kil -Clay

Martha's Vineyard'daki Gay Head Kayalıkları neredeyse tamamen kilden oluşuyor.

Kil , kil mineralleri ( sulu alüminyum fillosilikatlar, örneğin kaolin, Al2Si205 ( OH ) 4 ) içeren ince taneli bir doğal toprak malzemesi türüdür .

Kil parçacıklarını çevreleyen moleküler bir su filmi nedeniyle killer ıslakken plastisite geliştirir , ancak kuruduktan veya pişirildikten sonra sert, kırılgan ve plastik olmayan hale gelir . Saf kil minerallerinin çoğu beyaz veya açık renklidir, ancak doğal killer, az miktarda demir oksitten kırmızımsı veya kahverengimsi bir renk gibi safsızlıklardan çeşitli renkler gösterir .

Kil, bilinen en eski seramik malzemedir. Tarih öncesi insanlar kilin yararlı özelliklerini keşfettiler ve onu çömlek yapımında kullandılar . En eski çanak çömlek parçalarından bazıları MÖ 14.000 yıllarına tarihlenmektedir ve kil tabletler bilinen ilk yazı aracıdır. Kil, kağıt yapımı, çimento üretimi ve kimyasal filtreleme gibi birçok modern endüstriyel süreçte kullanılmaktadır . Dünya nüfusunun yarısı ile üçte ikisi, taşıyıcı yapısının önemli bir parçası olarak kilden yapılmış, genellikle tuğladan yapılmış binalarda yaşıyor veya çalışıyor.

Kil çok yaygın bir maddedir. Büyük ölçüde kilden oluşan şeyl , en yaygın tortul kayaçtır. Doğal olarak oluşan birçok tortu hem silt hem de kil içermesine rağmen, killer diğer ince taneli zeminlerden boyut ve mineraloji farklılıklarıyla ayrılır. Kil mineralleri içermeyen ince taneli topraklar olan siltler , killerden daha büyük parçacık boyutlarına sahip olma eğilimindedir. Kum , silt ve %40'tan az kil karışımlarına tın denir . Suyu emdiklerinde hacim olarak kolayca genişleyen kil mineralleri olan şişen killer ( genişleyen kil ) bakımından yüksek topraklar , inşaat mühendisliğinde büyük bir zorluktur .

Özellikleri

Kilin tanımlayıcı mekanik özelliği, ıslakken plastisitesi ve kurutulduğunda veya pişirildiğinde sertleşebilmesidir. Killer , kilin kalıplanmaya yetecek kadar nemli olduğu minimum su içeriğinden ( plastik limit olarak adlandırılır), kalıplandığı maksimum su içeriğine (sıvı limiti denir) kadar, oldukça plastik oldukları geniş bir su içeriği aralığı gösterir. kil, şeklini koruyacak kadar kurudur. Kaolinit kilinin plastik limiti yaklaşık %36 ila %40 arasında ve likit limiti yaklaşık %58 ila %72 arasında değişmektedir. Bir kil örneğini düz bir şekilde yuvarlamak için gereken mekanik iş miktarıyla ölçüldüğünde, yüksek kaliteli kil de sağlamdır. Tokluğu, yüksek derecede iç uyumu yansıtır.

Smektit kilinin elektron mikrografı – büyütme 23.500×

Kil, plastisitesini veren yüksek oranda kil mineralleri içerir. Kil mineralleri, oksijen ve hidroksit iyonlarını birbirine bağlayarak küçük, ince plakalara bağlanmış alüminyum ve silikon iyonlarından oluşan sulu alüminyum fillosilikat mineralleridir . Bu plakalar sert ama esnektir ve nemli kilde birbirlerine yapışırlar. Ortaya çıkan agregalar, kile onu plastik yapan kohezyonu verir. Kaolinit kilinde , plakalar arasındaki bağ , plakaları birbirine hidrojenle bağlayan bir su molekülleri filmi tarafından sağlanır . Bağlar, kil kalıplanırken plakaların birbirinin yanından kaymasına izin verecek kadar zayıf, ancak plakaları yerinde tutacak ve kalıplanmış kilin kalıplandıktan sonra şeklini korumasına izin verecek kadar güçlüdür. Kil kurutulduğunda, su moleküllerinin çoğu uzaklaştırılır ve plakalar doğrudan birbirine hidrojen bağı yapar, böylece kurutulmuş kil sert ama yine de kırılgandır. Kil tekrar nemlendirilirse tekrar plastik hale gelir. Kil, çanak çömlek aşamasına kadar pişirildiğinde, bir dehidrasyon reaksiyonu kilden ilave suyu uzaklaştırarak kil plakalarının malzemeyi güçlendiren daha güçlü kovalent bağ yoluyla geri dönüşümsüz olarak birbirine yapışmasına neden olur. Kil minerali kaolinit, tekrar nemlendirildiğinde katı ve sert kalan, kil olmayan bir malzeme olan metakaolin'e dönüşür . Stoneware ve porselen aşamalarından daha fazla fırınlama , metakaolini mullit gibi daha güçlü minerallere yeniden kristalleştirir .

Kil parçacıklarının küçük boyutu ve plaka formu, kil minerallerine yüksek bir yüzey alanı verir. Bazı kil minerallerinde, plakalar, sodyum, potasyum veya kalsiyum gibi çevreleyen bir pozitif iyon ( katyon ) tabakası tarafından dengelenen negatif bir elektrik yükü taşır. Kil, diğer katyonları içeren bir çözelti ile karıştırılırsa, bunlar kil parçacıklarının etrafındaki katmandaki katyonlarla yer değiştirebilir ve bu da killere yüksek bir iyon değiştirme kapasitesi verir . Potasyum ve amonyum gibi besin katyonlarını tutma kapasiteleri de dahil olmak üzere kil minerallerinin kimyası, toprak verimliliği için önemlidir.

Kil, tortul kayaçların yaygın bir bileşenidir . Şeyl , büyük ölçüde kilden oluşur ve tortul kayaçların en yaygın olanıdır. Bununla birlikte, çoğu kil birikintisi saf değildir. Doğal olarak oluşan birçok birikinti, hem siltleri hem de kili içerir. Killer, diğer ince taneli topraklardan boyut ve mineraloji farklılıklarıyla ayrılır. Kil mineralleri içermeyen ince taneli topraklar olan siltler , killerden daha büyük parçacık boyutlarına sahip olma eğilimindedir. Bununla birlikte, parçacık boyutunda ve diğer fiziksel özelliklerde bir miktar örtüşme vardır. Silt ve kil arasındaki ayrım disipline göre değişir. Jeologlar ve toprak bilimcileri , ayrışmanın genellikle 2 μm'lik bir parçacık boyutunda (killer siltlerden daha incedir), sedimantologlar genellikle 4-5 μm ve kolloid kimyagerler 1 μm'de gerçekleştiğini düşünürler. Geoteknik mühendisleri , toprağın Atterberg limitleri ile ölçülen, toprağın plastisite özelliklerine dayalı olarak siltler ve killer arasında ayrım yapar . ISO 14688, kil parçacıklarını 2 μm'den küçük ve silt parçacıklarını daha büyük olarak sınıflandırır. Kum , silt ve %40'tan az kil karışımlarına tın denir .

Bazı kil mineralleri ( smektit gibi ), su alma kapasiteleri büyük olduğundan ve bunu yaptıklarında hacimleri büyük ölçüde arttığından, şişen kil mineralleri olarak tanımlanırlar. Kuruduklarında, orijinal hacimlerine geri dönerler. Bu, kil birikintilerinde çamur çatlakları veya "patlamış mısır" dokusu gibi ayırt edici dokular üretir . Şişen kil mineralleri ( bentonit gibi ) içeren zeminler, inşaat mühendisliği için önemli bir sorun teşkil eder, çünkü şişen kil binaların temellerini kırabilir ve yol yataklarını bozabilir.

oluşum

Maden kuyusunda İtalyan ve Afrikalı-Amerikalı kil madencileri, 1910.

Kil mineralleri en yaygın olarak silikat taşıyan kayaların uzun süreli kimyasal ayrışmasıyla oluşur. Ayrıca yerel olarak hidrotermal aktiviteden de oluşabilirler. Kimyasal ayrışma , yağmur suyunda çözünen veya bitki köklerinden salınan düşük karbonik asit konsantrasyonları nedeniyle büyük ölçüde asit hidroliziyle gerçekleşir . Asit, alüminyum ve oksijen arasındaki bağları kırarak diğer metal iyonlarını ve silisi serbest bırakır (bir ortosilik asit jeli olarak ).

Oluşan kil mineralleri, kaynak kayanın bileşimine ve iklime bağlıdır. Sıcak iklimlerde granit gibi feldispat bakımından zengin kayaların asitle ayrışması kaolin üretme eğilimindedir. Aynı tür kayaçların alkali koşullar altında ayrışması illit üretir . Simektit , magmatik kayaçların alkali koşullar altında ayrışmasıyla oluşurken, gibsit diğer kil minerallerinin yoğun ayrışmasıyla oluşur.

İki tür kil yatağı vardır: birincil ve ikincil. Birincil killer, toprakta artık birikintiler olarak oluşur ve oluşum yerinde kalır. İkincil killer, orijinal konumlarından su erozyonu ile taşınan ve yeni bir tortul çökeltide biriken killerdir . İkincil kil yatakları tipik olarak büyük göller ve deniz havzaları gibi çok düşük enerjili çökelme ortamlarıyla ilişkilidir.

Çeşitler

Killerin ana grupları arasında kaolinit , montmorillonit - smektit ve illit yer alır . Klorit , vermikülit , talk ve pirofilit de bazen kil mineralleri olarak sınıflandırılır. Bu kategorilerde yaklaşık 30 farklı "saf" kil türü vardır, ancak "doğal" kil yataklarının çoğu, diğer ayrışmış minerallerle birlikte bu farklı türlerin karışımlarıdır. Killerdeki kil mineralleri, kimyasal veya fiziksel testler yerine X-ışını kırınımı kullanılarak en kolay şekilde tanımlanır.

Varve (veya varved kil ), bu katmanların mevsimsel olarak birikmesiyle oluşan ve erozyon ve organik içerikteki farklılıklarla işaretlenen, görünür yıllık katmanlara sahip kildir. Bu tür birikintiler eski buzul göllerinde yaygındır . İnce tortullar, kıyı şeridinden uzaktaki bu buzul gölü havzalarının sakin sularına verildiğinde göl yatağına yerleşirler. Ortaya çıkan mevsimsel katmanlaşma, eşit bir kil tortu bandı dağılımında korunur.

Hızlı kil , Norveç , Kuzey Amerika , Kuzey İrlanda ve İsveç'in buzullu arazilerine özgü eşsiz bir deniz kili türüdür . Son derece hassas bir kildir, sıvılaşmaya eğilimlidir ve birçok ölümcül toprak kaymasına karışmıştır .

kullanımlar

Auckland , Yeni Zelanda'daki bir şantiyede kil katmanları . Kuru kil normalde kazılarda kumdan çok daha kararlıdır.
Pişmiş kilden yapılmış şişe tıpası , 14. yüzyıl

Modelleme kili , sanatta ve el sanatlarında heykeltıraşlık için kullanılır . Killer , hem faydacı hem de dekoratif çömlek yapımında ve tuğla, duvar ve yer karosu gibi inşaat ürünlerinde kullanılır. Farklı mineraller ve pişirme koşulları ile kullanıldığında farklı kil türleri toprak, taş ve porselen üretmek için kullanılır. Tarih öncesi insanlar kilin faydalı özelliklerini keşfettiler. Bulunan en eski çanak çömlek parçalarından bazıları Japonya'nın Honshu merkezindendir . Jōmon kültürüyle ilişkilendirilirler ve kurtarılan tortular MÖ 14.000 yıllarına tarihlenir . Pişirme kapları, sanat objeleri, tabak takımları, pipolar ve hatta ocarina gibi müzik aletlerinin tümü pişirilmeden önce kilden şekillendirilebilir.

Kil tabletler bilinen ilk yazı ortamıydı. Katipler, kalem adı verilen küt bir kamış kullanarak bunları çivi yazısı ile yazarak yazdılar . Sapan mühimmatı olarak amaca yönelik kil toplar kullanıldı . Kil, kağıt yapımı, çimento üretimi ve kimyasal filtreleme gibi birçok endüstriyel işlemde kullanılır . Bentonit kili, kum döküm imalatında kalıp bağlayıcı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır .

İlaç

Benin'deki Ahémé Gölü yakınlarındaki kil banyosu .

Kilin ilaç olarak geleneksel kullanımı tarih öncesi çağlara kadar gitmektedir. Bir örnek, mide rahatsızlığını yatıştırmak için kullanılan Ermeni bole'sidir . Papağanlar ve domuzlar gibi bazı hayvanlar da benzer nedenlerle kili yerler. Kaolin kili ve atapuljit , ishal önleyici ilaçlar olarak kullanılmıştır.

İnşaat

Güney Estonya'da kil bina

Tınlamayı tanımlayan bileşen olarak kil, taş gibi diğer eski, doğal olarak oluşan jeolojik malzemeler ve ahşap gibi organik malzemeler arasında , Dünya üzerindeki en eski yapı malzemelerinden biridir. Dünya nüfusunun yarısı ile üçte ikisi, hem geleneksel toplumlarda hem de gelişmiş ülkelerde, taşıyıcı yapısının önemli bir parçası olarak, genellikle tuğladan yapılmış kilden yapılmış binalarda yaşıyor veya çalışıyor. Ayrıca birçok doğal inşaat tekniğinde birincil bir bileşen olan kil, kerpiç , koçan , kordon ağacı ve yapılar ve saz ve çamur, kil sıva, kil sıva kasası, kil zeminler ve kil boyalar ve seramik yapı malzemesi gibi yapı elemanları oluşturmak için kullanılır . Tuğla bacalarda ve sudan korunan taş duvarlarda harç olarak kil kullanılmıştır .

Cevher işleme atıklarına boşaltılacak tahmini kil minerali kütlesi milyonlarca tondur. Endişe verici bir şekilde, makro ve mikro bileşenler tehlikeli olmayan konsantrasyonlarda bulunduğunda, teknojenik çökeltiler geleneksel bertaraflarının ötesinde yeniden kullanım ve değer kazanma olasılıkları sunsa da, atıkların çevresel yönetimi için daha az çaba harcanır. Saponit, genellikle haksız yere kötü muameleye maruz bırakılan atık bileşeninin açıklayıcı bir örneğidir. Elektrokimyasal ayırma, yüksek smektit grubu mineral konsantrasyonlarına, daha düşük mineral partikül boyutuna, daha kompakt yapıya ve daha büyük yüzey alanına sahip modifiye saponit içeren ürünler elde etmeye yardımcı olur. Bu özellikler, saponit içeren ürünlerden yüksek kaliteli seramik ve ağır metal sorbentlerin üretimi için olanaklar sunmaktadır. Ayrıca seramik hammaddesinin hazırlanması sırasında kuyruk taşlama meydana gelir; Reaksiyon için ince parçacıklar gerektiğinden, bu atık yeniden işleme, nötralize edici bir madde olarak kil hamurunun kullanımı için büyük önem taşır. Alkali kil bulamacıyla Histosol'ün asidinin giderilmesiyle ilgili deneyler, eklenen posanın %30'unda ortalama 7.1 pH seviyesinde nötrleştirmeye ulaşıldığını gösterdi ve çok yıllık otların bulunduğu bir deney alanı, tekniğin etkinliğini kanıtladı.

Nispeten su geçirimsiz olan kil, barajların çekirdekleri gibi doğal yalıtımların gerekli olduğu yerlerde veya atık depolama alanlarında zehirli sızıntıya karşı bir bariyer olarak da kullanılır (tercihen jeotekstillerle kombinasyon halinde depolama sahasının astarlanması ). 21. yüzyılın başlarında yapılan çalışmalar, kilin atık sudan ağır metallerin uzaklaştırılması ve havanın arıtılması gibi çeşitli uygulamalarda emme kapasitelerini araştırmıştır.

Ayrıca bakınız

  • killi mineraller
  • Endüstriyel hamuru  - Esas olarak otomotiv tasarım stüdyoları tarafından kullanılan modelleme malzemesi
  • Kil animasyonu  - Dövülebilir kil modeller kullanılarak yapılan stop-motion animasyonu
  • Kil kimyası  - Kil minerallerinin kimyasal yapıları, özellikleri ve reaksiyonları
  • Toprak kort  – Tenis kortu türü
  • Kil panel  - Bazı katkı maddeleri ile kilden yapılmış yapı malzemesi
  • Kil ocağı  - Kil minerallerinin çıkarılması için açık ocak madenciliği
  • Geophagia  - Kil veya tebeşir gibi toprak veya toprak benzeri alt tabakaları yeme uygulaması
  • Graham Cairns-Smith  - Tartışmalı kitabı Seven Clues to the Origin of Life ile tanınan İskoç kimyager
  • London Clay  - Düşük geçirgenliğe sahip deniz jeolojik oluşumu
  • Modelleme kili  - Yapı ve heykel yapımında kullanılan bir grup yumuşak maddeden herhangi biri
  • Kağıt kili  - Selüloz lifli kil
  • Parçacık boyutu  - Farklı madde hallerindeki parçacıkların boyutlarını karşılaştırma kavramı
  • Hamuru  - Modelleme kili markası
  • Vertisol  – Killi zengin toprak, çatlamaya eğilimli
  • Kil-su etkileşimi  - Kil mineralleri ve su arasındaki çeşitli aşamalı etkileşimler

notlar

Referanslar

Dış bağlantılar