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X-ray and infrared investigations of a synthetic dioctahedral vermiculite saturated with alkali and alkaline earth cations

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2018

Mahmut Sayin
Affiliation:
Institut für Bodenkunde, Technische Universität Hannover, Herrenhäuser Str. 2, 3000 Hannover 21, Federal Republic of Germany
H. Graf Von Reichenbach
Affiliation:
Institut für Bodenkunde, Technische Universität Hannover, Herrenhäuser Str. 2, 3000 Hannover 21, Federal Republic of Germany

Abstract

A synthetic dioctahedral vermiculite was saturated with Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba, and examined by X-ray diffraction and infrared spectroscopy under various dehydration conditions. Cations which were larger than the ditrigonal hole (Cs, Rb, Ba) increased the b-dimension by forcing the oxygen triads open. With small cations the b-dimension decreased as a function of the residual water content rather than of cation size. The OH stretching vibration did not change in position, probably due to the inclined orientation of OH groups. The cations perturbed the lattice vibrations when they caused a change in the tetrahedral rotation angle, i.e. in b-dimension. With the small cations Be, Li and Mg, librations below 450 cm−1 shifted towards higher frequencies indicating cation migration into the empty octahedral sites.

Résumé

Résumé

Une vermiculite dioctaédrique synthétique a été saturée de Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr et Ba, et examinée par diffraction X et spectroscopie infrarouge dans diverses conditions de déshydratation. Les cations plus gros que le trou ditrigone (Cs, Rb, Ba) accroissent la dimension b en ouvrant les triades d'oxygènes. Avec les cations de faible dimension, la dimension b décroît en fonction de la teneur en eau résiduelle plutôt qu'en fonction de la taille du cation. La vibration d'élongation OH ne change pas de position, probablement en raison de l'orientation oblique des groupes OH. Les cations perturbent les vibrations du réseau lorsqu'ils provoquent une modification de l'angle de rotation du tétraèdre, c'est-à-dire de la dimension b. Avec les cations de petite taille comme Be, Li et Mg, les librations au-dessous de 450 cm−1 se déplacent vers les fréquences élevées, indiquant une migration des cations dans les sites octaédriques inoccuppés.

Kurzreferat

Kurzreferat

Ein aus Muskovit hergestellter dioktaedrischer Vermiculit wurde mit Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr und Ba belegt und in verschiedenen Dehydratationszuständen röntgenographisch und infrarotspektroskpisch untersucht.

Kationen, die größer sind als die ditrigonalen Lücken (Cs, Rb, Ba), drücken die Sauerstoffdreiergruppen auseinander und vergrößern so die b-Achse. Bei kleinen Kationen nimmt die Länge der b-Achse ab, und zwar mehr in Abhängigkeit vom Restwassergehalt als von der Kationengröße. Die OH-Streckschwingung verändert vermutlich wegen der zur Scheichtebene geneigten Orientierung der OH-Bindung ihre Lage nicht. Die Kationen beeinflussen die Gitterschwingungen, wenn sie eine Veränderung des Rotationswinkels der Tetraeder und damit der b-Achse bewirken. Bei den kleinen Ionen Be, Li, Mg verschieben sich die Schwingungen unter 450 cm−1 zu höheren Frequenzen und zeigen damit das Eindringen von Kationen in die leeren Oktaederplätze an.

Resumen

Resumen

Se ha saturado una vermiculita dioctaédrica sintética con Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr y Ba, y se ha examinado por espectroscopia de difracción de rayos X y de rayos infrarrojos en diversas condiciones de deshidratación. Los cationes que eran mayores que la laguna ditrigonal (Cs, Rb, Ba) hacían aumentar la dimensión b por forzar a abrirse las triadas de oxígeno. Con cationes más pequeños la dimensión b disminuia en función del contenido de agua residual más bien que del tamaño de los cationes. La vibración de estiramiento de OH no cambiaba de posición, debido probablemente a la orientación inclinada de los grupos OH. Los cationes perturbaban las vibraciones de la red cuando causaban un cambio en el ángulo de rotación tetraédrica, es decir, la dimensión b. Con los cationes pequeños Be, Li y Mg, las liberaciones de menos de 450 cm−1 se desplazaban hacia las frecuencias más altas, indicando la migración de cationes a los lugares octaédricos vacíos.

Type
Hommage à Jean Chaussidon
Copyright
Copyright © The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland 1979

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