Монтмориллонит

Монтмориллони́т (от города Монморийон[1] (фр. Montmorillon) во французском департаменте Вьенна; иначе — наноглина) — глинистый минерал, относящийся к подклассу слоистых силикатов, основной компонент бентонита. Этот минерал обладает способностью к сильному набуханию благодаря своему строению и имеет ярко выраженные сорбционные свойства.

Монтмориллонит
Формула (Na,Ca)0,33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O
Примесь Fe,K
Физические свойства
Цвет Белый или серый, при наличии примесей бурый, красный, зеленоватый, с розовым и серо-синим оттенком
Цвет черты Белая
Блеск Матовый
Твёрдость 1—1,5
Спайность Весьма совершенная по {001}
Плотность 1,8 г/см³
Кристаллографические свойства
Сингония Моноклинная (планальная)
 Медиафайлы на Викискладе

Строение

Пакет трёхслойный (2:1): два слоя кремнекислородных тетраэдров, обращённые вершинами друг к другу, с двух сторон покрывают слой алюмогидроксильных октаэдров. В этих слоях присутствуют изоморфные замены, которые компенсируются катионами (кальция, натрия, калия или других металлов), внедряющимися в галереи между пакетами. В сухом состоянии галерея имеет толщину 3 Å, в то время как толщина одного пакета приблизительно 7 Å[2]). Связь между пакетами слаба, и в него легко могут попадать молекулы воды, из-за чего минерал при смачивании сильно набухает. Наличие изоморфных замещений, огромная удельная поверхность (до 600—800 м2/г) и лёгкость проникновения ионов в межпакетное пространство обуславливает значительную ёмкость катионного обмена (80—150 ммоль экв/100 г).

Распространение

Монтмориллонит является типичным продуктом выветривания алюмосиликатов. Он является одним из главных минералов во многих почвах, основным компонентом бентонита (образуется при выветривании вулканических пород — туфов и пеплов), обнаруживается во многих осадочных породах. Была экспериментально показана возможность синтеза монтмориллонита в почвах с обогащённым кремнием и магнием почвенным раствором в нейтральных или слабощелочных условиях[3]. Горные породы, сходные с монтмориллонитом, обнаружены также на Марсе[4].

Практическое значение

Благодаря своим высоким адсорбционным свойствам, монтмориллонит используется в нефтяной, текстильной, бумажной и мыловаренной промышленности как активный компонент отбеливающих и сукновальных глин. В связи с этим долгое время бентонитовые глины именовались сукновальными.

Модифицированный монтмориллонит (также называемая «органоглина»; модификация состоит в замене межслоевых катионов на заряженные органические молекулы, которые имеют отрицательную энергию взаимодействия как с самим монтмориллонитом, так и с полимерной матрицей) используется в качестве наполнителя для полимерных нанокомпозитов, которые в свою очередь используются в следующих отраслях:

  • нефтегазовая промышленность (применение в очистке и крекинге нефти; в этом процессе они играют одновременно роль катализатора, ускоряющего процесс расщепления тяжёлых углеводородов на крекинг-бензин, и адсорбентов, задерживающих на своей поверхности вредные примеси. Они также используются для очистки нефтепродуктов);
  • пищевая промышленность (В масложировой, винодельческой и других применяется в качестве адсорбента. Отбеливающие глины состоят в основной массе из глинистых минералов и ввиду большой удельной поверхности имеют ярко выраженные сорбционные свойства. Также используется при создании пищевых плёнок, поскольку при добавлении монтмориллонита газопроницаемость полимера сильно снижается, одновременно с этим возрастает его химическая и температурная стабильность[5].)
  • косметическая и фармакологическая промышленность (Применение в производстве препаратов, материалов для ортопедии (антимикробные покрытия на поверхности медицинских полимеров), травматологии (вместо гипса), стоматологии);
  • строительная отрасль (Применение в производстве композиций для склеивания изделий из дерева, стекла, линолеума, облицовочных плиток, производства шпатлёвок, грунтовок, бетонных смесей на водной основе (альтернатива ПВА). Герметики, лаки, краски, латексы).

Примечания
  1. Монтмориллонит // Многоножки — Мятлик. — М. : Советская энциклопедия, 1954. — С. 261. — (Большая советская энциклопедия : [в 51 т.] / гл. ред. Б. А. Введенский ; 1949—1958, т. 28).
  2. Randall T. Cygan, Jian-Jie Liang, Andrey G. Kalinichev. Molecular Models of Hydroxide, Oxyhydroxide, and Clay Phases and the Development of a General Force Field // The Journal of Physical Chemistry B. — 2004-01-01. — Т. 108, вып. 4. — С. 1255–1266. — ISSN 1520-6106. — doi:10.1021/jp0363287.
  3. Reid-Soukup D. A., Ulery A. L. Smectites. In: Dixon J. B., Schulze D. G. (Ed.) Soil Mineralogy with Enviromental Application. Madison, Wicconsin, USA, 2002, p. 467—499.
  4. Nasa's Opportunity rover finds Martian water appropriate for the origin of life | Stuart Clark | Science | The Guardian
  5. Michael Alexandre, Philippe Dubois. Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials // Materials Science and Engineering: R: Reports. — 2000-06-15. — Т. 28, вып. 1. — С. 1–63. — ISSN 0927-796X. — doi:10.1016/S0927-796X(00)00012-7.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.