โครงสร้างและชนิดของแร่ดินเหนียว

สรินทร ลิ่มปนาท

    จากบทวิทยุตอนที่แล้วเราได้ทราบถึงแหล่งกำเนิดของดิน สำหรับในตอนนี้ผู้เขียนจะขออธิบายถึงโครงสร้างและชนิดของแร่ดินเหนียว 

    แร่ดินเหนียวหรือที่เรียกว่า clay mineral นั้นเป็นแร่ทุติยภูมิซึ่งเกิดจากการผุพังของหิน โดยทั่วไปอนุภาคมีขนาดเล็กมากระดับไมครอน มีธาตุอลูมิเนียม ซิลิกอน และออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลักทางเคมี โครงสร้างของแร่ดินเหนียว หรือสารประกอบจำพวกแอนไฮดรัสอลูมิโนซิลิเกต ส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นแผ่น เกิดจากการเรียงซ้อนกันของ ชั้นอลูมินาและ ซิลิกา และในระหว่างชั้นนี้จะมีไอออนบวกของธาตุโลหะ เช่น โซเดียม แคลเซียม โพแทสเซียม แมกนีเซียมและเหล็กแทรกอยู่ จากโครงสร้างและองค์ประกอบที่แตกต่างกันนี้ ทำให้สามารถจำแนกชนิดของแร่ดินเหนียวออกได้เป็น 5 ประเภท คือ 

    1. กลุ่มแร่เคโอลิไนต์ (kaolinite) มีโครงสร้างชนิด 1 : 1 ประกอบด้วยชั้นของซิลิกาเรียงสลับกับชั้นของอลูมินา 

    2. กลุ่มแร่อิลไลท์ (Illite) เป็นแร่ดินชนิด 2 : 1 ในหน่วยโครงสร้างจะมีชั้นซิลิกา 2 ชั้น ประกบชั้นอลูมินาอยู่ และในแต่ละหน่วยมีไอออนของโพแทสเซียมแทรกอยู่  ทำให้ดินในกลุ่มนี้ไม่สามารถพองตัวในน้ำได้ 

    3. กลุ่มแร่สเมคไตต์ (smectite) โครงสร้างเป็นชนิด 2 : 1 เหมือนกลุ่มอิลไลท์ แต่ในชั้นโครงสร้างมีโมเลกุลของน้ำแทรกอยู่ และไอออนบวกส่วนใหญ่ที่พบจะเป็น แคลเซียม แมกนีเซียม เหล็กและโซเดียม แร่กลุ่มนี้มีความสามารถในการพองตัวในน้ำได้ดี    

     4. กลุ่มแร่เวอร์มิคูไลต์ (vermiculite) มีโครงสร้างเหมือนกลุ่มสเมคไตต์ แต่มีค่าความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนสูงกว่า เมื่อเผาแล้วอนุภาคมีลักษณะคล้ายตัวหนอน

     5. กลุ่มแร่ปาลีกอร์ซไกต์ (palygorskite) มีโครงสร้างต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ 

     สมบัติต่างๆ ทั้งทางเคมีและฟิลิกส์ของแร่ดินเหนียวแต่ละกลุ่มที่แตกต่างกัน จึงทำให้การใช้งานแตกต่างกันด้วย         

    แร่ดินเหนียวที่นิยมนำมาใช้ส่วนใหญ่จะอยู่ในกลุ่มแร่เคโอลิไนต์และกลุ่มสเมคไตต์ กลุ่มแร่เคโอลิไนต์นิยมนำมาเป็นส่วนผสมในการผลิตผลิตภัณฑ์เซรามิก เช่น กระเบื้อง ถ้วยชามและสุขภัณฑ์ สำหรับกลุ่มแร่สเมคไตต์ที่รู้จักกันมากคือเบนโทไนต์ นิยมนำมาเป็นสารตัวเติมในอุตสาหกรรมสี หมึกพิมพ์ กระดาษ หรือใช้เป็นโคลนขุดเจาะ (drilling mud) เป็นสารหล่อลื่น ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้พยายามพัฒนาสมบัติของแร่ดินเหนียวกลุ่มนี้ เพื่อเพิ่มประโยชน์การใช้งานของแร่ดิน ให้หลากหลายและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น โดยใช้เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนสภาพพื้นผิว ให้ได้ดินที่ชอบสารอินทรีย์ หรือที่รู้จักกันทั่วไปในนามของ organophillic clays ซึ่งสามารถนำไปใช้ ในระบบตัวทำละลายสารอินทรีย์ได้ เช่น นำไปเป็นสารปรับความหนืดในสี หมึกพิมพ์ และจาระบี ·

 

อกสารอ้างอิง

  • สDeer, Howie and Zussman, An Introduction to the rock forming minerals, 2nd edition, Longman, 1992, pp. 353-381..

กลับไปหน้าแสดงรายการ