मिट्टी के खनिज: वर्गीकरण, संरचना, गुण और अनुप्रयोग

2024 लेखक: Henry Conors | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-02-12 07:32

मिट्टी के खनिज जलीय एल्युमिनियम फाइलोसिलिकेट होते हैं, कभी-कभी लोहे, मैग्नीशियम, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं की विभिन्न अशुद्धियों के साथ, और कुछ ग्रहों की सतहों पर या उसके पास पाए जाने वाले अन्य धनायनों के साथ।

वे पानी की उपस्थिति में बनते हैं, और कभी जीवन के उद्भव के लिए महत्वपूर्ण थे, यही कारण है कि इस प्रक्रिया में जैवजनन के कई सिद्धांत उन्हें शामिल करते हैं। वे मिट्टी के महत्वपूर्ण घटक हैं और प्राचीन काल से कृषि और निर्माण में मनुष्यों के लिए फायदेमंद रहे हैं।

शिक्षा

मिट्टी अभ्रक के समान सपाट षट्कोणीय चादरें बनाती हैं। मिट्टी के खनिज सामान्य अपक्षय उत्पाद (फेल्डस्पार अपक्षय सहित) और हाइड्रोथर्मल परिवर्तन के निम्न तापमान उत्पाद हैं। वे मिट्टी में बहुत आम हैं, महीन दाने वाली तलछटी चट्टानों जैसे कि शेल्स, मडस्टोन और सिल्टस्टोन में, साथ ही साथ बारीक दाने वाले मेटामॉर्फिक शेल्स और फाइलाइट्स में भी।

विशेषताएं

मिट्टी के खनिज आम तौर पर (लेकिन जरूरी नहीं) आकार में अति सूक्ष्म होते हैं। मानक कण आकार वर्गीकरण में उन्हें आम तौर पर 2 माइक्रोमीटर से कम माना जाता है, इसलिए उन्हें पहचानने और उनका अध्ययन करने के लिए विशेष विश्लेषणात्मक तकनीकों की आवश्यकता हो सकती है। इनमें एक्स-रे विवर्तन, इलेक्ट्रॉन विवर्तन तकनीक, विभिन्न स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियां जैसे मोसबॉयर स्पेक्ट्रोस्कोपी, इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और एसईएम-ईडीएस, या स्वचालित खनिज विज्ञान प्रक्रियाएं शामिल हैं। इन विधियों को ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी द्वारा पूरक किया जा सकता है, एक पारंपरिक तकनीक जो मौलिक घटना या पेट्रोलॉजिकल संबंध स्थापित करती है।

वितरण

पानी की आवश्यकता को देखते हुए, सौर मंडल में मिट्टी के खनिज अपेक्षाकृत दुर्लभ हैं, हालांकि वे पृथ्वी पर व्यापक हैं, जहां पानी अन्य खनिजों और कार्बनिक पदार्थों के साथ संपर्क करता है। ये मंगल ग्रह पर भी कई जगहों पर पाए गए हैं। स्पेक्ट्रोग्राफी ने क्षुद्रग्रहों और ग्रहों पर उनकी उपस्थिति की पुष्टि की है, जिसमें बौना ग्रह सेरेस और टेम्पल 1 और बृहस्पति का चंद्रमा यूरोपा शामिल हैं।

वर्गीकरण

मुख्य मिट्टी के खनिज निम्नलिखित समूहों में शामिल हैं:

• काओलिन समूह, जिसमें खनिज kaolinite, dikite, Halloysite और nakrite (Al2Si2O5 (OH) 4 के बहुरूपी) शामिल हैं। कुछ स्रोतों में संरचनात्मक समानता के कारण काओलाइट-सर्पेन्टाइन समूह शामिल है (बेलीयू1980)।
• स्मेक्टाइट समूह, जिसमें मोंटमोरिलोनाइट, नॉनट्रोनाइट और बीडेलाइट जैसे डायोक्टाहेड्रल स्मेक्टाइट्स और सैपोनाइट जैसे ट्रायोक्टाहेड्रल स्मेक्टाइट्स शामिल हैं। 2013 में, क्यूरियोसिटी रोवर द्वारा किए गए विश्लेषणात्मक परीक्षणों में मंगल ग्रह पर स्मेक्टाइट मिट्टी के खनिजों की उपस्थिति के अनुरूप परिणाम पाए गए।
• अशिक्षित समूह, जिसमें मिट्टी के अभ्रक शामिल हैं। इस समूह में इलाइट एकमात्र सामान्य खनिज है।
• क्लोराइट समूह में महत्वपूर्ण रासायनिक भिन्नता वाले समान खनिजों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है।

अन्य प्रजातियां

इन खनिजों के अन्य प्रकार भी हैं जैसे सेपियोलाइट या एटापुलगाइट, संरचना में आंतरिक लंबे जल चैनलों के साथ मिट्टी। उपरोक्त अधिकांश समूहों के लिए मिश्रित परत मिट्टी की विविधताएं प्रासंगिक हैं। ऑर्डरिंग को यादृच्छिक या नियमित ऑर्डरिंग के रूप में वर्णित किया गया है और इसे "रीचवेइट" शब्द द्वारा वर्णित किया गया है, जिसका अर्थ जर्मन में "रेंज" या "कवरेज" है। साहित्य लेख, उदाहरण के लिए, ऑर्डर किए गए अनपढ़-स्मेक्टाइट R1 को संदर्भित करते हैं। इस प्रकार को आईएसआईएस श्रेणी में शामिल किया गया है। दूसरी ओर, R0 एक यादृच्छिक क्रम का वर्णन करता है। इनके अलावा, आप अन्य विस्तारित ऑर्डरिंग प्रकार (R3, आदि) भी पा सकते हैं। मिश्रित परत मिट्टी के खनिज, जो कि R1 के उत्तम प्रकार हैं, अक्सर अपने नाम प्राप्त करते हैं। R1-आदेशित क्लोराइट-स्मेक्टाइट को कोरेनसाइट के रूप में जाना जाता है, R1 - इलाइट-स्मेक्टाइट - रेक्टराइट।

अध्ययन इतिहास

मिट्टी की प्रकृति का ज्ञान, अधिक समझ में आया1930 के दशक में मिट्टी के कणों की आणविक प्रकृति का विश्लेषण करने के लिए आवश्यक एक्स-रे विवर्तन प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ। शब्दावली का मानकीकरण इस अवधि के दौरान भी उभरा, विशेष रूप से समान शब्दों पर ध्यान देने के साथ, जिससे पत्ती और विमान जैसे भ्रम पैदा हो गए।

सभी फाइलोसिलिकेट्स की तरह, मिट्टी के खनिजों को SiO4 कोने वाले टेट्राहेड्रा और/या AlO4 ऑक्टाहेड्रा की दो-आयामी शीट की विशेषता है। शीट ब्लॉकों में एक रासायनिक संरचना (अल, सी) 3O4 होती है। प्रत्येक सिलिकॉन टेट्राहेड्रोन अपने शीर्ष ऑक्सीजन परमाणुओं में से 3 को अन्य टेट्राहेड्रा के साथ साझा करता है, जो दो आयामों में एक हेक्सागोनल जाली बनाता है। चौथा शीर्ष दूसरे चतुष्फलक के साथ साझा नहीं है, और सभी चतुष्फलक एक ही दिशा में "बिंदु" हैं। सभी अविभाजित कोने शीट के एक ही तरफ हैं।

संरचना

मिट्टी में, चतुष्फलकीय चादरें हमेशा अष्टफलकीय चादरों से जुड़ी होती हैं, जो एल्यूमीनियम या मैग्नीशियम जैसे छोटे धनायनों से बनती हैं, और छह ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा समन्वित होती हैं। टेट्राहेड्रल शीट का अकेला शीर्ष भी ऑक्टाहेड्रल के एक तरफ का हिस्सा बनता है, लेकिन अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणु छह टेट्राहेड्रा के केंद्र में टेट्राहेड्रल शीट में अंतराल के ऊपर स्थित होता है। यह ऑक्सीजन परमाणु हाइड्रोजन परमाणु से बंधा होता है जो मिट्टी की संरचना में OH समूह बनाता है।

मिट्टी को इस आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है कि टेट्राहेड्रल और ऑक्टाहेड्रल शीट को परतों में कैसे पैक किया जाता है। यदि प्रत्येक परत में केवल एक चतुष्फलकीय और एक अष्टफलकीय समूह है, तो यह 1:1 श्रेणी से संबंधित है। एक विकल्प जिसे 2:1 क्ले के नाम से जाना जाता है, में दो चतुष्फलकीय चादरें होती हैं जिनमेंउनमें से प्रत्येक का अविभाजित शीर्ष, एक दूसरे की ओर निर्देशित और अष्टकोणीय शीट के प्रत्येक पक्ष को बनाते हैं।

चतुष्फलकीय और अष्टफलकीय चादरों के बीच संबंध के लिए चतुष्फलकीय पत्रक को नालीदार या मुड़ने की आवश्यकता होती है, जिससे षट्कोणीय मैट्रिक्स का द्विभुज विरूपण होता है, और अष्टफलकीय चादर समतल हो जाती है। यह क्रिस्टलीय की समग्र संयोजकता विकृति को कम करता है।

चतुष्फलकीय और अष्टफलकीय चादरों की संरचना के आधार पर, परत पर कोई आवेश नहीं होगा या ऋणात्मक होगा। यदि परतों को चार्ज किया जाता है, तो यह चार्ज इंटरलेयर केशन जैसे Na+ या K+ द्वारा संतुलित होता है। प्रत्येक मामले में, मध्यवर्ती परत में पानी भी हो सकता है। क्रिस्टल संरचना अन्य परतों के बीच स्थित परतों के ढेर से बनती है।

क्ले केमिस्ट्री

चूंकि अधिकांश क्ले खनिजों से बने होते हैं, उनमें उच्च जैव-अनुकूलता और दिलचस्प जैविक गुण होते हैं। अपने डिस्क आकार और आवेशित सतहों के कारण, मिट्टी प्रोटीन, पॉलिमर, डीएनए आदि जैसे मैक्रोमोलेक्यूल्स की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संपर्क करती है। क्ले के कुछ अनुप्रयोगों में दवा वितरण, ऊतक इंजीनियरिंग और बायोप्रिंटिंग शामिल हैं।

क्ले केमिस्ट्री रसायन विज्ञान का एक अनुप्रयुक्त अनुशासन है जो मिट्टी की रासायनिक संरचनाओं, गुणों और प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ मिट्टी के खनिजों की संरचना और गुणों का अध्ययन करता है। यह एक अंतःविषय क्षेत्र है, जिसमें अकार्बनिक और संरचनात्मक से अवधारणाओं और ज्ञान को शामिल किया गया हैरसायन शास्त्र, भौतिक रसायन शास्त्र, सामग्री के रसायन शास्त्र, विश्लेषणात्मक रसायन शास्त्र, कार्बनिक रसायन शास्त्र, खनिज विज्ञान, भूविज्ञान और अन्य।

मिट्टी के रसायन विज्ञान (और भौतिकी) और मिट्टी के खनिजों की संरचना का अध्ययन महान शैक्षणिक और औद्योगिक महत्व का है, क्योंकि वे कच्चे माल (सिरेमिक, आदि) के रूप में उपयोग किए जाने वाले सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले औद्योगिक खनिजों में से हैं।, adsorbents, उत्प्रेरक आदि

विज्ञान का महत्व

मिट्टी के मिट्टी के खनिजों के अद्वितीय गुण, जैसे कि नैनोमीटर पैमाने की स्तरित संरचना, स्थिर और विनिमेय आवेशों की उपस्थिति, अणुओं को सोखने और बनाए रखने (अंतराल) करने की क्षमता, स्थिर कोलाइडल फैलाव बनाने की क्षमता, व्यक्तिगत सतह संशोधन और इंटरलेयर रासायनिक संशोधन की संभावना, और अन्य लोग मिट्टी के रसायन विज्ञान का अध्ययन करते हैं, यह अध्ययन का एक बहुत ही महत्वपूर्ण और अत्यंत विविध क्षेत्र है।

ज्ञान के कई अलग-अलग क्षेत्र मिट्टी के खनिजों के भौतिक-रासायनिक व्यवहार से प्रभावित हैं, पर्यावरण विज्ञान से लेकर रासायनिक इंजीनियरिंग तक, सिरेमिक से लेकर परमाणु अपशिष्ट प्रबंधन तक।

मिट्टी में सबसे प्रचुर मात्रा में धनायनों (Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) और pH नियंत्रण को संतुलित करने में उनकी धनायन विनिमय क्षमता (CEC) का बहुत महत्व है, जो सीधे मिट्टी की उर्वरता को प्रभावित करता है। Ca2+ से निपटने में मिट्टी (और खनिजों) का अध्ययन भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो आमतौर पर भूमि (नदी के पानी) से समुद्र में आता है। खनिजों की संरचना और सामग्री को संशोधित और नियंत्रित करने की क्षमता विकास में एक मूल्यवान उपकरण प्रदान करती हैविभिन्न अनुप्रयोगों के साथ चयनात्मक adsorbents, जैसे, उदाहरण के लिए, दूषित पानी के लिए रासायनिक सेंसर या सफाई एजेंटों का निर्माण। यह विज्ञान भी मिट्टी के खनिज समूहों के वर्गीकरण में एक बड़ी भूमिका निभाता है।