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The Relationship Between the Hydrated and Dehydrated States of an Halloysite

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

G. J. Churchman*
Affiliation:
Chemistry Department, University of Otago, Dunedin, New Zealand
L. P. Aldridge*
Affiliation:
Chemistry Department, University of Otago, Dunedin, New Zealand
R. M. Carr
Affiliation:
Chemistry Department, University of Otago, Dunedin, New Zealand
*
*Present address: Department of Soil Science, University of Wisconsin, Madison, Wisc. 53706, U.S.A.
Chemistry Division, D.S.I.R., Private Bag, Petone, New Zealand

Abstract

A study of the mineralogical changes taking place during the loss of interlayer water in an halloysite has been carried out in order to clarify the relationship between the most hydrated and least hydrated states of the mineral. A number of samples of halloysite which together exhibit a variety of average interlayer water capacities were obtained by the conditioning of a largely hydrated sample with different atmospheres of known relative humidities. Profiles were obtained of X-ray peaks which characterize the interlayer water capacities of halloysite samples. An attempt has been made to analyse these profiles into a sum of peaks attributable to the fully hydrated and dehydrated states of the mineral. Such an analysis does not satisfactorily explain the profile shapes. A mechanism of interstratification of hydrated and dehydrated kaolin layers in which there is a tendency towards the segregation of these layer types gives a more satisfactory explanation of these profile shapes. It is concluded that dehydration takes place through an interstratification in which there is a partial segregation of the two basic layer types. This conclusion implies that halloysites with all average interlayer water contents between 0 and 2 molecules per unit cell may exist and that fully hydrated halloysite and dehydrated halloysite are the end members of a continuous series of hydration states.

Résumé

Résumé

Une étude des changements minéralogiques qui apparaissent pendant le départ de l’eau interfeuillet d’une halloysite a été effectuée afin de clarifier la relation entre l’état le plus hydraté et l’état le moins hydraté de ce minéral. Un certain nombre d’échantillons d’halloysite montrant une grande variété de capacités moyennes en eau interfeuillet a été obtenu en conditionnant un échantillon fortement hydraté avec différentes atmosphères d’humidité relative connue. Les profils des pics de rayons X obtenus caractérisent les capacités en eau interfeuillet des échantillons d’halloysite. Une tentative a été faite pour analyser ces profils comme une somme de pics attribuables aux états totalement hydraté et déshydraté du minéral. Une telle analyse n’explique pas d’une façon satisfaisante la forme des profils. Un schéma d’interstratification de feuillets de kaolin hydraté et déshydraté dans lequel il y a une tendance à la ségrégation de ces types de feuillet donne une explication plus satisfaisante de la forme de ces profils. On en conclut que la déshydratation se fait par l’intermédiaire d’une interstratification dans laquelle il y a ségrégation partielle de deux types de feuillets de base. Cette conclusion implique que les halloysites avec tous les contenus moyens en eau interfeuillet compris entre 0 et 2 molécules par maille peuvent exister et que l’halloysite totalement hydratée et l’halloysite totalement déshydratée sont les termes extrêmes d’une série continue d’états d’hydratation.

Kurzreferat

Kurzreferat

Zur Aufklärung der Beziehungen zwischen den meisthydratisierten und mindesthydra-tisierten Zuständen eines Halloysite wurde eine Untersuchung der mineralogischen Veränderungen, die im Laufe des Verlustes von Zwischenschichtwasser in dem Mineral stattfinden, durchgeführt. Durch Konditionierung einer weitgehend hydratisierten Probe mit verschiedenen Atmosphären bekannter relativer Feuchtigkeiten wurde eine Reihe von Halloysitproben erhalten, die gemeinsam eine Vielzahl von durchschnittlichen Zwischenschichtwasservermögen aufweisen. Es wurden Profile von Röntgenspitzen erhalten, die die Zwischenschichtwasservermögen von Halloysitproben kennzeichnen. Es wurde versucht diese Profile in eine Anzahl von Spitzen entsprechend den voll hydratisierten und dehydratisierten Zuständen des Minerals auszuwerten. Eine derartige Auswertung stellt keine befriedigende Erklärung der Profilformen dar. Ein Mechanismus der Zwischenlagerung von hydratisierten und dehydratisierten Kaolinschichten, bei welchem eine Neigung zur Absonderung dieser Schichtarten herrscht, gibt eine befriedigendere Erklärung dieser Profilformen. Es wird geschlossen, dass Dehdratisierung durch eine Zwischenlagerung stattfindet bei welcher eine teilweise Absonderung der beiden grundlegenden Schichtarten erfolgt. Dieser Schluss bedeutet, dass Halloysite mit allen durchschnittlichen Zwischenschichtwassergehalten zwischen 0 und 2 Molekülen pro Einheitszelle existieren können, und dass voll hydratisierter Halloysit und dehydratisierter Halloysit die Endglieder einer kontinuierlichen Reihe von Hydrationszuständen darstellen.

Резюме

Резюме

Исследовались минералогические изменения происходящие в галлуазите во время потери межслоевой воды для выяснения соотношения между сильно гидратированным и слабо гидратиро-ванным состоянием минерала. Получили несколько образцов галлуазита с различной средней межслойной влагомерностью путем кондиционирования крупногабаритного гидратированного образца в различных атмосферах при известной относительной влажности. Пропусканием рентгеновских лучей получили максимальные профили, характеризирующие межслойную влагомерность образцов галлуазита. Пытались анализировать эти профили. Анализ не дал удовлетворительного объяснения формам профилей. Механизм впластования гидратированного и дегидратированного слоев каолина у которых имеется тенденция обособления слоев этих типов, объясняет более удовлетворительно профили этого типа. В заключение решили, что галлуазиты, с общим средним содержанием межслоевой воды между 0 и 2 молекул на элементарную ячейку, могут существовать, и что полностью гидратированный галлуазит и дегитратированный галлуазит являются конечными членами непрерывного состояния гидрации.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © Clay Minerals Society 1972

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