Смектит (от др.-греч. σμηκτός ( smēktós ) «смазанный»; от σμηκτρίς ( smēktrís ) «земля ходока, земля сукна »; букв. « земля для трения; земля, обладающая свойством очистки » ) [1] представляет собой минеральную смесь различных набухающих листовых силикатов ( филлосиликатов ), имеющих трехслойную структуру 2:1 (TOT) и относящихся к глинистым минералам. Смектиты в основном состоят из монтмориллонита , но часто могут содержать вторичные минералы, такие как кварц и кальцит . [2]
В минералогии глины смектит является синонимом монтмориллонита (также название чистой глинистой минеральной фазы) для обозначения класса набухающих глин. Термин смектит обычно используется в Европе и Великобритании, в то время как термин монтмориллонит предпочтительнее в Северной Америке, но оба термина эквивалентны и могут использоваться взаимозаменяемо. Для промышленных и коммерческих применений термин бентонит чаще всего используется вместо смектита или монтмориллонита.
Структура слоя 2:1 (TOT) состоит из двух тетраэдрических (T) слоев кремнезема (SiO 2 ) , которые электростатически сшиты через центральный слой Al 2 O 3 ( гиббсит ) или Fe 2 O 3 , октаэдрический (O). Элементарные слои TOT не жестко связаны друг с другом, а разделены свободным пространством: промежуточным слоем, содержащим гидратированные катионы и молекулы воды . Смектит может набухать из-за обратимого включения воды и катионов в межслоевое пространство.
Слои TOT заряжены отрицательно из-за изоморфного замещения атомов Si(IV) атомами Al(III) в двух внешних тетраэдрических слоях кремнезема и из-за замены атомов Al(III) или Fe(III) катионами Mg2 + или Fe2 + во внутреннем октаэдрическом слое гиббсита. Поскольку заряды +4, порожденные Si(IV) и обычно компенсируемые зарядами −4 от окружающих атомов кислорода, становятся +3 из-за замещения Si(IV) на Al(III), возникает электрический дисбаланс: +3 −4 = −1. Избыток отрицательных зарядов в слое TOT должен быть компенсирован наличием положительных катионов в промежуточном слое. Те же рассуждения применимы и к центральному слою гиббсита элементарной единицы TOT, когда ион Al3 + заменяется ионом Mg2 + в октаэдрах гиббсита. Электрический дисбаланс равен: +2 −3 = −1.
Основными катионами в прослойках смектита являются Na + и Ca 2+ . Катионы натрия отвечают за наибольшее набухание смектита, в то время как ионы кальция имеют более низкие набухающие свойства. Кальциевый смектит имеет значительно меньшую способность к набуханию, чем натриевый смектит, но также менее склонен к усадке при высыхании. [3]
Степень гидратации катионов и соответствующие им гидратированные радиусы объясняют набухание или усадку филлосиликатов. Другие катионы, такие как ионы Mg2 + и K + , демонстрируют еще более контрастный эффект: сильно гидратированные ионы магния являются «набухающими», как в вермикулите (полностью расширенный промежуточный слой), тогда как слабо гидратированные ионы калия являются «коллапсирующими», как в иллите (полностью схлопнувшийся промежуточный слой).
Поскольку межслоевое пространство смектитов более открыто и, следовательно, более доступно для воды и катионов, смектиты демонстрируют самую высокую катионообменную емкость (CEC) среди глинистых минералов, обычно встречающихся в почвах. Только более расширяемый вермикулит и некоторые более редкие алюмосиликатные минералы ( цеолиты ) с внутренней канальной структурой могут демонстрировать более высокую CEC, чем смектит.
Смектиты образуются в результате выветривания базальта , габбро и богатого кремнеземом вулканического стекла ( например , пемзы , обсидиана , риолита , дацита ). Многие смектиты образуются в вулканической гидротермальной системе (например, в системе гейзеров ), где горячая вода, просачивающаяся через пористую матрицу или трещины отложений вулканического пепла ( пемзы , пуццолана ), растворяет большую часть аморфного кремнезема (может быть растворено до 50 мас.% SiO2 ) , оставляя смектит на месте. Этот механизм отвечает за образование месторождения бентонита (Serrata de Nijar ) Кабо-де-Гата в юго-восточном регионе Альмерии в Андалусии ( Испания ). Бентонит Wyoming MX-80 образовался аналогичным образом в меловой период , когда вулканический пепел падал во внутреннем море на Американском континенте. Высокопористый ( с большой и легкодоступной удельной поверхностью ) и очень реактивный вулканический пепел быстро реагировал с морской водой . Из-за гидролиза кремнезема большая часть кремнезема растворялась в морской воде и удалялась из пепла, что приводило к образованию смектитов. Смектиты, обнаруженные во многих морских глинистых отложениях, часто образуются таким образом, как это происходит в случае с ипрскими глинами, обнаруженными в Бельгии и очень богатыми смектитами.
Смектиты обычно используются в самых разных промышленных приложениях. В гражданских строительных работах он обычно используется в качестве густой бентонитовой суспензии при рытье глубоких и узких траншей в земле для поддержки боковых стенок и предотвращения их обрушения. Он также используется в качестве бурового раствора для буровых растворов . Смектиты, чаще называемые бентонитом, являются кандидатами в качестве буферных и засыпных материалов для заполнения пространства вокруг высокоактивных радиоактивных отходов в глубоких геологических хранилищах. Смектиты также служат добавкой в краски или загустителем для различных препаратов.
Земля, которая принадлежит сетевому владельцу. Земля, обладающая свойством очистки
