粘土の持つ性質

粘土の持つ性質について調べてみました。

(1)粘土の持つ性質
①可塑性を持つ
可塑性とは物質に力を加えると変形し、力を除いてもその形を保つことです。
粘土をこねて器を形作ることが可能であり、焼く前から力を加えなければその形を保つことができます。
②粘性を持つ(水を加えると粘性が出ます)
粘土は水を大量に吸収することができる(吸水性)ため、水を加えていくと粘り気を帯びます。
さらに水を加えていくとゲル状(ゼリー状)となり、最終的には粘性の高い液体、液体(水が大過剰の場合)と変化します(膨潤性)。
③焼固性を持つ(高温で焼成すると焼しまります)
陶器・レンガなどに代表されるように、粘土は可塑性が高いために成形性が高く、様々な形を作ることができますが、そのままでは力を加えたり水をかけることによって簡単に崩れてしまいます。
これを高温で焼成すると、粘土から水が抜け、粒子同士が強く結びつくため(ガラス質による粘土粒子の結合)ある程度の力を加えても形が変わることが無くなります。
④吸着性を持つ
粘土の中には吸着性の大きなものがあります。
石油の脱色や砂糖の脱色にも使われますし、医薬品にも使われています。
特に農業や園芸ではバーミキュライトやモンモリロナイトなどが重要な役割をはたしています。

(2)粘土鉱物
粘土鉱物は下表に紹介していますが、粘土鉱物は大きく分けて
①結晶質粘土
②非結晶質および準晶質粘土
とがあります。
このうち、①結晶質粘土には
・層状珪酸塩鉱物(フィロ珪酸塩鉱物)
・層状珪酸塩に近い構造のもの
・層状珪酸塩以外の珪酸塩
があります。

グループ
構造
鉱物組成母岩
(生成など)
結晶質粘土(層状珪酸塩鉱物 [(Si2O5)2-]n
カオリン鉱物
(二層構造粘土)
Kaolin group
1:1カオリナイト
(高陵石)
Kaolinite
Al2Si2O5(OH)4

四つの鉱物は組成は同じで
多形です polymorphism です。
熱水鉱床
(珪長質岩石が熱水変質したものです)

風化残留鉱床
(花崗岩など長石に富む
岩石の表層部が風化したものです)

堆積鉱床
(風化生成したカオリン鉱物が湖沼や海に堆積したものです)
ハロイサイト
Halloysite
ナクライト
Nacrite
デッカイト
Dickite
サーペンティン
(蛇紋石群)
(二層構造粘土)
Serpentine
1:1アンチゴライト
Antigorite
(Mg,Fe)3Si2O5(OH)4

四つの鉱物は組成は同じで
多形です polymorphism です。
蛇紋岩
(カンラン石の変質したものです)
クリノクリソタイル
(単斜クリソタイル)
clinochrysotile
オーソクリソタイル
(斜方クリソタイル)
orthochrysotile
リザーダイト
(リザード石)
Lizardite
滑石、蝋石群2:1タルク
(滑石)
Talc
Mg3Si4O10(OH)2蛇紋石
(熱水変質したものです)
苦灰石
(接触変成したものです)
パイロフィライト
(葉ろう石)
Pyrophyllite
Al2Si4O10(OH)2石英粗面岩、石英斑岩
(熱水変質を受けた岩石です)
スメクタイト
Smectite group
2:1モンモリロナイト
(モンモリロン石)
Montmorillonite
(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2
(Si4O10)(OH)2nH2O
凝灰岩、安山岩、斜長石
(熱水変質を受けた岩石です)
サポナイト
Saponite
(Ca/2,Na)0.33(Mg,Fe+2)3
(Si,Al)4O10(OH)24H2O
蛭石ひるいし2:1バーミキュライト
(苦土蛭石)
Vermiculite
Mg1-x(Mg,Fe,Fe3+,Al)3
(Si,Al)4O10(OH)2・4H2O
塩基性岩に含まれる花崗岩
(黒雲母と金雲母が変質したものです)
雲母粘土鉱物
Illite group
2:1セリサイト
(絹雲母)
Sericite
KAl2AlSi3O10(OH)2酸性または中性の火山岩
(主に長石が熱水変質したものです)
バイオタイト
(黒雲母)
Biotite
K(Mg,Fe++)2AlSi3O10(F,OH)2
フロゴパイト
(金雲母)
Phlogopite
K(Mg,Fe,Mn)3AlSi3O10(F,OH)2
緑泥石群
Chlorite group
2:1:1クロライト
(緑泥石)
Chlorite
(Mg,Fe)3(Si,Al)4O10
(OH)2・(Mg,Fe)3(OH)6
火成岩、緑色片岩
(有色鉱物の変質したものです)
結晶質粘土(層状珪酸塩に近い構造のもの)
含水
マグネシウム
珪酸塩
DHMS
2:1セピオライト
(海泡石)
Sepiolite
パリゴルスカイト
Palygorskite
Mg4Si6O15(OH)2・6(H2O)

(Mg,Al)2Si4O10(OH)・4(H2O)
主に、蛇紋石群が二次変質したものです
結晶質粘土(層状珪酸塩以外の珪酸塩)
沸石群
Zeolite group
ゼオライト
(沸石)
Zeolite
Ax(Si,Al)yO2z・nH2O
A=Na, Ca, K
溶岩と水の相互作用により生じ、主に温泉地帯から産出する枕状溶岩や深海中、火山灰の地層と地下水との接触したものです
非結晶質および準晶質粘土
中空球状の粒子
Hollow, spherical
particles
アロフェン
Allophane
Al2SiO5nH2O火山灰土壌に存在し、火山岩の変質物です
ナノチューブ
Nanotube
イモゴライト
Imogolite
SiO2・Al2O3・2H2O熊本県人吉の「芋後」
火山灰土壌から発見しました



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