מינרלים מחימר הם פילוסיליקטים מימיים של אלומיניום, לעיתים עם זיהומים שונים של ברזל, מגנזיום, אלקלי ומתכות אדמה אלקליות, כמו גם קטיונים אחרים הנמצאים על משטחים פלנטריים או בסמוך להם.
הם נוצרים בנוכחות מים, ופעם הם היו חשובים להופעת החיים, מכיוון שתיאוריות רבות של אביוגנזה לוקחות בחשבון את תפקידן בתהליך זה. הם מרכיבים חשובים בקרקעות והועילו לבני אדם מאז ימי קדם בחקלאות ובייצור.
חינוך
חרוזים יוצרים סדינים משושים שטוחים הדומים לנציץ. מינרלים מחימר הם מוצרי בליה נפוצים (כולל בליה של כרית שדה) ומוצרים בטמפרטורה נמוכה של שינוי הידרותרמי. הם שכיחים מאוד בקרקעות, בסלעי משקע עדינים כמו סככים, אבני בוץ ואבני זילוף, כמו גם בסכיני מטמורפיות עדינים ופיליטים.
מאפיינים
מינרלים מחימר, ככלל (אך לא בהכרח), הם גרגירי אולטרה-גרעינים. בדרך כלל מאמינים שיש להם גודל של פחות מ -2 מיקרומטר בקטגוריה הסטנדרטית של גודל החלקיקים, ולכן יתכן ויהיה צורך בשיטות אנליטיות מיוחדות כדי לזהות אותם וללמוד אותם. אלה כוללים דיפרקציה בצילום רנטגן, שיטות דיפרקציה אלקטרונית, שיטות ספקטרוסקופיות שונות כמו ספקטרוסקופיה של Mössbauer, ספקטרוסקופיה אינפרא אדום, ספקטרוסקופיה של ראמן ו- SEM-EDS, או תהליכים מינרלוגיים אוטומטיים. ניתן להוסיף לשיטות אלה מיקרוסקופיית אור מקוטבת, טכניקה מסורתית המבססת תופעות יסודיות או קשרים פטרולוגיים.
תפוצה
בהתחשב בצורך במים, מינרלים מחימר הם נדירים יחסית במערכת השמש, אם כי הם נפוצים על פני כדור הארץ, שם מים מתקשרים עם מינרלים וחומרים אורגניים אחרים. הם התגלו גם בכמה מקומות במאדים. הספקטרוגרפיה אישרה את נוכחותם על אסטרואידים ופלנטואידים, כולל כוכב הלכת הגמדי סרס וטמפל 1, כמו גם הירח של צדק אירופה.
סיווג
מינרלי החימר העיקריים כלולים באשכולות הבאים:
- קבוצת הקאולין, הכוללת את המינרלים קאוליניט, דיקיט, halloysite ו- nakrit (פולימורפים Al2Si2O5 (OH) 4). מקורות מסוימים כוללים את קבוצת הקוליניטין-סרפנטין בגלל קווי דמיון מבניים (Bailey 1980).
- קבוצת smectite הכוללת smectites של דיוקטאהדרלה, כמו montmorillonite, nontronite ו- beidellite, ו- smiotites trioctahedral, למשל, ספוניט. בשנת 2013, בדיקות אנליטיות של רובר הסקרנות מצאו תוצאות שתואמות את נוכחותם של מינרלים מחימר סמיטיט בכוכב הלכת מאדים.
- קבוצת אילייט, הכוללת נציץ חימר. עילית היא המינרל היחיד הנפוץ בקבוצה זו.
- קבוצת הכלוריט כוללת מגוון רחב של מינרלים דומים עם שונות כימית משמעותית.
מינים אחרים
ישנם סוגים אחרים של מינרלים אלה כמו ספיוליט או אטפולגיט, חרסות עם תעלות מים ארוכות, פנימיות במבנה. וריאציות של חימר שכבתי מעורב רלוונטיות לרוב הקבוצות לעיל. ההזמנה מתוארת כהזמנה אקראית או רגילה ומתוארת עוד יותר במונח "רייכוויט", שפירושו בגרמנית "טווח" או "כיסוי". מאמרים ספרותיים מציינים למשל את ה- R1 המוזמן-סמיטיט. סוג זה נכלל בקטגוריית ISISIS. לעומת זאת, R0 מתאר סדר אקראי. בנוסף להם, ניתן למצוא סוגים מורחבים אחרים של הזמנה (R3 וכו '). טיט מינרלים מחימר מעורב, שהם הסוגים המושלמים של R1, מקבלים לעתים קרובות שמות משלהם. כלוריט-סמקטיט שהוזמן על ידי R1 מכונה קורנסיט, רקטיט רייטיט-אילייט-סמקטיט.
ללמוד היסטוריה
הידיעה על אופי החימר הפכה להבנה יותר בשנות השלושים עם התפתחות טכנולוגיות דיפרקציה של רנטגן הנחוצות לניתוח האופי המולקולרי של חלקיקי החרס. התקינה של הטרמינולוגיה עלתה גם בתקופה זו תוך תשומת לב מיוחדת למילים דומות, שהביאו לבלבול, כמו סדין ומישור.
כמו כל הפילוסיליקטים, מינרלים מחימר מתאפיינים בשכבות דו-ממדיות של טטרה-דירה SiO4 ו / או AlO4-octahedra. לגושי גיליון יש את ההרכב הכימי (Al, Si) 3O4. כל טטרהדרון סיליקון חולק 3 מאטומי החמצן הקודקודים שלו עם טטרה -דרה אחרים ויוצרים סריג משושה בשני ממדים. הקודקוד הרביעי אינו משותף לטטרהדרון אחר, וכל הטטרהדרונים "מצביעים" באותו כיוון. כל הקודקודים הלא מופרדים נמצאים בצד אחד של הגיליון.
מבנה
בחרסות, יריעות טטרהדרליות נקשרות תמיד ליריעות אוקטאהדרליות, נוצרות מקטעים קטנים, כמו אלומיניום או מגנזיום, ומתואמים על ידי שישה אטומי חמצן. קודקודו הבלתי צורה של היריעה הטטרהדרלית מהווה גם הוא חלק מצד אחד של האוקטאהדרלה, אולם אטום חמצן נוסף ממוקם מעל הפער בגיליון הטטרהדראלי במרכז ששת הטטרהדררה. אטום חמצן זה נקשר לאטום מימן היוצר קבוצת OH במבנה החימר.
ניתן לחלק תלתלים לקטגוריות בהתאם לשיטת אריזת גיליונות טטרהדראליים ואוקטאהדרליים בשכבות. אם בכל שכבה יש רק טטרדהרלית וקבוצה אוקטאהדרלית אחת, הרי שהיא שייכת לקטגוריית 1: 1. לחלופה, המכונה חימר 2: 1, יש שני סדינים טרטרדריים עם קודקוד לא מחולק של כל אחד מהם, המכוונים זה אל זה ויוצרים כל צד של הגיליון המתומן.
החיבור בין יריעות הטטרהדרדרליות לאוקטאהדרל מחייב את הגיליון הטטרהדרלי גלי או מעוות, מה שגורם לעיוות דטרונונאלי של המטריקס המשושה, וגליון האוקטאהדרל מיושר. זה ממזער את עיוות הערכים הכללי של הקריסטלייט.
תלוי בהרכב היריעות הטטרהדרליות והאוקטאהדרליות, לשכבה לא יהיה מטען או יהיה שלילי. אם השכבות טעונות, מטען זה מאוזן על ידי קטיונים בין שכבות, כגון Na + או K +. בכל מקרה, שכבת הביניים עשויה להכיל גם מים. מבנה הגביש נוצר מערמת שכבות הממוקמת בין שכבות אחרות.
"כימיה של טיט"
מכיוון שרוב החימרות מיוצרים ממינרלים, יש להם תאימות ביולוגית גבוהה ותכונות ביולוגיות מעניינות. בשל צורת הדיסק והמשטחים הטעונים, חימר מקיים אינטראקציה עם מספר מקרומולקולות של חומרים כמו חלבון, פולימרים, DNA וכו '. חלק משימשי החרס כוללים מסירת תרופות, הנדסת רקמות והדפסת ביו.
כימיה של טיט היא תחום יישומי של כימיה הבוחנת את המבנים הכימיים, התכונות והתגובות של טיט, כמו גם את המבנה והתכונות של מינרלים מחימר. זהו תחום בינתחומי, הכולל מושגים וידע מכימיה אורגנית ומבנית, כימיה פיזיקלית, כימיה חומרית, כימיה אנליטית, כימיה אורגנית, מינרלוגיה, גיאולוגיה ואחרים.
למחקר הכימיה (והפיזיקה) של חרסות ומבנה של מינרלים מחימר יש חשיבות אקדמית ותעשייתית רבה, מכיוון שהם נמנים עם המינרלים התעשייתיים הנפוצים ביותר המשמשים כחומרי גלם (קרמיקה וכו '), סופגים, זרזים וכו'.
