Qatlamli silikatlarning tuzilishi haqida umumiy ma'lumot

1.2.1. Serpantinlar.
Xrizotilning tabiiy namunalari va serpantinlarning ba'zi boshqa vakillari (1: 1 turdagi trioktaedr qatlamli silikatlar) kimyoviy tarkibi ularning ideal kimyoviy formulasidan (OH), Mg, Si, O. oktaedr tarmoqlarda Mg²⁺ ionlaridan unchalik farq qilmaydi. serpantinlar qisman nafaqat Fe²⁺, Ni²⁺ kationlari (izovalent izomorfizm), balki Al³⁺, Fe²⁺ kationlari (geterovalent izomorfizm) bilan almashtiriladi, tetraedral tarmoqlardagi Si⁴⁺ bo‘lmaganlar qisman Al³⁺ kationlari bilan almashtiriladi [14. 19. 50]. Amezit va kronstedtit (serpantinlarga tegishli minerallar) tarkibi taxminan (Mg,Al) (SiAl) O₅(OH) va (Fe₂²⁺Fe³⁺) (SiFe³⁺)O₅(OH)₄ formulalari bilan ifodalanadi[14]. Yaqinda serpantinga o'xshash mineral tsinalsit topildi, u quyidagi kristall kimyoviy formulaga ega: (Zn₅Al) (AlSi₃)O₁₀(OH)₈[51]. Shunday qilib, 1:1 tipidagi trioktaedral qatlamli silikatlar strukturaning ham oktaedral, ham tetraedral tarmoqlarida ancha rivojlangan izomorfizm bilan tavsiflanadi. Serpantinlar va serpantinsimon minerallarning tetraedral tarmoqlarida oktaedr va Fe³⁺ ionlarining Fe²⁺ va Fe³⁺ izomorf ionlari mavjudligi [52, 53] yadrolarida NGR usuli bilan tasdiqlangan. Izomerik siljishning quyidagi qiymatlari δ (mm/s) ) kronstedtitning NGR spektrlarida metall temir va quadrupole bo'linishi ∆(mm/s) ga nisbatan: Fe²⁺(VI) - δ = 1,16; ∆=1,99; Fe³⁺ (VI) - δ = 0,58, ∆ = 0,46; Fe³⁺ (IV) - δ = 0,31, ∆ = 0,66 NGR spektrlarining parametrlari valentlik holatiga ham, qatlamli silikatlardagi temir ionlarining koordinatsiyasiga ham ancha sezgir ekanligini ko'rish mumkin.- kronstedtitda izomer qiymatining pasayishiga olib keladi. 0,27 mm/s ga siljish Bu kuzatish [54] bilan mos keladi, qatlamlangan silikatlarda tetraedral Fe³⁺ ionlaridan NGR signali oktaedral Fe³⁺ ionlari signaliga nisbatan 0,15-0, 20 mm/s, δ qiymatining kamayishi bilan tavsiflanadi.
Amezit va kronstedtitdagi qatlamlarning qalinligi serpantinli minerallarga qaraganda taxminan 0,02 nm kamroq [49]. Bu qisqarish musbat zaryadlangan oktaedr va manfiy zaryadlangan tetraedr tarmoqlar o'rtasidagi qo'shimcha elektrostatik o'zaro ta'sirga bog'liq. Serpantinlarning tuzilishida tetraedrlarda Al³⁺, Fe³⁺ Si⁴⁺ va oktaedrlarda Al³⁺, Fe³⁺→Mg²⁺ ning ozgina izomorfizmi ham mavjud. Bu tetraedralda manfiy zaryad va oktaedral struktura tarmoqlarida musbat zaryad paydo bo'lishiga olib keladi. Xrizotil va boshqa ilon turlarining oktaedrlari yoki tetraedralarida izomorf almashtirishlarning ustunligi elektrokinetik o'lchovlar asosida baholanishi mumkin. Ushbu minerallarning zarralari, shuningdek, boshqa qatlamli silikatlar ikki xil zaryadga ega [15, 55]: lamelning yon yuzlari yoki serpantinlarning suv muhitidagi quvurli zarrachalarining uchlari asosiy turi bo'yicha -Mg -OH guruhlari ajralishi natijasida musbat zaryadlangan. Shu bilan birga, serpantin zarrachalarining tub yuzalari yoki naychalarining yuzasi tetraedrlarda Al³⁺, Fe³⁺ →Si⁴⁺ yoki oktaedrlarda Al³⁺, Fe³⁺ →Mg²⁺ izomorfizmining ustunligiga qarab mos ravishda manfiy yoki musbat zaryadlangan. Shunday qilib, agar serpantin zarrachalarining umumiy zeta potentsiali manfiy belgi yoki nolga yaqin qiymatga ega bo'lsa, u holda mineral tuzilishida tetraedrlarda geterovalent izomorfizm ustunlik qiladi. Aksincha, zeta potentsialining ijobiy belgisi serpantinlar tuzilishida geterovalent izomorf almashtirishlar yo'qligini anglatadi (zarrachalarning zaryadi ularning yon yuzlari yoki uchlaridagi -Mg-OH guruhlarining pastki assotsiatsiyasi bilan to'liq aniqlanadi), yoki oktaedral tarmoqlarda geterovalent izomorf almashtirishlar ustunlik qiladi. Serpantinlarning o'ziga xos namunalari va ularning kimyoviy zarralari zeta potentsial qiymatlarining qiyosiy tahlili uning tarkibi bu javobni aniqlashtirishga imkon beradi. Ko'pincha suvli muhitdagi xrizotil zarralari musbat zaryadlanadi [56, 57]. Ushbu mineralning zarrachalarining nol zaryad nuqtasi pH =10,3 [56] mintaqasida joylashgan. Ushbu qiymatdan past pH qiymatlarida xrizotil zarralari odatda musbat zaryadlanadi, undan yuqori manfiy. Bu strukturaning oktaedr tarmoqlarida Al³⁺, Fe³⁺ →Mg²⁺ izomorf almashtirishlarining muhim rolini va ayniqsa, xrizotil zarrachalarining umumiy zaryadini aniqlashda guruhlar – Mg –OH dissotsiatsiyasini ko'rsatadi.
Ko'pgina mualliflar (masalan, [13, 19] ga qarang) izomorf almashtirishlar va serlentin zarralari morfologiyasi o'rtasidagi munosabatlarga e'tibor berishadi. Kremniy-kislorod va magniy-kislorod-gidroksil tarmoqlarining o'lchamlari o'rtasidagi nomuvofiqlik tufayli xrizotil qatlamlari naychalarga o'raladi. Al³⁺, Fe³⁺ →Mg²⁺ ning sezilarli izomorfizmi oktaedraning oʻrtacha hajmini pasayishiga olib keladi va natijada serpantinlarning tegishli vakillari (masalan, lizardit) yirik qatlamli kristallar bilan ifodalanadi. Serpantin minerallari morfologiyasining ularning kimyoviy tarkibiga bog'liqligi haqidagi g'oyalarni rivojlantirishga nashrlarda umumlashtirilgan serpantinlarning gidrotermik sintezi bo'yicha ishlar katta hissa qo'shdi [14, 50, 58].