علوم الأرض والجيولوجيا

نبذة تعريفية عن معدن “الكاولينيت”

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

معدن الكاولينيت علوم الأرض والجيولوجيا

اشتق الاسم من الكلمة من الصينية «كاولنج» ومعناها التل العالي وهي اسم تل في منطقة كيانجي في جنوب شرق الصين حيث ينتج الكاولينيت لصناعة الصيني الفاخر .

والكاولينيت من المعادن الطينية الواسعة الانتشار وهو المعدن الأساسي في مجموعة الكاولينيت ، والتي تضم بجانب الكاولينيت الناكريت والدكيت والهاليوسيت .

والمعدن يتركب من سليكات الألومنيوم المائية ورمزه الكيميائي Al2­SiO5 (OH) وتبلغ نسبة السيليكا SiO2 (46.54%) ، Al2O3 (39.5%) ، H2O (13.96%) يتبلور المعدن في فصيلة الميل الواحد نظام المنشور .

 

ويوجد غالباً في هيئة كتلية طينية تتفاوت في درجة تماسكها (شكل 1 ، وشكل 2 ) ، كما يوجد في هيئة قشور دقيقة صغيرة جداً (معينية أو سداسية الشكل) اللون أبيض إلا أنه قد يختلف من الأصفر إلى الأحمر حسب نوع الشوائب.

البريق أرضي معتم والصفائح بريقها لؤلؤي. الصلادة = 2-2.5 الانفصام قاعدي كامل ، الوزن النوعي يتراوح بين 2.6-2.63 .

ومن الصعب تفرقة المعدن عن الأنواع الأخرى من المعادن الطينية إلا باستخدام الأشعة السينية والوسائل البصرية المعروفة. ويتكون الكاولينيت من صفيحة واحدة من السيليكا الرباعية الأوجه وصفيحة ألومينا ثمانية الأوجه.

 

وتنضم الوحدتان لتكونا طبقة واحدة تتألف من أطراف صفيحة السيليكا الرباعية الأوجه، وطبقة واحدة من الصفائح ثمانية الأوجه الهرمية.

وفي هذا التركيب البنائي للبنية الهيكلية في الطبقة العادية يصبح ثلثا ذراتها أكسجين بدلاً من أيون الهيدروكسيل (OH) لأن السليكون والألومنيوم يتقاسمانها.

بينما تحتل ذرات الألومنيوم ثلثي الأماكن الممكنة فقط في صفيحة ثماني الأوجه الهرمية، وتتوزع سداسياً في سطح واحد في منتصف الصفيحة.

 

كما أن كل الشحنات متوازية في داخل الوحدة وترتبط الصفائح بواسطة روابط فان درفال الضعيفة، وأي إحلال في الشبيكة يكون على نطاق صغير جداً.

والوحدات الصفائحية لمعادن الكاولينيت مستمرة في كلا الاتجاهين البلورين (أ)، (ب) وهي مرصوصة واحدة فوق الأخرى في اتجاه المحور البلوري الرأسي ح مع تراكم مستويات الأكسجين مع مستوى أيون الهيدروكسيل (OH) في الوحدات المتلاصقة.

وترتبط هذه الوحدات بعضها مع بعض بوساطة رباط الهيدروجين القوي. وتسمى الكاولينيت والمعادن الأخرى (داكيت – ناكريت – هاليوسيت) التي لها نفس البنية بالسيليكات الصفائحية . (شكل 3 )

حبيبات معدن الدكيت متبلورة جيداً ولها حدود سداسية واضحة ، وتختلف عن حبيبات الكاولينيت في أنها أكبر كثيراً ويمكن دراستها في بعض الأحيان بواسطة الميكروسكوب الضوئي ، بينما حبيبات الناكريت متعرجة نوعاً ما ومستديرة وبعضها يظهر حدوداً سداسية ضعيفة .

 

وللكاولينيت عدة خصائص منها قدرته المنخفضة على تبادل الكاتيون (الايون الموجب) وذلك بسبب الروابط المكسورة حول حواف وحدات السيليكا والألومينا .

كما أن قدرته منخفضة على تبادل الأيون السالب (الانيون) إلا عند تبديل الهيدروكسيل أو امتصاص الأيون السالب وسرعة التفاعل الكيميائي للتبادل سريعة جداً وتزداد القدرة على التبادل عندما يصغر حجم الحبيبات ، وذلك بسبب الروابط المكسورة حول حواف وحدات السليكا والالومينا .

ولا يحتوي الكاولينيت على جزيئات ماء بين الطبقات مثل معدن الهاليوسيت ، ولكن له قدرة كبيرة على امتصاص الماء حيث يصبح في تلك الحالة لدناً وسهل التشكيل .

 

وهذا الماء الممتص له هيئة محددة ويسمى الماء غير السائل . وعندما يسخن الكاولينيت يبدأ في فقدان الماء (الأكسجين والإيدروجين) الموجود في الهيكل البنائي عند درجة 400 درجة سيليزية وتكتمل عملية نزع الماء عند 550 إلى 600 درجة سيليزية.

وتختلف درجة حرارة نزع الماء من التركيب البنائي حسب أنواع الكاولينيت المختلفة. ويعزى ذلك إلى اختلاف حجم الجزيئات وطرق التبلور وفقدان الماء من الكاولينيت رديء التبلور يصاحبه فقدان كامل للبنية.

ويحدث تفاعل شديد طارد للحرارة عند درجة 950 درجة سيليزية في الكاولينيت رديء التبلور ، ويعزى ذلك إلى تكون أكسيد الألومنيوم أو إلى بداية تكون معدن المولايت وهو معدن قيم مقاوم للحرارة والانصهار .

 

ويتكون مدن الكاولينيت تحت ظروف حمضية عند درجات منخفضة من الحرارة والضغط.

وهو معدن ثانوي النشأة دائماً حيث ينتج من تحلل السيليكات الحاملة للألومنيوم خاصة الفلسبارات والبلاجيوكليز ، فتجوية معدن الاورثوكليز مثلاً تحدث بسبب التفاعل الكيميائي التالي .

أرثوكليز + ماء ← كاوليتيت + أيون بوتاسيوم + أيون أكسجين + سيليكا .

 

كما قد يتكون تحت الظروف الحرمائية أو من خلال تغير بعض المعادن الطينية ، وقد يتكون الكاولينيت من أي مكونات إذا أزيلت العناصر القلوية أو الأرضية القلوية بسرعة كما هو الحال عند التحرر من الصخر الأم، أو إذا كانت البيئة حمضية ودرجة الحرارة معتدلة.

ومعدن الكاولينيت من المكونات الرئيسية للتربة اللاتيريتية. ويتأخر تكون الكاولينيت عندما يوجد عنصر الكالسيوم في البيئة.

ولا يتكون الكاولينيت أبداً في البيئة البحرية. ووجود رواسب بحرية كاولينيتية يدل على وجود منطقة قريبة كمصدر لهذا الكاولينيت، لعدم تكون هذا المعدن في البحار كما أنها تدل نسبياً على سرعة تراكم هذه المواد .

 

ويوجد الكاولينيت في مناطق كثيرة من العالم . ففي الولايات المتحدة الأمريكية يوجد بكميات كبيرة مع المعادن الطينية الأخرى في الحزام الطيني الذي يغطي جيورجيا وجنوب كارولينا، كما يوجد في عدة ولايات أخرى .

كذلك يوجد الكاولينيت في الاتحاد السوفيتي (سابقاً) والمكسيك والأرجنتين والبرازيل وغيانا وشيلي وكولومبيا وفنزويلا .

أما في أوروبا فيوجد على نطاق صغير في ألمانيا وفرنسا وتشيكوسلوفاكيا والنمسا وبلغاريا والدنمرك واليونان وإيطاليا وأسبانيا ويوجد في أفريقيا بكميات قليلة في بعض البلدان العربية وجنوب أفريقيا ويوجد في آسيا بالهند وأندونيسيا وإيران وكوريا وماليزيا والصين.

حيث يستخدم في صناعة الصيني الفاخر . كما يوجد في الجزيرة العربية في بعض مناطق الدرع العربي والمنطقة الوسطى .

 

والكاولين غالباً ما يتكون من الكاولينيت وله عدة استعمالات صناعية . وهو معدن صناعي فريد من نوعه حيث أنه خامل كيميائياً وأبيض اللون.

وله قدرة على التغطية والإخفاء عندما يستعمل كصبغة أو طلاء، وهو أملس عندما يستعمل كمادة مالئة كما أن توصيله الحراري والكهربائي ضعيف ، ولذلك يستعمل في العوازل الحرارية والكهربائية ، إذ إن تكلفته أقل من المواد الأخرى التي تنافسه في الاستعمال .

وأهم الصناعات التي يستعمل فيها هي صناعة الورق والطلاء والمطاط والبلاستيك والخزف. والورق يحتوي على 30% من وزنه كاولين ويستعمل 50% من إنتاج الكاولين لهذه الصناعة، فهو يملأ الفراغات ويغطي السطح.

 

كما يدخل في صناعة المطاط الطبيعي والصناعي لتحسين الخواص مثل المتانة ومقاومة الاحتكاك والقساوة وتخفيض تكاليف الإنتاج.

وفي صناعة الطلاء حيث أنه خامل كيميائياً وله قوة تغطية، ويعطي خواص سريان مرغوبة، كما أنه قليل التكاليف وأبيض، ويبقى معلقاً في المحلول، كما أنه ذو أحجام مختلفة تساعد في إنتاج أنواع مختلفة من الطلاء.

كما يستعمل كمادة مالئة في البلاستيك للتغطية لإنتاج سطوح ناعمة جذابة ومقاومة للتحلل الكيميائي.

 

وتاريخياً يستعمل الكاولين في الخزف وبلاط الجدران والعوازل الكهربائية والعواكس الحرارية وطوب الواجهات وفي عمل القوالب والحشوات.

كما أنه يدخل في عدة صناعات أخرى مثل الحبر ، الصمغ ، المبيدات الحشرية ، الأدوية، الاسمنت، الاسمدة ، مستحضرات التجميل ، الكيماويات ، قصر الألوان ، أقلام الرصاص ، المنظفات ، تغطية الصيني ، وغيرها .

مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الاستشعار عن بعد .. وتطبيقاته في التعدين
.م. حسين عزيز صالح المعهد العالي للبحوث والدراسات الزلزالية، جامعة دمشق، المدير العام السابق للهيئة العليا للبحث العلمي سورية
يواجه العالم زيادات سريعة في الاستهلاك والطلب على الموارد المعدنية لاستخدامها في صناعات شتى تتطلبها الثورة الصناعية الرابعة التي يشهدها العالم حاليا، وهذا يتطلب تطبيق البحث العلمي والتطوير التقاني والابتكار في استكشاف المعادن والتنقيب عنها بفعالية. وتوفر النظم الجيومعلوماتيةgeoinformation technologies أدوات ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪تعدين الخامات النووية
. عماد الدين حسن برعي خبير ومشرف على قسم التقنيات النووية - الهيئة العربية للطاقة الذرية، تونس
يتوقع عدد من المحللين أن يشهد العالم خلال العقود القليلة المقبلة نهاية عصر النفط وبداية عصر جديد يعتمد أساساً على الخامات النووية مثل اليورانيوم والثوريوم، مما يعني ضرورة إدخال الطاقة الذرية السلمية ضمن مزيج الطاقة، وتوفير متطلبات التنمية المستدامة حتى 2030. بلغ عدد مفاعلات الطاقة النووية العاملة في العالم حتى الآن 451 مفاعلا، إضافة إلى 55 ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪التصنيع التجميعي للمعادن .. تطبيقات واعدة تواكب الثورة الرابعة
. عمار الشغري باحث في علم المواد بجامعة ماكغيل ، كندا
منذ أن انطلقت الثورة الصناعية الرابعة وهي تسعى إلى تحقيق اختراقات كبيرة في جميع المجالات وإحداث تطورات هائلة فيها، ربما كان في مقدمتها زيادة القدرة التنافسية الاقتصادية من خلال دمج تقنيات الإنتاج الحديثة في تقنيات المعلومات الجديدة. ويعد التصنيع التجميعي Additive Manufacturing أحد العوامل الرئيسية التي تعزز تلك الثورة وتمكنها، إضافة إلى أمور أخرى كإنترنت الأشياء والحوسبة ... (قراءة المقال)