A kaolinittpus szerkezeti rtegek rtegzdsi lehetsgei s az

A kaolinit-típusú szerkezeti rétegek rétegződési lehetőségei és az egyrétegű módosulatok jellemzése Orbán Richárd Témavezető: Dr. Dódony István ELTE TTK FFI Ásványtani Tanszék Ifjú Szakemberek Ankétja, Keszthely 2009. március 27– 28.

Bevezetés • 1: 1 dioktaéderes (TO) rétegszilikátok • kaolinit-csoport ásványai: – kaolinit, dickit és nakrit • összetételi képletük: Al 2[Si 2 O 5(OH)4] • kaolinit típusú szerkezeti (TO) réteg

Zvyagin, B. B. , 1962 A kaolinit-csoport ásványai közti különbségek az egymás feletti kaolinit-típusú szerkezeti (TO) rétegek relatív helyzetében keresendők. Zvyagin, B. B. (1962) a szerkezeti (TO) réteg geometriai összefüggései alapján vezette le a lehetséges módosulatokat.

Célkitűzés (Megkötés: A szerkezeti rétegek között H-kötés kell legyen. ) • • A munka céljai: A szerkezeti rétegek rétegződési lehetőségének vizsgálata, és a rétegsorrendek leírása. A H-kötésű lehetséges egyrétegű kaolinit módosulatok listázása és jellemzése. Alkalmazott számítások: • röntgen-pordiffrakció (XRD) • [001] vetületű szelektált területű elektrondiffrakció (SAED) • [001]-re vetített töltéssűrűség képek (PCD)

Kaolinit-típusú szerkezeti réteg Tetraéderes réteg • • • az [Si 2 O 5]2 - gyökök végtelen „T” réteget formálnak a „T” réteg szimmetriája: ditrigonális az anion: [Si 2 O 5(OH)]3 - Oktaéderes réteg • [Al. O 2(OH)4] poliéderek • a két módosulat egymás polimorfja

Politípia A rétegszilikátok kristályszerkezetének közös jellemvonása, a periodikus rétegződést leíró politípia. Bármely módosulat szerkezeti rétege több lehetséges pozí-ciót foglalhat el a megelőzőhöz képest. A rétegpárok identikus pozícióit összekötő vektor a c-tengely. A c-tengely ab síkra vetített képe az ún. R elmozdulásvektor. Ha az egymást követő rétegek közti R vektor, valamint az oktaéderdőlés is azonos, egyrétegű-, ha bármelyik periodikusan váltakozó, akkor többrétegű (2, 3, 6, …) politípmódosulatról beszélünk.

R vektorok I. Az R a/3 nagyságú, az ab síkra vetítve az <100>, és <110> típusú irányokba mutató vektorok; ezek az kristálytani irányok, melyeket sorrendben az ábrán szemléltetett módon jelöltem: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

R vektorok II. Az R 0, vagy b/3 nagyságú, az ab síkra vetítve a <010>, és <310> típusú irányokba mutató vektorok; ezek a kristálytani irányok, melyeket sorrendben az ábrán szemléltetett módon jelöltem: 0, a, b, c, d, e, f.

A lehetséges egyrétegű módosulatok I. Az a/3 elmozdulások és az oktaéderes réteg +/– dőlésének – 1, +2, – 3, +4, – 5, és +6 kombinációi eredményezik a H-híd kötést megengedő rétegsorrendeket. A – dőlésű oktaéderes rétegek hosszabb, a + dőlésű oktaéderes rétegek pedig rövidebb H-kötés távolságot eredményeznek a következő réteg bazális oxigénjeinek síkja felé.

A lehetséges egyrétegű módosulatok II. A 0, és a b/3 nagyságú elmozdulások eredményeként minden szerkezeti réteg között H-kötés van. Az elmozdulás-vektorok irányától függetlenül a következő réteg bazális oxigénjeinek síkjához a – dőlésű oktaéderes réteg hidroxil-ionjai rövidebb, a + dőlésű oktaéderes réteg hidroxil-ionjai hosszabb H-kötéssel kapcsolódnak.

Egyrétegű módosulatok Az egymást követő tetra- és oktaéderes rétegek sorrendjét leíró R vektorok azonosak.

A 20 lehetséges egyrétegű kaolinit módosulat

Többrétegű módosulatok I. Az egymást követő tetra- és oktaéderes rétegek sorrendjét leíró R vektorok különbözők, az oktaéderdőlés azonos. 3 rétegű, R = a/3 nagyságú módosulatok

Többrétegű módosulatok II. Az egymást követő tetra- és oktaéderes rétegek sorrendjét leíró R vektorok különbözők, az oktaéderdőlés azonos. 3 rétegű, R = b/3 nagyságú módosulatok

Többrétegű módosulatok III.

A lehetséges egyrétegű módosulatok jellemzése I. Számított röntgen-pordiffraktogramok (XRD)

A lehetséges egyrétegű módosulatok jellemzése II. Számított röntgen-pordiffraktogramok (XRD) Ha a rétegsorrend b/3 nagyságú R vektorral írható le, akkor csak a módosulatok oktaéderdőlése szerint van mérhető különbség röntgen-pordiffraktogramjaikon (a+ — f+; illetve a– — f–). Az azonos oktaéderdőlésű módosulatoknak azonosak porfelvételeik.

A lehetséges egyrétegű módosulatok jellemzése III. Számított [001] vetületű SAED felvételek

A lehetséges egyrétegű módosulatok jellemzése IV. Számított [001] vetületű töltéssűrűség (PCD) képek • O • Si • Al • OH

Esettanulmány: Mád, Király-hegy; kaolinit XRD vizsgálata

Köszönettel tartozom az alábbi személyeknek munkám során nyújtott segítségükért: Dr. Dódony István, Pekker Péter, Tóthné Király Judit, Bendő Zsolt, Drotár Eszter, Menyhárt Adrienn és Győri Orsolya Köszönöm a figyelmet!