Māla minerāli ir alumīnija ūdens filosilikāti, dažkārt ar dažādiem dzelzs, magnija, sārmu un sārmzemju metālu piemaisījumiem, kā arī citi katjoni, kas atrodami uz dažām planētu virsmām vai to tuvumā.
Tie veidojas ūdens klātbūtnē, un savulaik tie bija svarīgi dzīvības rašanās, jo daudzās abioģenēzes teorijās tiek ņemta vērā viņu loma šajā procesā. Tās ir svarīgas augsnes sastāvdaļas un kopš seniem laikiem ir bijušas labvēlīgas cilvēkiem lauksaimniecībā un ražošanā.
Izglītība
Māli veido plakanas sešstūrainas loksnes, kas līdzīgas vizlai. Māla minerāli ir izplatīti laika apstākļu ietekmējoši produkti (ieskaitot laukšpata iedarbību) un hidrotermisku izmaiņu produkti zemā temperatūrā. Tie ir ļoti izplatīti augsnēs, smalkgraudainos nogulumiežos, tādos kā slotiņas, dubļakmeņi un siltstones, kā arī smalkgraudainos metamorfos sliedēs un fitilītos.
Raksturlielumi
Māla minerāli, kā likums (bet ne vienmēr), ir īpaši smalki apstrādāti. Parasti tiek uzskatīts, ka daļiņu standarta klasifikācijā to izmērs ir mazāks par 2 mikrometriem, tāpēc to identificēšanai un izpētei var būt vajadzīgas īpašas analītiskās metodes. Tajos ietilpst rentgenstaru difrakcija, elektronu difrakcijas metodes, dažādas spektroskopiskās metodes, piemēram, Mössbauer spektroskopija, infrasarkanā spektroskopija, Ramana spektroskopija un SEM-EDS, vai automatizēti mineraloģijas procesi. Šīs metodes var papildināt ar polarizētu gaismas mikroskopiju - tradicionālu paņēmienu, kas nosaka fundamentālas parādības vai petroloģiskas attiecības.
Izplatīšana
Ņemot vērā ūdens nepieciešamību, māla minerāli ir samērā reti sastopami Saules sistēmā, lai arī tie ir plaši izplatīti uz Zemes, kur ūdens mijiedarbojas ar citiem minerāliem un organiskajām vielām. Tie ir atklāti arī vairākās vietās uz Marsa. Spektrogrāfija apstiprināja viņu klātbūtni asteroīdos un planetoīdos, ieskaitot punduru planētas Ceres un Tempel 1, kā arī Jupitera Eiropas mēness.
Klasifikācija
Galvenie māla minerāli ir iekļauti šādās kopās:
- Kaolīna grupa, kurā ietilpst minerāli kaolinīts, dikkīts, halloizīts un nakrits (polimorfi Al2Si2O5 (OH) 4). Daži avoti ietver kaolinīta-serpentīna grupu strukturālo līdzību dēļ (Beilija 1980).
- Smektītu grupa, kurā ietilpst dioktaedriski smektīti, piemēram, montmorillonīts, nontronīts un beidellīts, un trioktaedriski smektīti, piemēram, saponīts. 2013. gadā Curiosity rover analītiskajos testos tika iegūti rezultāti, kas saskan ar smektīta māla minerālu klātbūtni uz Marsa planētas.
- Illītu grupa, kurā ietilpst māla vizla. Illit ir vienīgais šīs grupas parastais minerāls.
- Hlorīta grupā ietilpst plašs līdzīgu minerālu klāsts ar ievērojamām ķīmiskām variācijām.
Citas sugas
Ir arī citi šo minerālu veidi, piemēram, sepiolīts vai attapulgīts, māli ar gariem ūdens kanāliem, ar iekšēju struktūru. Jauktu slāņu māla variācijas ir būtiskas lielākajai daļai no iepriekšminētajām grupām. Pasūtīšana tiek aprakstīta kā nejauša vai regulāra pasūtīšana, un to tālāk apzīmē ar terminu “Reichweit”, kas vācu valodā nozīmē “diapazons” vai “pārklājums”. Literatūras raksti citē, piemēram, pasūtīto analfabētisko smektītu R1. Šis tips ir iekļauts ISISIS kategorijā. Savukārt R0 apraksta nejaušu pasūtīšanu. Papildus tiem var atrast arī citus paplašinātus pasūtīšanas veidus (R3 utt.). Jaukti māla minerāli, kas ir ideāli R1 veidi, bieži iegūst savus nosaukumus. R1 pasūtīts hlorīta-smektīts ir pazīstams kā corrensite, R1-illite-smectite-rectorite.
Studiju vēsture
Zināšanas par māla dabu kļuva saprotamākas 20. gadsimta 30. gados, attīstot rentgenstaru difrakcijas tehnoloģijas, kas vajadzīgas māla daļiņu molekulārā rakstura analīzei. Šajā periodā parādījās arī terminoloģijas standartizācija, īpašu uzmanību pievēršot līdzīgiem vārdiem, kas izraisīja neskaidrības, piemēram, lapa un plakne.
Tāpat kā visus citosilikātu veidus, māla minerāliem ir raksturīgas leņķiskā SiO4 tetraedra un / vai AlO4 oktaedra divdimensiju slāņi. Lokšņu blokiem ir ķīmiskais sastāvs (Al, Si) 3O4. Katrs silīcija tetraedrs dala 3 no tā virsotnes skābekļa atomiem ar citiem tetraedriem, veidojot sešstūrainu režģi divās dimensijās. Ceturtā virsotne netiek dalīta ar citu tetraedru, un visi tetraedri "norāda" vienā virzienā. Visas neatdalītās virsotnes atrodas lapas vienā pusē.
Uzbūve
Mālos tetraedriskās loksnes vienmēr ir savienotas ar oktaedārām loksnēm, kuras veido no maziem katjoniem, piemēram, alumīnija vai magnija, un koordinē ar sešiem skābekļa atomiem. Nelietota tetraedriskās loksnes virsotne veido arī daļu no oktaedriskās malas, bet papildu skābekļa atoms atrodas virs spraugas tetraedriskās loksnes sešu tetraedru centrā. Šis skābekļa atoms ir saistīts ar ūdeņraža atomu, kas māla struktūrā veido OH grupu.
Māli var iedalīt kategorijās atkarībā no tetraedriskās un oktaedriskās loksnes iepakošanas metodes slāņos. Ja katrā slānī ir tikai viena tetraedriskā un viena oktaedriskā grupa, tad tā pieder kategorijai 1: 1. Alternatīvai, kas pazīstama kā māls 2: 1, ir divas tetraedriskas loksnes ar nesadalītu katra virsotni, kas ir vērstas viena pret otru un veido katru astoņstūra loksnes pusi.
Savienojumam starp tetraedriskām un oktaedriskām loksnēm ir nepieciešams, lai tetraedriskā loksne būtu gofrēta vai savīta, izraisot sešstūra matricas ditrigonālus kropļojumus, un oktaedriskā loksne būtu izlīdzināta. Tas samazina kristalīta kopējo valences kropļojumu.
Atkarībā no tetraedriskās un oktaedriskās loksnes sastāva slānim nebūs lādiņa vai būs negatīvs. Ja slāņi ir uzlādēti, šo lādiņu līdzsvaro starpslāņu katjoni, piemēram, Na + vai K +. Katrā ziņā starpslānis var saturēt arī ūdeni. Kristāla struktūra tiek veidota no slāņu kaudzītes, kas atrodas starp citiem slāņiem.
"Māla ķīmija"
Tā kā lielāko daļu mālu ražo no minerāliem, tiem ir augsta bioloģiskā savietojamība un interesantas bioloģiskās īpašības. Sakarā ar diska formu un uzlādētajām virsmām māls mijiedarbojas ar daudzām makromolekulām vielām, piemēram, olbaltumvielām, polimēriem, DNS utt. Daži no māla izmantošanas veidiem ir zāļu piegāde, audu inženierija un biodruka.
Māla ķīmija ir piemērota ķīmijas disciplīna, kas pēta māla ķīmiskās struktūras, īpašības un reakcijas, kā arī māla minerālu struktūru un īpašības. Šī ir starpnozaru joma, kas ietver neorganiskās un strukturālās ķīmijas, fizikālās ķīmijas, materiālu ķīmijas, analītiskās ķīmijas, organiskās ķīmijas, mineraloģijas, ģeoloģijas un citu jēdzienus un zināšanas.
Mālu ķīmijas (un fizikas) un māla minerālu struktūras izpētei ir liela akadēmiska un rūpnieciska nozīme, jo tie ir vieni no visizplatītākajiem rūpnieciskajiem minerāliem, ko izmanto kā izejvielas (keramika utt.), Adsorbenti, katalizatori utt.
