Слоистые силикаты: глинистые минералы

Глинистые минералы, как правило, состоят из очень маленьких частиц (в основном меньше 1 μ), имеющих обычно форму гексагональных чешуек. При увлажнении водой эти минералы обнаруживают пластические свойства. Во многих случаях структуры глинистых минералов разбухают или сжимаются в зависимости от степени гидратации; кроме того, они содержат обменные ионы. Небольшие размеры и несовершенство кристаллов глинистых минералов не позволяют в большинстве случаев провести их точный структурный анализ, однако ясно, что в основе многих из этих структур, а также более сложных их разновидностей лежит тот или иной тип вышеописанных слоев. Неразбухающие слюды и разбухающие монтмориллониты и вермикулиты построены из двойных силикатных слоев, характерных для слюды и талька; в основе каолинитовых минералов лежит отдельный полярный слой. Известны многие типы промежуточных структур с более или менее правильным чередованием слоев различного сорта. В качестве примера можно привести смешаннослойные образования монтмориллонита и хлорита, хлорита и каолинита, талька и сапонита.

Такой сложный характер структур глинистых минералов определяется отмеченными выше простыми геометрическими соотношениями между гексагональной кремнекислородной сеткой и слоем гидроксилов или слоем молекул воды. Кремнекислородная сетка является достаточно жесткой и определяет пластинчатый характер и размеры параметров a и b всех подобных минералов. Вершины тетраэдров этой сетки составляют часть гидроксильного слоя между отдельными кремнекислородными сетками. Основания тетраэдров также могут примыкать к слою гидроксилов или молекул воды. Благодаря этому возникает бесчисленное множество различных путей соединения слоев друг с другом. Вышеописанные структуры отвечают определенным типам упаковки слоев, характеризующимся по крайней мере некоторыми элементами упорядоченности. Глины представляют собой скопление слоев слюдоподобного и каолшштового типа, характеризующееся большим разнообразием состава и характера упаковки. Несовершенство таких структур, несомненно, определяется их способностью легко поглощать или выделять воду, а также их ионнообменными свойствами. В совершенных структурах атомам для изменения своих положений необходимо преодолеть определенный энергетический барьер. В несовершенных структурах величина этого барьера может принимать различные, в том числе и близкие к нулю значения, и перестановка атомов осуществляется без особых затруднений.. Благодаря этим свойствам глинистые минералы имеют большое значение как компоненты почв.