Строение кристаллической решетки и свойства гидрослюды и каолинита

Кристаллическая решетка гидрослюды подобна монтмориллониту, но имеет большее число изоморфных замещений. Так, у гидромусковита октаэдрические позиции в основном заполнены Al3+, а у гидробиотита могут быть замещены Fe2+ или Mg2+. Кроме того, у того и другого минералов в тетраэдрическом слое до 1/6 всех атомов Si4+ изоморфно замещены Al3+. Возникающий при этом отрицательный заряд компенсируется катионами К+, входящими в межпакетное пространство гидрослюд. Близкое расположение заряда, который локализован в тетраэдрическом слое, к поверхности пакета приводит к прочному ионному взаимодействию смежных пакетов с катионами К+ и молекулы воды уже не могут проникать в межпакетное пространство. Для гидрослюд обменными являются лишь катионы, расположенные на механически разорванных ребрах (гранях) кристаллической решетки, в связи с чем обменная емкость (емкость поглощения) гидрослюд составляет всего 10· 10−3… 40· 10−3 моль / 100 г. Гидратация слюд и некоторое увеличение их объема, которое значительно меньше, чем у монтмориллонита, происходит в результате ионообменных реакций на внешних механически разорванных гранях. Удельная поверхность гидрослюд составляет 400…500 м2/г. Каолинит имеет двухслойную кристаллическую решетку без зарядов на базальных поверхностях, что объясняется отсутствием изоморфных замещений. В алюмокислородном слое значительная часть атомов кислорода замещена группами ОН-. Атомы кислорода и гидроксил ионы смежных соприкасающихся пакетов находятся друг против друга и по всей площади довольно прочно связаны водородной связью типа О — Н, которая препятствует внутрикристаллическому разбуханию решетки. В связи с тем, что молекулы воды и катионы не могут проникать в межпакетное пространство, каолинит трудно диспергируется, имеет малую емкость обмена 3· 10−3…15·10−3моль/100г, приходящуюся на внешние механически разорванные грани (разрыв связей Si-O-Si, OH-Al-OH), и очень слабо набухает. По форме частицы каолинита представляют собой несколько вытянутые шестиугольные пластинки. Удельная поверхность каолинита оставляет всего 10…20 м2/г.