2009 01 025245

O W V4iliw<« S J DulT>    JU) i

ISBN WMWI. 15.124-1.0By WN PfcN *HI>

392

14. Chemia środowiskowa koloidów i powierzchni

OH Rys. 14.18. Struktura kaolinitu. Każda warstwa Al składa się z tetraedrów krzcmotlcnowych pr/y-O. OH łączonych jednym narożem do warstwy okta-cdrów glinotlcnowych — powstaje pakiet dwu-gj warstwowy o stosunku warstw 1:1. Odległość O między dwoma pakietami w kaolinicie wynosi około 0.7 nm

OH Al

O. OH

Si O

o stosunku 1:1 tworzą pakiety składające się na strukturę kaolinitu. który jest jednym z minerałów ilastych (rys. 14.18).

Kaolinit i inne minerały ilaste to produkty wietrzenia minerałów pierwotnych, które są często spotykane w wodzie, osadzie i glebie. Występują one w postaci bardzo drobnych cząstek, których rozmiary mieszczą się w zakresie frakcji koloidalnej. Kaolinit powstaje z ortoklazu (skalenia potasowego) w wyniku następującej reakcji — bardzo powolnego procesu, który zachodzi jedynie w geologicznej skali czasu:

2 KAlSi.iOs(s) +211,0^(aq) + 71DO

«k*ia*    Al₂Si₂Os(OH)₄(s) + 4H₄Si0₄(aq) + 2K⁺(aq) (14.28)

kaolinit

Kwas krzemowy H₄Si0₄(aq) i jony K *(aq) są usuwane w roztworze podczas procesu wietrzenia.

Zdolności kaolinitu adsorbowania jonów według mechanizmu elektrostatycznego wynikają z jego ładunku ujemnego, który jest konsekwencją dwóch czynników.

•    Rozerwane wiązania w narożach jednostek strukturalnych pozostawiają atomy tlenu z nadmiarem ładunku ujemnego, którego w ielkość jest funkcją liczby takich dostępnych z zewnątrz atomów, co z kolei zależy od rozmiaru cząstki iłu.

•    Innym, zazwyczaj mniej istotnym, źródłem jest dysocjacja grup Oli, które są ulokowane w warstwie oktaedrycznej. Zjawisko to jest zalezne od pH środowiska.

Ładunki ujemne wytworzone tymi dwoma sposobami są równoważone kationami utrzymywanymi dzięki siłom elektrostatycznym na powierzchni minerału, pozostającej w kontakcie z sąsiadującym z nią roztworem, a całkowita zdolność kationowymienna (CEC — ang. cation exchange capacity) kaolinitu mieści się w zakresie 3-15 cmol(4-) - kg ¹.

Drugim minerałem ilastym jest monimorylonit (znany również jako smektyt). który jest przedstawicielem klasy filokrzcmianów o pakietach trój warstwowych 2:1 (rys. 14.19). Klasa ta została tak nazwana, ponieważ jedna warstwa oktacdryczna (glinotlcnowa) znajduje się między dwiema warstwami letraedrycznymi (kr/emotlenowymi). Z przedstawionych powyżej dwóch powodów na powierzchni montmorylonitu powstaje ładunek ujemny, ale występuje tutaj jeszcze trzeci, nicuwzględniony dotychczas czynnik.