Методи вивчення високодисперсних ґрунтових мінералів

Методи вивчення складу і структури високодисперсних вторинних мінералів:

термічний;

рентгенографічний;

електроннографічний;

електронномікроскопічний;

інфрачервоної спектрометрії;

використання радіоактивних ізотопів;

хімічний метод вивчення.

Термічний аналіз. При нагріванні мінералів відбувається виділення неміцно зв’язаної і кристалізаційної води, руйнування кристалів, утворення нових мінералів. Ці реакції супроводжуються поглинанням або виділенням тепла. Температурні зміни фіксуються за допомогою термопари і записуються на фотопапері променем світла, який відбивається від дзеркального гальванометра. Одержані криві лінії називаються термограмами або кривими нагрівання. Прилад налаштовують так, що при ендотермічних реакціях, які протікають із вбиранням тепла, крива відхиляється вниз, а при екзотермічних реакціях (з виділенням тепла) – вверх від нульової або нормальної лінії. Амплітуда відхилення кривої нагрівання від нормальної лінії відображає різницю температур зразків і пічки і є показником інтенсивності реакції.

Для одержання кривих нагрівання набирають 2-3 г високодисперсної фракції ґрунту або мінералу (частинки < 0,001 мм) і інертної речовини (АІ₂О₃), яка не змінюється при нагріванні. Для кожного мінералу існує характерна крива (рис. 2.4).

Рис. 2.5. Криві нагрівання сумішей каолініту і монтморилоніту (за Чухровим)  

Рис. 2.4. Термограми мінералів, які зустрічаються у ґрунтах (за Горбуновим): а – монтморилоніт, б – бейделіт, в – галуазит, г – каолініт, д – іліт (гідрослюда), е – алофан, ж – гібсит, з – гетит, і – аморфна силіцієва кислота; цифрами позначена температура у ⁰С  

У ґрунті переважно присутні одночасно кілька мінералів і криві нагрівання відображають особливості кожного з них (рис. 2.5).

Рентгенографічний метод визначення складу високодисперсних мінералів базується на явищі дифракції рентгенівських променів від площин кристалів і їх інтерференції. Відображені промені направляються на фотопапір і утворюють симетрично розміщені дуги різного ступеня потемніння (рис. 2.6). Про те, який мінерал знаходиться у досліджуваному зразку, судять по відстані між дугами, ступені їх потемніння, дифузності і деяких інших ознаках.

Рис. 2.6. Рентгенограми мінералів (за Горбуновим):

а – кварц, б – каолініт, в – мусковіт, г - монтморилоніт

Порівнюючи рентгенограми високодисперсних частинок ґрунту з рентгенограмами відомих глинистих мінералів, можна визначити, з яких мінералів складаються ці частинки.

Чим вища дисперсність мінералів, тим важче розшифрувати рентгенограми. У міру збільшення дисперсності зростає дифузність відображення, змінюються міжплощинні відстані і навіть спостерігається повне зникнення ліній на рентгенограмі: мінерал стає рентгеноаморфним.

У електронно-графічному методі вивчення структури мінералів використовується потік електронів з довжиною хвилі ≈ 0,05 Ǻ, що значно менше довжини хвилі рентгенівських променів. Більш короткі хвилі електронів дозволяють вивчити структури більш високодисперсних частинок, ніж при використанні рентгенівських променів.

Застосування електронного мікроскопу дає можливість судити про форму і розміри частинок високодисперсних ґрунтових мінералів. У електронній мікроскопії формування зображення пов’язане із розсіюванням електронів при проходженні електронного променю через досліджуваний зразок. Джерелом електронів є вольфрамова нитка, розжарена до 2400 ⁰С. Одержане за допомогою електронного мікроскопу зображення може бути збільшене ще у 3-5 тис. разів фотографічним шляхом (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Електронні мікрофотографії каолініту і галуазиту (за Гримом)

Дата добавления: 2014-01-04