По страницам дневников Владимира Вернадского. 1943–1944 гг. — М.: «Наука в России», № 2, 2013 г.
- ↑ 1 2 Кулико Я. К. Почвенные ресурсы. — Мн.: Вышэйшая школа, 2016 г.
- ↑ 1 2 3 4 Бабаскин Ю. Г. Дорожное грунтоведение. Практикум. — Москва: ИНФРА-М. Новое знание, 2013 г. — 461 с.
- ↑ Цукерман В. А. От Кижей к аэропорту. — Москва: «Химия и жизнь», № 9, 1966 г.
- ↑ Лолаев А. Б., Бутюгин В. В. Инженерная геология и грунтоведение. ― Ростов-на-Дону: Феникс, 2017 г. — 350 с.
- ↑ Земятченский П. А.. Уральская железная промышленность в 1899 году. — Санкт-Петербург: Типография В. Демакова; 1900 г.
- ↑ В. В. Добровольский, Красные земли «чёрного континента». ― М.: «Химия и жизнь», №11, 1970 г.
