Содержание
Глина
Основные характеристики глины
Для изготовления керамических изделий применяется сырье минерального происхождения – каолины, глины, кварц, известняк, полевые шпаты и др. Наиболее древним и по-прежнему основным сырьем для производства керамических изделий является глина.
Глина – осадочная порода, состоящая из гидроалюмосиликатов с общей химической формулой n Al2O3 • mSiO2 • zh3O. Частицы глинистых материалов имеют малый размер (0,01–10 мкм) и в основном пластинчатую форму. Они не только способны включать воду в свою химическую структуру (химически связанная вода), но и удерживать ее вокруг частиц в виде тонких прослоек (физически связанная вода). При смачивании глины вода входит в межслойное пространство минерала и его слои получают возможность легко сдвигаться относительно друг друга. Этим объясняется одно из важнейших свойств глин – пластичность. В настоящее время известны следующие глинистые материалы: каолинит, монтмориллонит, галлуазит и иллит (гидрослюда), определяющие минеральный состав всех видов глин.
Химический состав глин колеблется в широких пределах и зависит от минерального состава и наличия примесей. Основными компонентами глин являются кремнезем SiO2, глинозем Al2O3, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов K2O, Na2O, CaO, MgO, оксиды Fe и Ti. На основе химического анализа можно предположительно судить о пригодности глин для какого-либо производства, но глины состоят не только из глинистых минералов и обычно содержат примеси кварца, полевого шпата, карбонатов, оксидов железа, слюды, а также органические соединения. Так, в высококачественном (отмученном) каолине содержитс (%) я: каолинита – 85–90, кварца – 7–10, полевого шпата – 3–5. В обычной гончарной глине полиминерального состава содержится (%): глинистых минералов – 45–60, кварца – 25–35, карбонатов – 2–8. Органические примеси в глинах колеблются от 3–4 до 18–20 %.
Содержание глинозема Al2O3 определяет в основном степень огнеупорности глины; так, для изготовления огнеупорных керамических изделий применяют глины, содержащие не менее 28% Al2O3.
Оксиды калия и натрия, напротив, являются сильными плавнями и в огнеупорных глинах их должно быть не более 2%. Содержание в глине Fe2O3 и TiO2 свыше 2% свидетельствует о том, что эта глина после обжига будет иметь красноватый цвет, а при 5% и выше – темно-красный цвет. CaO и MgO являются сильными плавнями при температуре обжига свыше 1000? С; эти компоненты нельзя использовать в фарфоровом производстве, т.к. они повышают склонность фарфоровой массы к деформации.
Пластичностью называют свойство глин образовывать при затворении с водой тесто, способное под действием внешних усилий принимать любую форму и сохранять ее в процессе дальнейшей обработки (сушки и обжига). Пластичное состояние глины характеризуют как промежуточное между хрупким (сухая глина) и текучим (глинистые суспензии) состояниями. На пластичности глинистых минералов основан метод пластического формования глиносодержащих масс.
По пластичности природные глины делятся на две основные группы (5 подгрупп): от высокопластичных до непластичных.
По спекаемости – объему открытых пор в обожженном образце – глины делятся на три категории: сильноспекающиеся, слабоспекающиеся, неспекающиеся. Для улучшения спекаемости в глину добавляют плавни (или флюсы) – разновидности полевых шпатов (алюмосимикаты щелочных и щелочноземельных металлов).
По огнеупорности глины подразделяются на три группы: легкоплавкие, тугоплавкие, огнеупорные.
По чувствительности к сушке – возможности принудительной сушки без образования трещин – глины делят на три категории: высокочувствительные, среднечувствительные, малочувствительные. Успешной сушке изделия способствует применение непластичных, отощающих материалов. Введенные в глину, они уменьшают возможность образования трещин и деформации, облегчая удаление воды из изделия. Отощающие материалы – кварцевый песок, полевые шпаты, шамот и т.д.
Шамот – дегидратированная (обожженная при температуре свыше 450? С) и перемолотая глина.
В условиях небольшого производства, не имеющего соответствующего оборудования, для приготовления шамота можно использовать шамотный порошок, изготавливаемый огнеупорными заводами.
Глина — Путеводитель по русским ремёслам
Пластичный, удобный и простой материал стал незаменим в жизни человека и уже много веков служит основой гончарного ремесла
Химический состав
Мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении.
Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы.
Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47% (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39% оксида алюминия (Al2О3) и 14% воды (Н2O).
Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов.
Окраска обусловлена примесями ионов — хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зелёный, синеватый).
Свойства глин
- пластичность
- огневая и воздушная усадка
- огнеупорность
- спекаемость
- цвет керамического черепка
- вязкость
- усушка
- пористость
- набухание,
- дисперсность.
Глина является самым устойчивым гидроизолятором — водонепропускаемость является одним из её качеств.
Глина в породе
Глина — это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания.
Применение
Гончарное производство
Глина является основой гончарного, кирпичного производства. В смеси с водой глина образует тестообразную пластичную массу, пригодную для дальнейшей обработки.
Глина в порошке
В зависимости от места происхождения природное сырьё имеет существенные различия. Одно можно использовать в чистом виде, другое необходимо просеивать и смешивать, чтобы получить материал, пригодный для изготовления различных изделий.
Виды глины
Различают несколько разновидностей глины. Каждая из них используется по-своему. В производстве фарфора и огнеупорных изделий, в строительстве, для изготовления огнеупорного кирпича и других жаропрочных изделий.
Глиняная табличка
Гончарная глина, именуемая также комовой, находит применение при изготовлении посуды.
Легенды о глине
Известный книжный, часто ироничный или пренебрежительный, фразеологизм «колосс на глиняных ногах», означающий что-либо величественное, могущественное с виду, но по существу слабое, легко разрушающееся, также восходит к библейскому рассказу о вавилонском царе Навуходоносоре, которому приснился зловещий сон.
Процесс работы с глиной
Он увидел огромного истукана, у которого голова была из золота, грудь и руки из серебра, живот и бедра — из меди, колени — из железа, а ноги — из глины.
Камень, упавший с горы, ударил колосса по глиняным ногам, и тот обратился в прах. Сон царя был истолкован еврейским пророком Даниилом, как роковое предзнаменование грядущего разрушения и гибели Вавилонского царства под ударами персов.
Известно ещё одно существо — пражский Голем, персонаж еврейской мифологии, человек из неживой материи — глины, оживлённый каббалистами с помощью тайных знаний.
Глина в известных ремёслах
Ковровская игрушка
Делают из голубой глины, добываемой на территории Ковровского района. Эта глина известна тем, что она используется в медицине как целебная, так как обладает рядом полезных для здоровья свойств.
Филимоновская игрушка
Изготавливают из местной глины – «синьки». При просушке пластичная, чрезмерно жирная глина быстро деформируется, покрывается мелкими трещинами, которые приходится заглаживать влажной рукой. изначально она имеет коричневый цвет, слегка отдающий синевой.
Дымковская игрушка
Лепят из красно — коричневой глины, добываемой в окрестностях Дымково. Она достаточно жирная, поэтому пластична и удобна для лепки, а при обжиге становится коричневой.
Разнообразие использования
- Глина используется в медицине, например, глина входит в состав некоторых лечебных мазей, противодиарейных средств.
- В косметике глина является основой масок, некоторых мазей.
- Лечебные глины и грязи широко используются в курортолечении кожных, гинекологических болезней, заболеваний опорно-двигательного аппарата
- Белая глина может использоваться в качестве противоядия благодаря своим сорбентным свойствам (попугаи ара известны тем, что они едят глину, таким образом птицы нейтрализуют токсины, содержащиеся в неспелых плодах).
Съедобная глина
- пищевые добавки в корм скоту (глина монтмориллонитовая)
- для подкрашивания блюд в кулинарии — левкасная глина.
Сорта глины
Наиболее распространёнными в природе являются:
- красная глина
- белая глина — каолин
- глина из песчаника
- Огнеупорные глины при обжиге должны выдерживать без размягчения температуру не ниже 1580°
Советы по поиску глины
Хорошая гончарная глина встречается в увлажнённых низменных местах, поросших белокопытником, мать-и-мачехой и подобными травами, на берегах небольших водоемов.
Найдя свое «месторождение» глины, снимите верхний слой дерна. Когда обнажится лоснящаяся, жирная поверхность глины – можете смело копать большими кусками.
Хранение гончарной глины
Глина очень непритязательна. Достаточно герметично завернуть подготовленный комок глины в полиэтиленовый пакет (а лучше – в два), и она сохранит все свои свойства на долгие месяцы. После длительного хранения глина может только пересохнуть. Для восстановления пластичности, достаточно завернуть подсохший комок глины в тряпку, хорошо пропитанную горячей водой (тряпку слегка отжать). Полученный сверток положите в двойной полиэтиленовый пакет. Через пару дней проверьте и промните глину. Если она недостаточно размягчилась, повторите процедуру.
Хранение готовой глины
Хранить готовую глину лучше хранить в прохладном месте, при положительной температуре (например, в подвале). За день-два перед использованием, перенесите глину в теплое помещение. Из п/этиленовых пакетов извлекайте глину непосредственно перед началом работы с ней.
Авторские права
Статья подготовлена по материалам: Wikipedia, CC BY-SA 3.0. Авторство фото: 1 — Siim, GNU 1.2; 2 — VIIGALEE, CC BY-SA 3.0;,3 — Morn, CC BY-SA 3.0; 4 — Jastrow, CC BY-SA 3.0; , 5 — Путеводитель по русским ремёслам CC BY-SA 3.0; 6 —mnplatypus, CC BY-SA 3.0.
Магазин «Русские ремёсла» — интернет-магазин единичных и редких изделий, подарков и сувениров народного искусства России. Мы предлагаем традиционные произведения русских народных художественных промыслов, изготовленные лучшими авторами и мастерами в разных регионах России.
Мы гарантируем подлинность народного искусства, эксклюзивность представленных изделий и уникальность каждого предмета.
Изучите наши предложения
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
глиняный минерал | Определение, структура, состав, использование, типы, примеры и факты
листовая структура кремнеземных тетраэдров
Просмотреть все материалы
- Связанные темы:
- монтмориллонит
вермикулит
сепиолит
хлорит
каолинит
Просмотреть весь связанный контент →
Резюме
Прочтите краткий обзор этой темы
глинистый минерал , любой из группы важных гидроалюмосиликатов со слоистой (пластообразной) структурой и очень мелким размером частиц.
Они могут содержать значительное количество железа, щелочных металлов или щелочноземельных металлов.
Общие соображения
Термин глина обычно применяется к (1) природному материалу с пластическими свойствами, (2) частицам очень мелкого размера, обычно определяемым как частицы размером менее двух микрометров (7,9 × 10 -5 дюймов) и (3) очень мелкие минеральные фрагменты или частицы, состоящие в основном из водослоистых силикатов алюминия, хотя иногда содержащие магний и железо. Хотя, в более широком смысле, глинистые минералы могут включать практически любой минерал с указанным выше размером частиц, определение, адаптированное здесь, ограничено представлением силикатов с водным слоем и некоторых родственных алюмосиликатов ближнего порядка, которые встречаются либо исключительно, либо часто очень мелкого размера.
Развитие методов рентгеновской дифракции в 1920-х годах и последующее усовершенствование микроскопических и термических методов позволили исследователям установить, что глины состоят из нескольких групп кристаллических минералов.
Внедрение электронно-микроскопических методов оказалось очень полезным для определения характерной формы и размеров глинистых минералов. Более современные аналитические методы, такие как инфракрасная спектроскопия, нейтронографический анализ, мессбауэровская спектроскопия и спектроскопия ядерного магнитного резонанса, помогли расширить научные знания о кристаллохимии этих минералов.
Глинистые минералы состоят в основном из кремнезема, глинозема или магнезии, или того и другого, и воды, но железо заменяет алюминий и магний в различной степени, а также часто присутствуют заметные количества калия, натрия и кальция. Некоторые глинистые минералы можно выразить с помощью следующих идеальных химических формул: 2SiO 2 · Al 2 O 3 · 2H 2 O (каолинит), 4SiO 2 · Al 2
3 O 3 ·H 2 O (пирофиллит), 4SiO 2 ·3MgO·H 2 O (тальк) и 3SiO 2 ·Al 2 O 3 ·5FeO·4H 2 O (шамозит).
Соотношение SiO 2 в формуле является ключевым фактором, определяющим типы глинистых минералов. Эти минералы можно разделить на основе вариаций химического состава и атомной структуры на девять групп: (1) каолин-серпентин (каолинит, галлуазит, лизардит, хризотил), (2) пирофиллит-тальк, (3) слюда (иллит, глауконит, селадонит), (4) вермикулит, (5) смектит (монтмориллонит, нонтронит, сапонит), (6) хлорит (судоит, клинохлор, шамозит), (7) сепиолит-палигорскит, (8) межслоистые глинистые минералы (например, ректорит, корренсит, тосудит) и (9) аллофан-имоголит. Информация и структурные схемы для этих групп приведены ниже.
Викторина «Британника»
(Кровати) Камни и (Кремень) Камни
Бриллианты могут быть лучшим другом девушки, но кто является ближайшим родственником этого минерала? Проверьте свои знания о горных породах, минералах и обо всем, что связано с yabba dabba doo, в этой викторине.
Каолинит происходит от широко используемого названия каолин , которое является искажением китайского Gaoling (Pinyin; латинизация Уэйда-Джайлса Kao-ling), что означает «высокий хребет», название холма недалеко от Цзиндэчжэня, где встречается минерал известен еще во 2 веке до н.
э. Монтмориллонит и нонтронит названы в честь местностей Монмориллон и Нонтрон, соответственно, во Франции, где эти минералы были впервые обнаружены. Селадонит от французского céladon (что означает серовато-желто-зеленый) в намеке на его цвет. Поскольку сепиолит — легкий и пористый материал, его название основано на греческом слове, обозначающем каракатицу, кость которой похожа на природу. Название сапонит происходит от латинского sapon (что означает мыло) из-за его внешнего вида и очищающей способности. Вермикулит происходит от латинского vermiculari («разводить червей») из-за его физических свойств расслаивания при нагревании, что заставляет минерал демонстрировать эффектное изменение объема от мелких зерен до длинных червеобразных нитей. Бейлихлор, бриндлеит, корренсит, судоит и тосудит являются примерами глинистых минералов, названных в честь выдающихся минералогов глины — Стерджеса У. Бейли, Джорджа У. Бриндли, Карла У. Корренса и Тосио Судо соответственно.
Ralph E. Grim Hideomi Kodama
Структура
Общие характеристики
Структура глинистых минералов в основном определяется методами рентгеновской дифракции. Существенные особенности водослоистых силикатов были выявлены различными учеными, в том числе Шарлем Могеном, Линусом К. Полингом, У.В. Джексон, Дж. Уэст и Джон В. Грюнер с конца 1920-х до середины 1930-х годов. Эти элементы представляют собой непрерывные двумерные тетраэдрические листы состава Si 2 O 5 , с тетраэдрами SiO 4 (рис. 1), связанными общими тремя углами каждого тетраэдра, чтобы сформировать шестиугольную сетку (рис. 2А). Часто атомы кремния тетраэдров частично замещены алюминием и в меньшей степени трехвалентным железом. Апикальный кислород в четвертом углу тетраэдров, который обычно направлен перпендикулярно листу, образует часть соседнего октаэдрического листа, в котором октаэдры связаны общими ребрами (рис. 3). Плоскость соединения между тетраэдрическими и октаэдрическими листами состоит из общих апикальных атомов кислорода тетраэдров и неразделенных гидроксилов, которые лежат в центре каждого гексагонального кольца тетраэдров и на том же уровне, что и общие апикальные атомы кислорода (рис.
4). Обычными катионами, которые координируют октаэдрические слои, являются Al, Mg, Fe 3+ и Fe 2+ ; иногда в значительных количествах замещают Li, V, Cr, Mn, Ni, Cu и Zn. Если двухвалентные катионы ( M 2+ ) находятся в октаэдрических листах, то состав M 2+ / 3 (OH) 2 O 4 и все октаэдры заняты. При наличии трехвалентных катионов ( M 3+ ) состав M 3+ / 2 (OH) 2 O 4 и две трети октаэдров заняты, при отсутствии третьего октаэдра. Первый тип октаэдрического листа называется триоктаэдрическим, второй — диоктаэдрическим. Если все анионные группы представляют собой гидроксильные ионы в композициях октаэдрических листов, результирующие листы могут быть выражены как M 2+ (OH) 2 и M 3+ (OH) 3 , соответственно. Такие пласты, называемые гидроксидными пластами, встречаются единично, чередуясь с силикатными прослоями в некоторых глинистых минералах.
Брусит, Mg(OH) 2 и гиббсит Al(OH) 3 являются типичными примерами минералов, имеющих сходную структуру. Существует два основных типа структурных «основ» глинистых минералов, называемых силикатными слоями. Единичный силикатный слой, образованный путем совмещения одного октаэдрического листа с одним тетраэдрическим листом, называется силикатным слоем 1:1, а открытая поверхность октаэдрического листа состоит из гидроксилов. В другом типе единичный силикатный слой состоит из одного октаэдрического листа, заключенного между двумя тетраэдрическими листами, ориентированными в противоположных направлениях, и называется силикатным слоем 2:1 (рис. 5). Однако эти структурные особенности ограничены идеализированными геометрическими схемами.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас
Реальные структуры глинистых минералов содержат существенные кристаллические деформации и искажения, которые создают нерегулярности, такие как деформированные октаэдры и тетраэдры, а не многогранники с равносторонними треугольными гранями, дитригональная симметрия, модифицированная из идеальной гексагональной симметрии поверхности, и складчатые поверхности вместо плоских плоскости, образованные базальными атомами кислорода тетраэдрического листа.
Одной из основных причин таких искажений являются размерные «несоответствия» между тетраэдрическими и октаэдрическими листами. Если тетраэдрический лист содержит только кремний в катионной позиции и имеет идеальную гексагональную симметрию, более длинный единичный размер в базисной плоскости равен 90,15 Å, что находится между соответствующими размерами 8,6 Å гиббсита и 9,4 Å брусита. Чтобы подогнать тетраэдрический лист к размеру октаэдрического листа, чередующиеся тетраэдры SiO 4 поворачиваются (до теоретического максимума 30 °) в противоположных направлениях, чтобы исказить идеальный шестиугольный массив в дважды треугольный (дитригональный) массив (рис. 2B). ). Благодаря этому механизму искажения тетраэдрические и октаэдрические листы широкого спектра составов, возникающие в результате ионных замещений, могут соединяться вместе и поддерживать силикатные слои. Среди ионных замещений наиболее существенное влияние на геометрические конфигурации силикатных слоев оказывают замещения между ионами резко различающихся размеров.
Еще одна важная особенность слоистых силикатов, благодаря сходству их листовой структуры и гексагональной или почти гексагональной симметрии, заключается в том, что структуры позволяют различными способами укладывать атомные плоскости, листы и слои, что может быть объяснено кристаллографическими операциями, такими как как перемещение или смещение и вращение, что отличает их от полиморфных форм (например, алмаз-графит и кальцит-арагонит). Первые включают одномерные вариации, а вторые обычно трехмерные. Разнообразие структур, возникающих в результате различных последовательностей укладки фиксированного химического состава, называют политипами. Если такое разнообразие вызвано незначительными, но постоянными ионными заменами, их называют политипоидами.
Структура Все глинистые минералы состоят из частиц, содержащих анионные слоистые силикаты и катионы металлов. Они входят в группу филлосиликатных минералов. Большинство из них имеют структуру «сэндвич» с 2 слоями листовых силикатов, связанных с октаэдрическими катионами. Другие, слабосвязанные катионы располагаются между слоями и сольватируются водой. Частицы глины в почве образуются в результате физического и химического выветривания силикатсодержащих пород. Существует 4 основных класса глинистых минералов.
На рисунке ниже показана структура смектит-иллитовых глин с повторяющимся звеном сэндвичевого типа. На следующем рисунке показана структура каолинитовых глин с одиночным силикатным листом, связанным с октаэдрическим слоем оксида металла в повторяющемся звене. Ионообменник Пространство между «бутербродами» содержит воду и слабосвязанные катионы. Катионы уравновешивают общий отрицательный заряд многослойного силикатно-алюминатного блока. Когда концентрация определенного катиона снаружи частицы глины больше, чем внутри, этот катион будет диффундировать в частицу, а какой-то другой катион будет диффундировать наружу. Таким образом, глинистые минералы захватывают ионы, необходимые для роста растений, когда растения разлагаются в конце вегетационного цикла, и медленно отдают эти питательные вещества растущим растениям в течение вегетационного периода. |
Они обратимо связывают ионы, особенно катионы металлов. Эти свойства обусловлены структурой глинистых минералов.
X представляет алюминий, железо, литий, магний, марганец, никель, цинк или редко хром. Y обозначает алюминий, кремний, бор или железо, но в основном алюминий и кремний.