موضوع مقاله: کائولینیت | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # کائولینیت | مقدمه: کائولینیت که به آن کائولن نیز گفته می‌شود یک کانی رسی بوده که دارای ترکیب شیمیایی Al2Si2O5(OH)4 است. | ## بخش 1: کائولینیت | این کانی یک کانی سیلیکات لایه‌ای است که از یک ورقه چهار وجهی سیلیس (SiO4) تشکیل شده و به‌وسیله اتم‌های اکسیژن به یک ورقه هشت وجهی آلومینا (AlO6) متصل می‌شود. کائولینیت یک کانی نرم، خاکی، معمولاً سفید رنگ (رس فیلوسیلیکات دو وجهی) بوده که در اثر هوازدگی شیمیایی کانی‌های سیلیکات آلومینیم مانند فلدسپات تولید می‌شود. این کانی دارای ظرفیت انقباض - تورم کم و ظرفیت تبادل کاتیونی پایین (۱۵–۱ مگا اکیوالان در ۱۰۰ گرم) است. سنگ‌هایی که حاوی مقدار فراوانی از کائولینیت و هالویزیت هستند، کائولن یا خاک رس چینی نام دارند. در بیشتر نقاط جهان کائولن توسط اکسید آهن صورتی-نارنجی-قرمز رنگ می‌شود و رنگ زنگ‌زدگی مشخصی به آن می‌دهد. غلظت‌های کمتر اکسید آهن سبب تشکیل رنگ‌های سفید، زرد یا نارنجی روشن کائولن می‌شود. گاهی اوقات لایه‌های روشن‌تر و تیره‌تر متناوب این کانی، به عنوان مثال در پارک ایالتی پراویدنس کانیون در جورجیا، ایالات متحده یافت می‌شود. گریدهای تجاری کائولن به صورت پودر، کلوخه، نودل نیمه خشک یا دوغاب حمل شده و عرضه می‌شوند. علم اشتقاق لغات نام کائولن از Gaoling گرفته شده است که یک روستای چینی در نزدیکی جینگدژن در جنوب شرقی استان جیانگشی چین می‌باشد. این نام طبق گزارشات فرانسوا خاویر انترکول در مورد ساخت چینی Jingdezhen در سال ۱۷۲۷ از نسخه فرانسوی کلمه وارد زبان انگلیسی شد. هم‌اکنون نام لیتومارژ می‌تواند به شکل عظیم و فشرده‌ای از کائولن اشاره داشته باشد. | ## بخش 2: کائولینیت | علم شیمی نشانه‌گذاری فرمول شیمیایی کائولینیت همان‌طور که در کانی‌شناسی نوشته شده، Al2Si2O5(OH)4 است. ساختار در مقایسه با دیگر کانی‌های رسی، کائولینیت از نظر شیمیایی و ساختاری، ساده است. این ماده به عنوان یک کانی رسی ۱:۱ یا TO توصیف می‌شود چرا که کریستال‌های آن از لایه‌های TO تشکیل شده است. هر لایه TO از یک صفحه چهار وجهی (T) ساخته شده که از یون‌های سیلیسیم و اکسیژن به یک صفحه هشت وجهی (O) شامل یون‌های اکسیژن، آلومینیم و هیدروکسیل متصل شده است. دو ورقه در هر لایه به شدت به‌وسیله یون‌های اکسیژن مشترک به یکدیگر وصل می‌شوند، این در حالی است که لایه‌ها از طریق پیوند هیدروژنی بین اکسیژن در وجه بیرونی ورق T یک لایه و هیدروکسیل در وجه بیرونی ورق O لایه بعدی به یکدیکر اتصال پیدا می‌کنند. همچنین پیوند هیدروژنی نزدیک بین لایه‌ها، مانع از نفوذ مولکول‌های آب میان لایه‌ها می‌شود که این امر به دلیل خاصیت غیر متورم شدن کائولینیت می‌باشد. وقتی کریستال‌های صفحه‌مانند کائولینیت مرطوب می‌شوند، لایه‌ای از مولکول‌های آب به دست آمده سبب می‌شود کریستال‌ها به هم بچسبند و ساختار خاک رس کائولن را منسجم کنند. این پیوندها به قدری ضعیف هستند که به صفحات این اجازه را می‌دهند که هنگام قالب‌گیری از کنار یکدیگر بلغزند، اما قدرت این پیوندها به قدری است که می‌تواند صفحات را در جای خود نگه دارند و به خاک رس قالب‌گیری شده اجازه می‌دهند که شکل خود را حفظ کنند. وقتی خاک رس خشک می‌شود، بیشتر مولکول‌های آب حذف شده و صفحات هیدروژنی به‌طور مستقیم به یکدیگر پیوند داده می‌شوند، به طوری که خاک رس خشک شده با اینکه هنوز سفت است ولی شکننده می‌باشد. تحولات ساختاری رس‌های گروه کائولینیت بر اثر عملیات حرارتی در هوا و در فشار اتمسفر تحت یک سری تبدیل فازی قرار می‌گیرند. آسیاب آسیاب کائولن باتوجه به انرژی بالایی که دارد، سبب تشکیل فازی شبیه به متاکائولین می‌شود که از نظر مکانیکی بی‌شکل شده است و خواص این جامد به‌طور کامل متفاوت است. | ## بخش 3: کائولینیت | خشک کردن در دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد، قرار گرفتن در معرض هوا با رطوبت کم، سبب تبخیر آهسته هرگونه آب مایع موجود در کائولن می‌شود. در رطوبت کم، جرم را می‌توان خشک چرم نامید و در رطوبت نزدیک به ۰٪، به آن خشک استخوانی گفته می‌شود. این امر مانند تحولات بعدی، غیرقابل بازگشت می‌باشد که به عنوان کلسینه شناخته می‌شود. متاکائولین فرایند کم‌آب شدن کائولینیت که یک فرایند گرماگیر است، در دمای ۵۵۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد شروع شده و سبب تولید متاکائولین نامنظم می‌شود، اما از دست دادن مداوم هیدروکسیل تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد (۱۶۵۰ درجه فارنهایت) مشاهده می‌شود. با وجود اینکه از نظر تاریخی دربارهٔ ماهیت فاز متاکائولین اختلاف نظرهای زیادی وجود داشت، پژوهش‌های گسترده به یک جمع‌بندی کلی منجر شده است که متاکائولین مخلوط سادهای از سیلیس آمورف (SiO2) و آلومینا (Al2O3) نیست، بلکه دارای یک ساختار آمورف پیچیده می‌باشد که بخاطر انباشته شدن لایه‌های شش‌ضلعی خود، مقداری نظم دوربردتر (اما نه کاملاً کریستالی) را حفظ می‌کند. Al2Si2O5(OH)4 -> Al2Si2O7 + 2 H2O اسپینل هنگامی‌که متاکائولین بیشتر گرما داده می‌شود و به دمای بین ۹۲۵ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد، به یک اسپینل آلومینیومی-سیلیکونی تبدیل می‌شود که گاهی به‌عنوان ساختار نوع گاما آلومینا هم شناخته می‌شود: 2 Al2Si2O7 -> Si3Al4O12 + SiO2 مولایت پلاکتی با کلسینه کردن تا دمای بیشتر از ۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد، اسپینل به فاز هسته و به مولیت پلاکتی و کریستوبالیت بسیار کریستالی تبدیل می‌شود: 3 Si3Al4O12 -> 2 (3 Al2O3. 2 SiO2) + 5 SiO2 مولایت سوزنی در نهایت، در دمای ۱۴۰۰درجه سانتی‌گراد، شکل «سوزن» مولایت ظاهر می‌شود. این ساختار استحکام ساختاری و مقاومت در برابر حرارت را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد. به عنوان کائولن در استرالیا، برزیل، بلغارستان، چین، جمهوری چک، فرانسه، آلمان، هند، ایران، مالزی، آفریقای جنوبی، کره جنوبی، اسپانیا، تانزانیا، تایلند، بریتانیا، ایالات متحده آمریکا و ویتنام استخراج می‌شود. خاک رس کائولینیتی فراوان در خاک‌هایی که حاصل از هوازدگی شیمیایی سنگ‌ها در آب و هوای گرم و مرطوب می‌باشند، وجود دارد. با مقایسه خاک‌ها در امتداد شیب به سمت آب و هوای تدریجی سردتر یا خشک‌تر، نسبت کائولینیت کم می‌شود، در حالی که نسبت سایر کانی‌های رسی مانند ایلیت (در آب و هوای سردتر) یا اسمکتیت (در آب و هوای خشک‌تر) بیشتر می‌شود. | ## جمع‌بندی | اینگونه تفاوت‌های مرتبط با آب و هوا در محتوای مواد معدنی رس، بیشتر برای استنباط تغییرات آب و هوایی در گذشته زمین‌شناسی، جایی که خاک‌های باستانی مدفون و حفظ شده است، به کار گرفته می‌شود.