Каолинит (англ.Kaolinite от топонима Гаолин) или ка́менный мозг (устар.) — светлый, чаще всего белый глинистый минерал из группы водных силикатовалюминия, содержащий около 39,5 % Al2O3, 46,5 % SiO2 и 14 % H2O. Название получил по месту находки у села Гаолин (кит.高岭) близ города Цзиндэчжэнь на юго-востоке Китая.
Как правило, каолинит образует землистые массы, в которых при больших увеличениях под электронным микроскопом обнаруживаются мелкие шестигранные кристаллы. Каолинит — главный компонент многих глин, чаще всего он образуется в процессе так называемой каолинизации (выветривании и гидротермальном изменении) из глинозёмсодержащих минералов: полевошпатовых пород и слюд. Слоистая структура каолинита придаёт минералам на его основе (глинам и каолинам) свойство пластичности.
Каолинит (минерал). — В настоящее время этим именем называют плотные или землистые и рыхлые микрокристаллические массы <...>. Известны также мелкие кристаллы гексагонального вида...[1]
...кривые нагревания не вполне точно определяют моменты начала и конца дегидрации, а также не дают возможности количественно определить ход выделения воды каолинита.[2]:41
...опыты очень помогли понять процессы, протекающие при нагревании каолинита, так как обезвоженный каолинит является аморфным телом. Естественно возник вывод, что обезвоженный каолинит представляет собой не что иное, как механическую смесь аморфных окислов — глинозёма и кремнезёма.[3]:255
Каолин (каолинит, каменный мозг) <...>. Обычно плотные скрытокристаллические рассыпчатые или мучнистые глиноподобные образования, дающие с водой пластичную массу.[4]:201
В боровичских глинах, как и в тихвинских сиаллитах и аллитах, можно различить <...> участки, представленные каменным мозгом. Присутствие последнего в боровичских сухарях замечено еще П. А. Земятченским (1923). Участки, состоящие из каменного мозга, он назвал халцедоновидными включениями и определил их как каолинит.[5]:131
Кристаллическая решётка камневидного каолинита по строению ближе стоит к файрклею, а каменный мозг к метагаллуазиту. В указанных различиях кристаллической решетки каолинитовых минералов в боровичских глинах лежит причина различий в их свойствах.[5]:131
Каменный мозг (каолинит). Если образцы долго лежат в сухом помещении, на их поверхности появляется нежно-розовый оттенок. На ощупь в сухом виде минерал жирен, чуть прилипает к языку, чертится ногтем.[6]:37
— Пётр Чирвинский, «О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр», до 1955
У минерала ясно выражена наклонность к образованию мелких сферолитов, которые представляют собой сростки множества чешуек. Такие же чешуйки могут слагать и более крупные выделения в сечениях то палочкообразной, то пластинчатой формы.[6]:37
— Пётр Чирвинский, «О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр», до 1955
При нагреве до 400°C каолин теряет воду, но пластичность его еще сохраняется; при дальнейшем нагреве каолинит ― основная часть каолина ― теряет пластичность, но изделия из него ещё пропускают воду.[7]
— Дарья Лихачёва, «Создатель русского фарфора», 1970
Твёрдый каолин (каменный мозг, галлуазит, миэлин) — плотный, более твердый, чем обычный каолинит (твердость средняя).[8]:157
— Валей Музафаров, «Определитель минералов, горных пород и окаменелостей», 1979
Образуется каолинит в результате химического выветривания алюмосиликатов, особенно полевых шпатов.[8]:157
— Валей Музафаров, «Определитель минералов, горных пород и окаменелостей», 1979
...поведение смесей аморфных глинозёма и кремнезёма, полученных механическим смешением этих веществ, отличается от поведения подобных же смесей, но полученных путём одновременного осаждения обоих гелей.[3]:255
Отдельные чешуйки каолинита бесцветны, а сплошные массы белые. Каолинит не набухает, так как доступ воды в межпакетное пространство затруднён из-за сильной связи между пакетами. Расстояние между пакетами не изменяется.[10]
— Ярослав Кулико, «Почвенные ресурсы», 2013
Каолинит — широко распространённый вторичный минерал. <...> Каолинит — основной компонент многих глин (каолиновых), образующих иногда крупные залежи.[11]:16
— Юрий Бабаскин, «Дорожное грунтоведение», 2013
В качестве главной составной части каолинов каолинит используют для производства бумаги (наполнитель и покрытие), резины, фарфора, фаянса, огнеупорных материалов и др. Каолинит — потенциальный источник получения алюминия.[11]:16
Каолинит (минерал). — В настоящее время этим именем называют плотные или землистые и рыхлые микрокристаллические массы, имеющие состав Al2O3∙2SiO2∙2H2O <...>. Известны также мелкие кристаллы гексагонального вида, однако, с оптическими свойствами, указывающими на меньшую симметрию. Вероятно, они принадлежат одно- или трехклиномерной системе. Цвет белый, красноватый, желтоватый и зеленоватый от различных примесей.[1]
При определении характера воды в каолините с точки зрения ее устойчивости в отношении разных температур, как известно, до сих пор применялись два метода: а) метод прямого количественного определения воды, выделяющейся в различных интервалах температуры и б) метод термический, состоящий в определении остановок при равномерно растущем нагревании. Последний метод, впервые предложенный и осуществленный Le Chatelier, пользовался до последнего времени широким применением вследствие его простоты и наглядности (кривые нагревания).
Однако скоро выяснилось, что кривые нагревания не вполне точно определяют моменты начала и конца дегидрации, а также не дают возможности количественно определить ход выделения воды каолинита.[2]:41
...вода каолинита заметно разделяется на две части, из которых меньшая выделяется в пределах от 300° до 400°.
Что касается воды, выделяющейся в пределах выше 100— 103° и ниже 300° (до 235°), то я не считал возможным отнести ее к воде, входящей в конституцию каолинитовой молекулы, во-первых потому, что количества ее сильно колеблются в различных и притом весьма чистых каолинитовых породах; во-вторых, температура, при которой происходит выделение воды, различна не только в разных каолинитовых породах, но и в одинаковых по химическому составу; в одних это выделение происходит постепенно, в других же заметно несколько интервалов; в третьих, частичные отношения химически слабо соединенной воды и всей воды каолинов не представляют простых чисел, а довольно сложны.
Во всяком случае по отношению к температуре вода каолинита не может быть разделена на две равные части, причем вся она должна считаться конституционною...[2]:42-43
Каолин (каолинит, каменный мозг) H4Al2Si2O9, или Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O (SiO2 46,5%; Al2O3 39,5%; H2O 14,0%).
Монокл. синг<ония>. В виде микроскопически тонких ромбических, тригональных или гексагональных чешуек или пластинок. Обычно плотные скрытокристаллические рассыпчатые или мучнистые глиноподобные образования, дающие с водой пластичную массу. Цвет белый с разными оттенками, серовато-белый, желтоватый; иногда буроватый, красноватый, зеленоватый, голубоватый. <...> Чешуйки гибкие, не пластичные.[4]:201
Каменный мозг ещё больше отличается от червеобразного каолинита по сравнению с камневидным. В рентгенограмме каменного мозга первый рефлекс заметно увеличен (7,19 вместо 7,15 kX)...[5]:128
Каменный мозг (каолинит). Если образцы долго лежат в сухом помещении, на их поверхности появляется нежно-розовый оттенок. На ощупь в сухом виде минерал жирен, чуть прилипает к языку, чертится ногтем. Блеск слабый, жирный до матового. Твердость сухого немногим более 1 <по шкале Мооса>. Излом раковистый. Точное оптическое исследование произвести трудно. Исследовать можно или порошок, наскобленный ножом, в капле воды или другой жидкости, или шлифы. У минерала ясно выражена наклонность к образованию мелких сферолитов, которые представляют собой сростки множества чешуек. Такие же чешуйки могут слагать и более крупные выделения в сечениях то палочкообразной, то пластинчатой формы. Такие «палочки» или «пластинки» могут состоять из нескольких параллельных слойков (крустифицированные образования). Удлинение палочек (например, 0,45 х 0,30 мм) отрицательное, чешуек же, идущих перпендикулярно осям палочек, положительное. При сильном увеличении такие палочки сечения напоминают гребенчатые усики некоторых бабочек. Погасание чешуек и палочек прямое. Сферолитики в поперечнике обычно имеют 0,06-0,30 мм, в одном образце они были мельче.[6]:37
— Пётр Чирвинский, «О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр», до 1955
По-настоящему искусственным материалом кирпич стал, когда его начали обжигать. По внешнему виду и по составу он сильно отличается от исходного продукта. Глина — это продукт выветривания полевошпатных пород, и состоит она в основном из алюмосиликатов (типичнейший из них — каолинит) и множества примесей. При обжиге алюмосиликаты, подобные каолиниту, теряют химически связанную воду и преобразуются в новые, безводные алюмосиликаты.[12]
— Вениамин Цукерман, «От Кижей к аэропорту», 1966
Группа каолинита. Каолинит (каолин) — Аl2[Si2O5](OH)4. Физические свойства. Блеск жирный <у каолина> или каолинит матовый. Мягкий. Жирен на ощупь. Цвет белый, серовато-белый, желтоватый, реже розовый, красноватый, буроватый, синеватый. Черта белая. Землистый, плотный. С водой даёт пластичную массу (отличие от боксита). Если подышать на него, издаёт запах глины. <...> Разновидность. Твёрдый каолин (каменный мозг, галлуазит, миэлин) — плотный, более твердый, чем обычный каолинит (твердость средняя). Происхождение. Образуется каолинит в результате химического выветривания алюмосиликатов, особенно полевых шпатов.[8]:157
— Валей Музафаров, «Определитель минералов, горных пород и окаменелостей», 1979
Группа каолинита — каолинит, диккит, накрит — имеет следующее строение: Al2(OH)4[Si2O5]. Наиболее распространенным является каолинит. Кристаллическая структура этих минералов состоит из двухслойных пакетов. Отдельные чешуйки каолинита бесцветны, а сплошные массы белые. Каолинит не набухает, так как доступ воды в межпакетное пространство затруднён из-за сильной связи между пакетами. Расстояние между пакетами не изменяется. Каолинит не содержит щелочных и мало содержит щелочноземельных оснований. Дисперсность его высокая, он свободно мигрирует в суспензиях. Ёмкость поглощения — 10-20 м-экс. на 100 г. Каолинит набухает слабо, имеет небольшую липкость, связность и гидрофильность.[10]
— Ярослав Кулико, «Почвенные ресурсы», 2013
Каолинит (от кит. као-линг – высокая гора; так называется одно из месторождений каолинита) – минерал подкласса слоистых силикатов, Al4[SiО10](OH)2. Один и из главных глинистых минералов. Благодаря высокой дисперсности и слоистой структуре для каолинита характерны адсорбирующие примеси оксидов и гидроксидов Fe, Al, Mn. Кристаллизуется в триклинные сингонии. В основе структуры — двухслойная пачка тетраэдрической кремнекислородной и октаэдрической алюмогидрооксилкислородной сеток. Образует тонкодисперсные агрегаты, состоящие из псевдогексагональных пластинчатых кристаллов размером до 1 мкм и меньше. Механические примеси окрашивают в красный, чёрный, ярко-зелёный цвет. Спайность весьма совершенная. Твердость 1...1,5. Плотность 2,63 г/см3. Блеск матовый, в куске непрозрачен, излом землистый. Легко размокает в воде, приобретая пластичность и диспергируется с образованием суспензий.[11]:16
— Юрий Бабаскин, «Дорожное грунтоведение», 2013
Каолинит — широко распространённый вторичный минерал. Образуется в корах выветривания при гидролизе породообразующих алюмосиликатных, главным образом полевошпатовых, горных пород. Входит в состав различных осадочных горных пород. Каолинит — основной компонент многих глин (каолиновых), образующих иногда крупные залежи. В качестве главной составной части каолинов каолинит используют для производства бумаги (наполнитель и покрытие), резины, фарфора, фаянса, огнеупорных материалов и др. Каолинит — потенциальный источник получения алюминия.[11]:16
— Юрий Бабаскин, «Дорожное грунтоведение», 2013
Строение кристаллической решетки монтмориллонита, в общем, очень близко к строению кристаллической решётки каолинита, но у каолинита элементарных слоёв пять, у монтмориллонита их семь. Смежные пакеты соприкасаются друг с другом атомами кислорода, поэтому связи между пакетами гораздо слабее, чем между пакетами каолинита.[13]:55
Под бурым железняком находится «урал», — коренная порода, представляющая желтоватый, довольно рыхлый доломитовый песок и золу. Над бурым железняком лежат толщи беловатых и сероватых каолинитовых пород, совершенно подобных таковым же Закаменного рудника.[14]
До последних лет существовали два (или даже три) различных воззрения на химический характер продуктов обезвоживания каолинита. Согласно мнению одних исследователей, каолинит в процессе своего обезвоживания распадается на свободные окислы (Лешателье, Соколов, Тамман, Белянкин и др.). Другие авторы, напротив, полагали, что Аl2O3 и SiO2 в обезвоженном каолините сохраняют свою связь в форме каолинитового ангидрида Аl2O3•2SiO2 (Вернадский, Ринне, Земятченский и др.), или, по крайней мере, ангидрида Аl2O3•SiO2, соответствующего обезвоженному минералу аллофану Аl2O3•2SiO2•4H2O (Самойлов).[3]:255
В 1934 г. Красненская провела опыты по пептизации прокалённого каолинита золем кремневой кислоты и установила при этом, что подобная обработка приводит к достаточно полному разделению глинозёма (пептизировавшегося в золь) от кремнезёма (оставшегося в виде геля). В результате своих опытов Красненская пришла к заключению, что подобные аморфные алюмосиликаты представляют собой не истинные химические соединения, а ряд механических смесей из геля кремнезёма и геля глинозёма.
Эти опыты очень помогли понять процессы, протекающие при нагревании каолинита, так как обезвоженный каолинит является аморфным телом. Естественно возник вывод, что обезвоженный каолинит представляет собой не что иное, как механическую смесь аморфных окислов — глинозёма и кремнезёма.[3]:255
Дальнейшие опыты Белянкина и Ивановой показали, что поведение смесей аморфных глинозема и кремнезема, полученных механическим смешением этих веществ, отличается от поведения подобных же смесей, но полученных путём одновременного осаждения обоих гелей.[3]:255
В боровичских глинах, как и в тихвинских сиаллитах и аллитах, можно различить цемент и округлые включения, сложенные кристаллическим червеобразным каолинитом, и участки, представленные каменным мозгом. Присутствие последнего в боровичских сухарях замечено еще П. А. Земятченским (1923). Участки, состоящие из каменного мозга, он назвал халцедоновидными включениями и определил их как каолинит. Гальки (включения) представлены червеобразным каолинитом с типичной кристаллической решёткой. Кристаллическая решётка камневидного каолинита по строению ближе стоит к файрклею, а каменный мозг к метагаллуазиту. В указанных различиях кристаллической решетки каолинитовых минералов в боровичских глинах лежит причина различий в их свойствах. Очевидно, что наиболее типичными каолинитовыми и, следовательно, ценными промышленными свойствами будут обладать каолинитовые глины...[5]:131
...припомним, что такое фарфор. Основные его компоненты ― каолин, полевой шпат и кварц. Каолин относится к классу глин, но в отличие от обычных, не «фарфоровых» глин, он почти не имеет примесей и огнеупорен (температура плавления свыше 1400°C). Каолин, полевой шпат и кварц очищают, дробят и смешивают. Из этой смеси ― фарфоровой массы ― лепят изделия, сушат и ставят их в печь для обжига. При нагреве до 400°C каолин теряет воду, но пластичность его еще сохраняется; при дальнейшем нагреве каолинит ― основная часть каолина ― теряет пластичность, но изделия из него ещё пропускают воду.[7]
— Дарья Лихачёва, «Создатель русского фарфора», 1970
...считали, что при выветривании почти не происходит преобразования гранита. Он будто бы попросту «разваливается», превращается в рухляк. В действительности же от гранита остался лишь один наиболее устойчивый первичный минерал — кварц. Все остальные распались, и вместо них возникли новые, гипергенные минералы, главным образом каолинит.[15]
Одним из замечательных прогнозов Вернадского была его гипотеза «каолинового ядра» в кристаллических структурах алюмосиликатов. Эту идею знаменитый французский химик Анри Луи Ле-Шателье (1850– 1936), в лаборатории которого Вернадский работал в 1889 г., назвал «гениальной». Каолиновое ядро Al2Si2O7 в сущности было предсказанием четверного окружения алюминия и кремния атомами кислорода, что подтвердилось через 40 лет (!) после освоения кристаллографами рентгено-структурного анализа. Впоследствии в представление о каолиновом ядре были внесены поправки, в частности, пересмотрена принадлежность каолинита к алюмокремневым кислотам. Исходя из теории каолинового ядра, исследователь на склоне лет решил вернуться к давно интересовавшей его проблеме окраски алюмосиликатов. В дневнике от 1 сентября 1944 г. он пишет: «Академик Наметкин <…> имел со мной интересный разговор о структуре силикатов в связи с теорией Бутлерова, которая и до сих пор лежит в основе всех структурных представлений органической химии <...> Надо возобновить эту тему и поставить опыты с цветными силикатными красками. Мои мечты 1889–1891».[9]
↑ 12Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907. том XIV (1895): с. 356. — Пётр Земятченский. Из статьи Миаргирит.
↑ 123Земятченский П. А. Вода каолинов и каолинита (представлено академиком А. Е. Ферсманом). — М.: Труды минералогического института Академии Наук СССР, 1931 г.
↑ 12345Евстропьев К. С. Химия кремния и физическая химия силикатов. Под ред. акад. Д. С. Белянкина. — Москва : Промстройиздат, 1950 г. — 364 с.
↑ 12Смольянинов Н. А. Определитель гипергенных минералов. — Москва : Госгеолиздат, 1950 г. — 259 с.
↑ 12345Шафрановский И. И. О каолинитах боровичской формации. Труды Горно-геологического института. Том 20. — Свердловск, Уральский филиал АН СССР, 1953 г.
↑ 123Чирвинский П. Н. О некоторых вторичных минералах из Хибинских тундр. — Геологический сборник. Львовское геологическое общество при Львовском государственном университете им. И. Франко. — № 19, выпуск 1 за 1965 г., стр.36-41
↑ 12Лихачёва Д. М. Создатель русского фарфора. — М.: «Химия и жизнь» № 7, 1970 г.
↑ 123Музафаров В. Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей. — Москва : Недра, 1979 г. — 327 с.
↑ 12Владислав Волков. По страницам дневников Владимира Вернадского. 1943–1944 гг. — М.: «Наука в России», № 2, 2013 г.
↑ 12Кулико Я. К. Почвенные ресурсы. — Мн.: Вышэйшая школа, 2016 г.
↑ 1234Бабаскин Ю. Г. Дорожное грунтоведение. Практикум. — Москва: ИНФРА-М. Новое знание, 2013 г. — 461 с.
↑Цукерман В. А. От Кижей к аэропорту. — Москва: «Химия и жизнь», № 9, 1966 г.
↑Лолаев А. Б., Бутюгин В. В. Инженерная геология и грунтоведение. ― Ростов-на-Дону: Феникс, 2017 г. — 350 с.
↑Земятченский П. А.. Уральская железная промышленность в 1899 году. — Санкт-Петербург: Типография В. Демакова; 1900 г.
↑В. В. Добровольский, Красные земли «чёрного континента». ― М.: «Химия и жизнь», №11, 1970 г.
