Mineral lempung adalah filosilikat berair dari aluminium, kadang-kadang dengan berbagai pengotor logam besi, magnesium, alkali dan logam tanah alkali, serta kation lain yang ditemukan di atau dekat beberapa permukaan planet.
Mereka terbentuk di hadapan air, dan begitu mereka penting bagi munculnya kehidupan, karena banyak teori abiogenesis memperhitungkan peran mereka dalam proses ini. Mereka adalah komponen penting dari tanah dan telah bermanfaat bagi manusia sejak zaman kuno di bidang pertanian dan produksi.
Pendidikan
Tanah liat membentuk lembaran heksagonal datar yang mirip dengan mika. Mineral lempung adalah produk pelapukan yang umum (termasuk pelapukan feldspar) dan produk perubahan hidrotermal suhu rendah. Mereka sangat umum di tanah, di batuan sedimen berbutir halus seperti sekis, batulempung dan batulanau, serta sekis metamorf berbutir halus dan phyllites.
Karakteristik
Mineral tanah liat, sebagai suatu peraturan (tetapi tidak harus), berbutir ultrafine. Secara umum diyakini bahwa mereka memiliki ukuran kurang dari 2 mikrometer dalam klasifikasi standar ukuran partikel, sehingga metode analisis khusus mungkin diperlukan untuk mengidentifikasi dan mempelajarinya. Ini termasuk difraksi sinar-X, metode difraksi elektron, berbagai metode spektroskopi seperti spektroskopi Mössbauer, spektroskopi inframerah, spektroskopi Raman dan SEM-EDS, atau proses mineralogi otomatis. Metode-metode ini dapat dilengkapi dengan mikroskop cahaya terpolarisasi, teknik tradisional yang membentuk fenomena mendasar atau hubungan petrologi.
Distribusi
Mengingat kebutuhan akan air, mineral lempung relatif jarang di tata surya, meskipun tersebar luas di Bumi, di mana air berinteraksi dengan mineral lain dan bahan organik. Mereka juga telah ditemukan di beberapa tempat di Mars. Spectrography mengkonfirmasi keberadaan mereka di asteroid dan planetoid, termasuk planet kerdil Ceres dan Tempel 1, serta bulan Jupiter Eropa.
Klasifikasi
Mineral tanah liat utama termasuk dalam kelompok berikut:
- Kelompok kaolin, yang meliputi mineral kaolinit, dikkit, halloysite dan nakrit (polymorphs Al2Si2O5 (OH) 4). Beberapa sumber termasuk kelompok serpentine kaolinit karena kesamaan struktural (Bailey 1980).
- Kelompok smektit yang mencakup smektit dioktahedral, seperti montmorillonit, nontronit dan beidellite, dan smektit trioktahedral, misalnya, saponit. Pada 2013, tes analitik oleh penjelajah Curiosity menemukan hasil yang konsisten dengan keberadaan mineral lempung smektit di planet Mars.
- Kelompok Illite, yang termasuk mika tanah liat. Illit adalah satu-satunya mineral umum dari grup ini.
- Kelompok klorit mencakup berbagai mineral serupa dengan variasi kimia yang signifikan.
Spesies lain
Ada jenis lain dari mineral ini seperti sepiolit atau attapulgit, tanah liat dengan saluran air panjang, struktur internal. Variasi lapisan tanah liat campuran relevan untuk sebagian besar kelompok di atas. Pemesanan digambarkan sebagai pemesanan acak atau teratur dan selanjutnya dijelaskan dengan istilah "Reichweit", yang dalam bahasa Jerman berarti "jangkauan" atau "cakupan". Artikel-artikel sastra menyebutkan, misalnya, ill1-smectite yang dipesan. Jenis ini termasuk dalam kategori ISISIS. R0, di sisi lain, menggambarkan pemesanan acak. Selain itu, orang juga dapat menemukan jenis pemesanan lain yang diperluas (R3, dll.). Mineral tanah liat campuran tanah liat, yang merupakan jenis R1 yang sempurna, sering mendapatkan namanya sendiri. R1 Dipesan di muka chlorite-smectite dikenal sebagai corrensite, R1-illite-smectite-rectorite.
Belajar sejarah
Pengetahuan tentang sifat tanah liat menjadi lebih dapat dipahami pada 1930-an dengan pengembangan teknologi difraksi sinar-x yang diperlukan untuk analisis sifat molekuler partikel tanah liat. Standarisasi terminologi juga muncul selama periode ini dengan perhatian khusus pada kata-kata yang serupa, yang menyebabkan kebingungan, seperti lembaran dan bidang.
Seperti semua phyllosilicates, mineral tanah liat dicirikan oleh strata dua dimensi dari SiO4 tetrahedra miring dan / atau AlO4 octahedra. Blok lembaran memiliki komposisi kimia (Al, Si) 3O4. Setiap silikon tetrahedron membagi 3 atom oksigen verteksnya dengan tetrahedra lainnya, membentuk kisi heksagonal dalam dua dimensi. Verteks keempat tidak dibagi dengan tetrahedron lain, dan semua tetrahedron "menunjuk" pada arah yang sama. Semua simpul yang tidak terpisahkan berada di satu sisi lembar.
Struktur
Dalam tanah liat, lembaran tetrahedral selalu terikat pada lembaran oktahedral, dibentuk dari kation kecil, seperti aluminium atau magnesium, dan dikoordinasikan oleh enam atom oksigen. Verteks yang tidak berbentuk dari lembaran tetrahedral juga membentuk bagian dari satu sisi oktahedral, tetapi atom oksigen tambahan terletak di atas celah dalam lembaran tetrahedral di tengah enam tetrahedra. Atom oksigen ini terikat pada atom hidrogen yang membentuk gugus OH dalam struktur tanah liat.
Tanah liat dapat dibagi menjadi beberapa kategori tergantung pada metode pengemasan lembaran tetrahedral dan oktahedral berlapis-lapis. Jika di setiap lapisan hanya ada satu tetrahedral dan satu kelompok oktahedral, maka itu termasuk dalam kategori 1: 1. Alternatif, yang dikenal sebagai tanah liat 2: 1, memiliki dua lembar tetrahedral dengan masing-masing simpul yang tidak terbagi, diarahkan satu sama lain dan membentuk setiap sisi lembaran segi delapan.
Sambungan antara lembaran tetrahedral dan oktahedral mensyaratkan bahwa lembaran tetrahedral menjadi bergelombang atau terpelintir, menyebabkan distorsi ditrigonal dari matriks heksagonal, dan lembaran oktahedral selaras. Ini meminimalkan distorsi valensi keseluruhan kristalit.
Tergantung pada komposisi lembaran tetrahedral dan oktahedral, lapisan tidak akan memiliki muatan atau akan memiliki negatif. Jika lapisan dibebankan, muatan ini diimbangi dengan kation interlayer, seperti Na + atau K +. Dalam setiap kasus, lapisan antara juga mengandung air. Struktur kristal terbentuk dari tumpukan lapisan yang terletak di antara lapisan lainnya.
"Kimia tanah liat"
Karena kebanyakan lempung terbuat dari mineral, mereka memiliki biokompatibilitas tinggi dan sifat biologis yang menarik. Karena bentuk cakram dan permukaan bermuatan, tanah liat berinteraksi dengan sejumlah makromolekul zat seperti protein, polimer, DNA, dll. Beberapa penggunaan tanah liat termasuk pengiriman obat, rekayasa jaringan, dan bioprinting.
Kimia lempung adalah disiplin ilmu kimia terapan yang mempelajari struktur kimia, sifat dan reaksi tanah liat, serta struktur dan sifat mineral tanah liat. Ini adalah bidang interdisipliner yang mencakup konsep dan pengetahuan dari kimia anorganik dan struktural, kimia fisik, kimia material, kimia analitik, kimia organik, mineralogi, geologi dan lain-lain.
Studi tentang kimia (dan fisika) dari tanah liat dan struktur mineral lempung sangat penting secara akademis dan industri, karena mereka adalah salah satu mineral industri yang paling banyak digunakan sebagai bahan baku (keramik, dll.), Adsorben, katalis, dll.
