مقاله رایگان درمورد جایگزینی و بر مبنای

مقاله رایگان درمورد جایگزینی و بر مبنای


Widget not in any sidebars

کائولینیت فراوانترین کائولین دیاکتاهدرال است. لایهها توسط اشتراک یونهای O-2 بین ورقه اکتاهدرال (آلومینیم دار) و تتراهدرال که در شکل 2-7 نشان داده شده است، به یکدیگر متصل شدهاند. همان طور که در این شکل دیده میشود، گروه کانیایی کائولین با داشتن ضخامت لایه 72/0 نانومتر شناخته شده هستند. ساختار ایدهآل کانی کائولینیت، عدم تعادل بار یونی را ایجاد نمیکند (شکل2-8)؛ بنابراین کاتیونها در فضای بینلایهای آنها تغییر ایجاد نمیکنند ]15[. بدین معنا که جانشینی همشکل در این گروه محدود است و در نتیجه آن، ظرفیت تبادل کاتیونی بسیار پایین است. کائولینیت، اتیلنگلیکول (معیار جهانی اندازهگیری قابلیت انبساط رس) را جذب نمیکند ]19[.
شکل ‏28: طرح هندسی از ساختار لایه کائولینیت ]20[
شکل ‏29: چگونگی توزیع بار در لایه کائولینیت ]21[
اسمکتیت
بر اساس تعریف، اسمکتیتها کانیهای رسی هستند که هنگام قرارگیری در معرض اتیلنگلیکول، فاصلهبندی قاعدهای آنها به 17 آنگستروم افزایش مییابد ]19[. اسمکتیت زیرگروه دیاکتاهدرال رسهای 2:1 اسمکتیت-ساپونیت است. مونتموریلونیت، بیدلیت و نانترونیت، نماینده اسمکتیتهای دیاکتاهدرال میباشند. در مونتموریلونیت، Si4+ کاتیون ورقه تتراهدرال و Al3+، Fe2+ و Mg2+ کاتیونهای ورقه اکتاهدرال میباشند. در این کانی خالص بار منفی 33/0- بوده که به وسیله کاتیونهای تبادلی خنثی میشود ]16[. در فضای بین لایهای مونتموریلونیت، یونها آبدار هستند. اگر کاتیون بینلایهای بیشتر از نوع Na باشد، کانی، مونتموریلونیت سدیم بوده و عموماً یک لایه آب در موقعیت بینلایهای وجود دارد. اگر Ca کاتیون غالب باشد، مونتموریلونیت از نوع کلسیمی بوده و عموماً دو لایه آب در موضع بینلایهای وجود دارد. تفاوت در تعداد لایههای آب، به تفاوت در فاصله پایهای منجر میشود (4/15 آنگستروم برای مونتموریلونیت کلسیمی و 6/12 آنگستروم برای مونتموریلونیت سدیمی). در طراحی لندفیلهای مهندسی- بهداشتی نیز از عکسالعمل رس در برابر تغییر مقدار آب استفاده شده است. در این سیستمها، از یک لایه مونتموریلونیت سدیم به عنوان یکی از لایههای ناتراوا استفاده میشود. اگر آب زیرزمینی به محل نفوذ کرده و به سد ناتراوا وارد شود، با لایه رسی برخورد کرده، باعث انبساط کانی شده و یک سد ناتراوا تشکیل میشود. در مونتموریلونیت، کاتیونهای بینلایهای به آسانی تبادلپذیر بوده و این امر منجر به بالا بودن ظرفیت تبادل کاتیونی در آن میشود ]8[.
ایلیت
ایلیت از گروه رسهای 2:1 بوده که لایه اکتاهدرال آن دارای Al3+ است. همچنین Al3+ در لایه چهاروجهی جانشین Si4+ میشود. این جانشینی با اضافهشدن یونهای K+ در بین ورقههای 2:1، موازنه بار میشود. تعداد زیاد کاتیونهای K+ در فضای بینلایهای پیوندی قوی بین ورقهها ایجاد میکند. این کاتیونها به آسانی تبادلپذیر نیستند. بنابراین ایلیت ظرفیت تبادل کاتیونی پایینی داشته و یک رس قابل انبساط نیست. ایلیت دارای بار لایهای تقریباً 8/0 به ازای واحد فرمولی نیمسلول است که این مقدار در حد واسط بین اسمکتیت و میکا قرار میگیرد. در ایلیت با آنکه K+ یون بین لایهای غالب است ولی به همراه آن یونهای دو ظرفیتی از قبیل Ca2+ و Mg2+ و نیز NH4+ میتوانند وجود داشته باشند ]16[.
کلریت
اغلب از کلریتها به عنوان رسهای 2:1:1 یاد میشود، زیرا آنها رسهای 2:1 با یک ورقه هیدروکسید بینلایهای شبهگیبسیت [Al(OH)x] یا شبهبروسیت [Mg(OH)x] (x کوچکتر از3) میباشند. این ورقه دارای همآرایی هشتوجهی بوده و به طور پیوسته در سرتاسر فضای بین لایهای قرار گرفته است. ورقه هیدروکسید بین لایهای دارای بار مثبت است، زیرا به ازای هر Al3+ کمتر از سه OH- وجود دارد. این ورقه بینلایهای به طور الکترواستاتیکی به قسمت 2:1 رس پیوند میشود. ورقه تتراهدرال نیز از طریق پیوند هیدروژنی با ورقه هیدروکسید بینلایهای پیوند برقرار میکند. در کلریتها هر دو ورقه اکتاهدرال، یعنی ورقه اکتاهدرال متعلق به لایه 2:1 و ورقه اکتاهدرال هیدروکسید بینلایهای، میتوانند تریاکتاهدرال باشند؛ که در این صورت به آنها کلریتهای تری-تریاکتاهدرال گفته میشود. کلریتهایی که لایه 2:1 آنها دیاکتاهدرال بوده و در ورقه هیدروکسید بینلایهای تریاکتاهدرال هستند، دی-تریاکتاهدرال نامیده میشوند ]16[.
توانایی جایگزینی یونی
کاتیونهای تبادلی وقتی که با آب و یا محلول مایع دیگر مخلوط میشوند، هیدراته شده و به آسانی توسط دیگر کاتیونهایی که قابلیت جابجایی بیشتری دارند، دفع میشوند. عمدتاً ظرفیت جایگزینی به والانس (ظرفیت)، فراوانی نسبی یونهای مختلف در محلول، قابلیت تبادل لایه سیلیکاتی و اندازه یون هیدراته بستگی دارد. همان طور که در مقالات ژئوشیمی و کانیشناسی خاک گزارش شده است، کاتیون دارای ظرفیت بالا با کاتیون دارای ظرفیت پایینتر جابجا شده و کاتیون هیدراته کوچکتر یا کاتیونهای دارای شعاع یونی بزرگتر با کاتیونهای هیدراته بزرگتر یا کاتیونهای با شعاع یونی کوچکتر با همان ظرفیت که در مکانهای تبادل حضور دارند، جابجا می شوند ]15[.
ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)
بخش عمدهای از CEC خاک، مربوط به کانیهای رس ثانویه و بخش دیگر آن مربوط به مواد آلی خاک میباشد. CEC کانیهای ثانویه در نگهداری گونههای شیمیایی آلی و غیر آلی اهمیت بسزایی دارد. کاتیونها، به منظور حفظ بار الکتریکی خنثی ذرات، در بین ورقهها، روی سطوح و در لبههای ذرات، جذب و نگهداری میشوند. به کاتیونهایی که تحت شرایط زیستمحیطی و فازی مختلف، قابل تبادل بوده و به آسانی برای
جابجایی توسط کاتیونهای مشابه یا انواع دیگر، در دسترس هستند؛ در اصطلاح ظرفیت تبادل کاتیونی رسها گفته میشود. ظرفیت تبادل کاتیونی به عنوان مقدار کاتیونهای جذب شده برگشتپذیر توسط ذرات رس، که بصورت میلیاکیوالان در 100 گرم کانی رسی خشک بیان میشود، تعریف شده است. همان طور که در جدول 2-3 نشان داده شده، ظرفیتهای تبادل کاتیونی کانیهای مونتموریلونیت و ورمیکولیت به سبب جایگزینی همشکل بسیار بالایی که در لایههای هشتوجهی و چهاروجهی این کانیها وجود دارد، در میان دیگر کانیهای رسی بسیار بیشتر است ]15[. CEC اندازهگیری شده برای کائولینیت، بسته به میزان ناخالصیهای این رس و pHی که در آن اندازهگیری CEC انجام میگیرد، متغیر است. CEC اندازهگیری شده برای ورمیکولیت دیاکتاهدرال نیز اغلب تحت تأثیر وجود Al(OH)x در فواصل بین لایهای است. به همین دلیل اغلب مانع از تبادل کاتیونها در فواصل بین لایهای شده و در نتیجه CEC اندازهگیری شده، کمتر از آنچه بر مبنای بار لایهای پیشبینی میشود، میباشد.
جدول ‏23: خصوصیات برخی از کانیهای رسی ]15[
کانی
پیوند بین لایهای
فاصله پایه
(A˚)
سطح ویژه
(m2/gm)
ظرفیت تبادل کاتیونی
(mEq/100g)
کائولینیت
هیدروژنی قوی

مدیر سایت