معرفی کانی های رسی، بنتونیت
Introduction to Clay mineral, Bentonite
بخش تحقیق و توسعه شرکت دانش بنیان ویوان
کانی های رسی
کانی های رسی به گروهی از کانی های سیلیکاته و یا اصطلاحا فیلوسیلیکات ها اطلاق می شود که دارای ویژگی های خمیرایی و پلاستیسیته می باشند. ویژگی های تکنیکی رس ها مستقیما در ارتباط با اندازه کلوئیدی این ذرات ، ساختار کریستالی آنها در لایه ها ، سطح ویژه زیاد و ویژگی های رئولوژیکی بهینه و توانایی و قابلیت جذب عالی در این ذرات است.
کاربرد و استفاده از کانی های رسی برای مصارف ویژه آنها، دقیقا به نوع ساختار آنها (۱:۱ یا ۲:۱ بودن (و همچنین به ترکیب شیمیایی آنها مربوط می شود. بنابراین آشنایی با ساختار و خصوصیات ویژه این کانی ها ما را در درک و شناخت رفتار آنها در محیط های مختلف مهیا می سازد. متن زیر مروری بر کلیات شناخت کانی های رسی و ساختار های آنها می باشد.
فیلوسیلیکات ها یا همان سیلیکات های ورقه ای شامل ورقه های پیوسته چهار وجهی و هشت وجهی هستند . هر ورقه چهار وجهی از ۴ اتم اکسیژن تشکیل شده است که در مرکز آن یک کاتیون ( سیلیسم)، آلومینیوم و یا آهن قرار گرفته است و با به اشتراک گذاشتن ۳ اتم اکسیژن به چهار وجهی کناری متصل می گردد (شکل۱). واحد های چهار وجهی با اشتراک گذاشتن اکسیژن می توانند انواع کانی های سیلیکاتی ( نظیر فیلوسیلیکات ها) را به وجود آورند.
ورقه هشت وجهی شامل اتم آلومینیوم ، آهن دو و سه ظرفیتی ، منیزیم، و کاتیون های دیگری نظیر لیتیم ، منگنز ، کبالت و نیکل ، مس ، روی ، وانادیم ، کروم و تیتانیم است که در مرکز هشت وجهی قرار گرفته است ( شکل ۲) . اتصال بین هر ورقه هشت وجهی به ورقه هشت وجهی مجاور با به اشتراک گذاشتن لبه ها صورت می گیرد( شکل ۳). ورقه هشت وجهی دو توپولوژی مختلف را در ارتباط با موقعیت گروه هیدروکسیل نشان می دهد که شامل جهت گیری به صورت cis و trans است ( شکل ۳) .
گوشه های آزاد در ورقه چهار وجهی ( Oa) شامل اکسیژن های صفحه پایه است که در تمامی نقاط ورقه چهار وجهی هستند و به ورقه های چهار وجهی و هشت وجهی برای تشکیل یک صفحه متصل می شوند( شکل ۲ و ۳). در وااقع با توجه به این ژ ئومتری و نحوه قرار گرفتن ورقه های چهار وجهی و هشت وجهی نسبت به هم، انواع مختلفی از ساختار لایه ای به وجود می آید که شامل ساختار لایه ای ۱:۱ و ۲:۱ است. ساختار لایه ای ۱:۱ شامل تکرار یک ورقه چهار وجهی و یک ورقه هشت وجهی است اما در ساختار ۲:۱ یک ورقه هشت وجهی بین دو ورقه چهار وجهی قرار گرفته است و به صورت یک ساندویچ در آمده است. ( شکل ۲٫۳). به عبارت ساده تر فیلوسیلیکات ها از ترکیب ورقه های چهار وجهی و هشت وجهی تشکیل می شوند.
شکل ۱ : نحوه قرار گیری اتم های اکسیژن و سیلسیم نسبت به هم در ساختار های چهار وجهی
شکل ۳- ساختار لایه ای ۱:۱ و ۲:۱ در کانی های رسی
شکل ۴ – ورقه های چهار وجهی و هشت وجهی و ساختار های ۱:۱ و ۲:۱
شکل ۵ – تقسیم بندی کانی های سیلیکاتی ( فیلوسیلیکات ها
بنابراین همان طور که از شکل۵ به خوبی نمایان است فیلوسیلیکات ها با توجه به نوع شاختار لایه ای که توضیح داده شد به دو گروه ۱:۱ و ۲:۱ تقسیم بندی می شوند.
در هر گروه نیز تقسیم بندی ها و زیر گروه هایی وجود دارد که در گروه کانی های ۱:۱ شامل دو گروه اصلی کائولینیت و سرپانتین است. در گروه کانی های ۲:۱ همان طور که مشاهده می شود به گزوه تالک – پیروفیلایت، اسمکتایت ، ورمی کولیت ، میکا . کلرایت تقسیم بندی می گردد که در این مقاله هدف اصلی شناخت گروه اسمکتایت و زیر گروه های آن می باشد.
این گروه از کانی ها به دو دسته اصلی دی اکتا هدرال و تری اکتا هدرال تقسیم بندی می گردد. که مهمترین کانی مربوط به طبقه دی اکتا هدرال کانی مونتموریلوتیت است که جزء اصلی کانی بنتونیت را تشکیل می دهد. بنابراین مونتموریلونیت یک کانی ۲:۱ سیلیکاته است که در ساختار هشت وجهی آن در یک مونتموریلونیت تیپیک بخشی از آلومینیوم توسط منیزیم جایگزین شده است و در ورقه چهار وجهی هیچ جانشینی انجام نگرفته است.
البته انواع متفاوتی از کانی های مونتمویلونیت با انواع مختلف جانشینی های هم شکل دیگر نیز وجود دارد. در واقع وجود این جانشینی هم شکل است که منجر به ایجاد مقادیر متفاوتی از بارهای منفی در ساختار این کانی ها می گردد که این بار منفی ایجاد شده در این گروه می تواند با کاتیون هایی نظیر کلسیم ، سدیم ، پتاسیم ، لیتیم و … خنثی گردد.
اگر این خنثی شدن بار توسط کلسیم انجام شده باشد کانی حاصله از نوع مونتموریلونیت کلسم دار و اگر سدیم باشد از نوع مونتموریلونیت سدیم دار است که به این گروه در برخی از منابع بنتونیت اطلاق شده است اما از نقطه نظر علمی و صحیح کانی بنتونیت شامل قسمت اعظمی از مونتوریلونیت به همراه سایر ناخالصی ها می باشد. و در واقع وجود همین ساختار با ویژگی های ذکر شده است که بنتونیت را به عنوان یک کانی رسی فعال با طیفی وسعی از کاربرد ها مطرح می سازد. در شکل زیر ساختار کلی آن نمایش داده شده است.
اساسا بنتونیت از کانی های گروه اسمکتایت تشکیل شده است که این گروه رسی دارای گستره بسیار متفاوتی از ترکیبات شیمیایی است و آن را سرشار از خصوصیاتی مطلوب نظیر توانایی تورم پذیری ، پلاستیسته ، ظرفیت تبادل کاتیونی و … می کند که بستگی به مقدار کانی های اسمکتایت آن به صورت ظاهری و نوع یا گونه اسمکتایت و ظرفیت تبادل کاتیونی در لایه های داخلی و هم چنین وجود سایر کانی ها در لایه داخلی اسمکتایت دارد.
جهت دریافت اطلاع بیشتر در مورد توکسین بایندر معدنی زرین بایندر اینجا را کلیک کنید.
