Hostname: page-component-586b7cd67f-t7fkt Total loading time: 0 Render date: 2024-11-29T07:57:05.675Z Has data issue: false hasContentIssue false

Irreversible Collapse of Montmorillonite

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

Gözen Ertem*
Affiliation:
Materials Research Laboratory and Department of Geochemistry and Mineralogy, The Pennsylvania State University, University Park, Penna. 16802, U.S.A.
*
*Present address: University of Istanbul, Faculty of Chemistry, Beyazit-Istanbul, Turkey
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

A number of variable charge montmorillonites were prepared. One portion of each sample was extracted with ammonium chloride, while a second portion was first saturated with calcium chloride, washed, and then extracted with ammonium chloride. In both cases, the number of cations displaced by ammonium chloride was determined. The number of calcium ions displaced from Ca-saturated samples was higher than the sum of the number of lithium and calcium ions displaced from Li, Ca-mixed samples. The differences, increasing towards Li-rich end of the series are assumed to be due to protons liberated from the reaction of lithium ions with either structural hydroxyl groups or residual water molecules, as has been shown by other investigators. Supplementary X-ray and i.r. data lend support to this idea.

Résumé

Résumé

On a préparé un certain nombre de montmorillonites à charge variable. Une fraction de chaque échantillon a été extraite par le chlorure d’ammonium, tandis qu’une seconde fraction a été d’abord saturée par le chlorure de calcium, puis lavée et enfin extraite au chlorure d’ammonium. Dans les deux cas, on a dosé le nombre de cations déplacés par le chlorure d’ammonium. Le nombre d’ions calcium déplacés à partir des échantillons saturés par Ca est plus élevé que la somme des ions lithium et calcium déplacés à partir d’échantillons mixtes Li-Ca. On fait l’hypothèse que les différences qui augmentent au fur et à mesure qu’on se rappoche du terme extrême des séries constitué par un système riche en Li. sont dues aux protons libérés lors de la réaction des ions lithium avec, soit les groupes hydroxyle de constitution, soit les molécules d’eau résiduelle, comme cela a pu étre montré dans d’autres travaux. Des données supplémentaires obtenues en diffraction X et en spectrométrie i.r. s’accordent pour renforcer cette idée.

Kurzreferat

Kurzreferat

Eine Anzahl von Montmorilloniten verschiedener Ladung wurde hergestellt. Ein Teil jeder Probe wurde mit Ammonium-chlorid extrahiert während ein zweiter Teil zunächst mit Calciumchlorid gesättigt, gewaschen, und dann mit Ammonium-chlorid extrahiert wurde. In beiden Fällen wurden die durch Ammoniumchlorid ersetzten Kationen bestimmt. Die Anzahl der in den Cagesättigten Proben ersetzten Calciumionen war grösser als die Summe der aus gemischten Li, CaProben ersetzten Lithium und Calciumionen. Es wird angenommen, dass die Unterschiede, die sich gegen das Li-reiche Ende der Reihe vergrössen, eine Folge der durch die Reaktion von Lithiumionen mit entweder strukturellen Hydroxylgruppen oder residuellen Wassermolekülen frei gewordenen Protonen sind, wie bereits durch andere Forscher festgestellt wurde. Zusätzliche Röntgen- und Infrarotdaten bekräftigen diese Idee.

Резюме

Резюме

Приготовили несколько образцов монтмориллонита. Одна порция каждого образца подвергалась хлористоаммониевой вытяжке, в то время как вторая порция была сперва насыщена хлористым кальцием, отмучена, а затем экстрагирована хлористым аммонием. В обоих случаях определяли число катионов смещенных хлористым аммонием. Число ионов кальция смещенных в образцах насыщенных Са было выше, чем общее число ионов лития и кальция смещенных из смешанных образцов Li и Са. Предполагают, что разницы, повышающиеся по направлению к концу серии богатой Li, зависят от протонов выделившихся в свободном состоянии от реакции ионов лития либо с группами структурных гидроксилов либо с молекулами остаточной воды, как доказали другие исследователи. Добавочные рентгеновские и инфракрасные данные поддерживают эту гипотезу.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © Clay Minerals Society 1972

References

Bissada, K. K., Johns, W. D. and Cheng, F. S., (1967) Cationdipole interactions in clay organic complexes Clay Minerals 7 155166.CrossRefGoogle Scholar
Brindley, G. W. and Ertem, G., (1971) Preparation and solvation properties of some variable charge montmorillonites Clays and Clay Minerals 19 399404.CrossRefGoogle Scholar
Calvet, R. and Prost, R., (1971) Cation migration into empty octahedral sites and surface properties of clays Clays and Clay Minerals 19 175186.CrossRefGoogle Scholar
Dowdy, R. H. and Mortland, M. M., (1967) Alcohol-water interactions on montmorillonite surfaces — I. Ethanol Clays and Clay Minerals 15 259271.CrossRefGoogle Scholar
Farmer, V. C. and Russell, J. D., (1967) Infrared absorption spectrometry in clay studies Clays and Clay Minerals 15 121142.Google Scholar
Glaeser, R., (1949) On the mechanism of formation of montmorillonite-acetone complexes Clay Min. Bull. 1 8890.CrossRefGoogle Scholar
Glaeser, R. and Méring, J., (1967) Effet de chauffage sur les montmorillonites saturees de cations de petit rayon C.R. hebd Séanc. Acad. Sci. Paris 265D 833835.Google Scholar
Gonzáles García, F., (1950) Anales de Edafologia y Fisiologia vegetal 9 149.Google Scholar
Greene-Kelly, R., (1953) Clay Min. Bull. 2 5256.CrossRefGoogle Scholar
Gonzáles García, F. and Gonzáles García, S., (1953) Modificaciones en propiedades de silicates An. Edafol. Fisiol. Veg. 12 925992.Google Scholar
MacEwan, D. M. C. (1961) The X-ray Identification and Crystal Structures of Clay Minerals (Edited by Brown, G.) Chap. IV, p. 202, Mineralogical Society, London).Google Scholar
Greene-Kelly, R., (1953) Irreversible dehydration in montmorillonite — II Clay Min. Bull. 2 5256.CrossRefGoogle Scholar
Greene-Kelly, R., (1955) Dehydration of the montmorillonite minerals Mineral. Mag. 30 604615.Google Scholar
Heller, L., Farmer, V. C., Mackenzie, R. C., Mitchell, B. D. and Taylor, H. F. W., (1962) The dehydroxylation and rehydroxylation of Iriphormic dioctahedral clay minerals Clay Min. Bull. 5 5672.CrossRefGoogle Scholar
Hofmann, U. and Kiemen, R., (1950) Verlust der Austauschfáhigkeit von Lithiumionen an Bentonit durch Erhitzung Z. Anorg. Allg. chem. 262 9599.CrossRefGoogle Scholar
Johns, W. D. and Tettenhorst, R. T., (1959) Differences in the montmorillonite solvating ability of polar liquids Am. Mineralogist 44 894896.Google Scholar
Mathers, A. C., Weed, S. B. and Coleman, N. T., (1954) The effect of acid and heat treatment of montmoril-lonoids Clays andClay Minerals 3 403412.Google Scholar
Méring, J., (1946) Hydration of montmorillonite Trans. Faraday Soc. 42B 205219.CrossRefGoogle Scholar
Mortland, M. M., (1966) Urea complexes with montmorillonite: An infrared absorption study Clay Minerals 6 143156.CrossRefGoogle Scholar
Mortland, M. M., (1968) Protonation of compounds at clay mineral surfaces 9th Int. Cong. Soil Sci. I 691699.Google Scholar
Okazaki, R., Smith, H. W. and Moodie, C. D., (1962) Development of a cation-exchange capacity procedure with few inherent errors Soil Sci. 93 343349.CrossRefGoogle Scholar
Okazaki, R., Smith, H. W. and Moodie, C. D., (1964) Some problems in interpreting cation-exchangecapacity data Soil Sci. 97 202208.CrossRefGoogle Scholar
Parfitt, R. L. and Mortland, M. M., (1968) Ketone adsorption on montmorillonite Proc. Soil Sci. Soc. U.SA. 32 355363.CrossRefGoogle Scholar
Quirk, J. P. and Theng, B. K. G., (1960) Effect of surface density of charge on the physical swelling of Limontmorillonite Nature 187 967968.CrossRefGoogle Scholar
Russell, J. D. and Farmer, V. C., (1964) Infrared spectroscopic study of the dehydration of montmorillonite and saponite Clay Min. Bull. 5 443464.CrossRefGoogle Scholar
Sansom, G. K., Smith, R. G. and White, D., (1968) The cation-exchange capacity of layer-lattice minerals —II. Two types of cation-exchange sites on montmorillonite and their determination Trans. of British Cer. Soc. 67 93103.Google Scholar
Schultz, L. G., (1969) Lithium and potassium absorption, dehydroxylation temperature and structural water content of aluminous smectites Clays and Clay Minerals 17 115149.CrossRefGoogle Scholar
Tettenhorst, R., (1962) Cation migration in montmorillonites Am. Mineralogist 47 769773.Google Scholar