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Clays and Clay Minerals

, Volume 28, Issue 2, pp 81–86 | Cite as

Hydroxyl Orientations and Interlayer Bonding in Amesite

  • R. F. GieseJr.
Article

Abstract

The hydroxyl orientations in the 2H2 polytype of amesite, Mg2Al(SiAl)O5(OH)4, have been determined by minimizing the electrostatic potential energy as a function of OH orientation. The angles, ρ, between the hydroxyls and (001) vary between 81.5 and 88.8°. All surface hydroxyls form hydrogen bonds with oxygens of the adjacent layer. The OHs tend to tilt away from the higher charged A1VI ions, and the spread in ρ values is due to variations in the positions of the receptor oxygens. The inner hydroxyls noticeably weaken the interlayer bonding. The substitution of Al in both T and M sites creates a dipolar layer charge and the resulting attraction between layers forms an important part of the interlayer bonding. The 2H2 polytype of amesite has substantial interlayer bonding even with all surface hydroxyls replaced by fluorine. This is not true for a composition of Mg3Si2O5(OH)4 where a similar F for OH substitution destroys all interlayer bonding as in kaolinite.

Key Words

Amesite Fluorine Hydroxyl orientation Interlayer bonding Serpentine 

Резюме

Определялись ориентации гидроксила в 2Н2 политипном аиезите, Мg2Аl(SiАl)O5(ОН)4, с помощью минимизации электростатической потенциальной энергии как функции ориентации ОН. Углы, ρ, между гидроксилами и (001) изменяются в пределах 81,5 и 88,8°. Все поверхностные гидроксилы формируют водородные связи с кислородами примыкающего слоя. ОН имеет тенденцию отклоняться от выше заряженных ионов АlIVи разброс величин р происходит в результате изменений в расположении рецепторных кислородов. Внутренние гидроксилы заметно ослабляют межслойные связи. Замещение А1 в местах Т и М создает биполярный слойный заряд и образующееся в результате этого притяжение слоев включает существенную часть межслойных связей. 2Н2 политипный амезит имеет значительные межслойные связи даже со всеми поверхностными гидроксилами, замещенными флюоритом. Другая картина наблюдается для состава Мg3Si2OОН)4, где подобная замена ОН на Р уничтожает все межслойные связи как в каолините. [N R]

Resümee

Die Hydroxyl-Orientierungen des 2H2-Polytyp von Amesit, Mg2AKSiAl)O5(OH)4, wurden durch Minimierung der elektrostatischen Potentialenergie als einer Funktion der OH-Orientierung bestimmt. Die Winkel, ρ, zwischen den Hydroxylen und (001) variieren zwischen 81,5° und 88,8°. Alle Ob-erflächen-Hydroxyle bilden mit der benachbarten Silikatschicht Wasserstoffbrücken. Die OHs tendieren dazu, sich von den höher geladenen AlVI-Ionen wegzuneigen und die Streuung der p-Werte beruht auf den Unterschieden in der Lage der Rezeptorsauerstoffe. Die inneren Hydroxyle schwächen deutlich die Zwischenschichtbindung. Die Substitution von Al auf den T- und M-Plätzen verursacht eine dipolare Schichtladung. Die daraus resultierende Anziehung zwischen den Lagen bildet einen wichtigen Beitrag zur Zwischenschichtbindung. Der 2H.rPolytyp von Amesit hat eine beträchtliche Zwischenschichtbindung selbst dann, wenn alle Oberflächenhydroxyle durch Fluor ersetzt sind. Das gilt nicht für eine Zusammensetzung von Mg3Si2O5(OH)4, wo eine ähnliche Substitution von OH durch F jegliche Zwischenschichtbindung zerstört, genauso wie es bei Kaolinit der Fall ist. [U.W.]

Résumé

Les orientations hydroxyles du polytype 2H2 d’amésite, Mg2Al(SiAl)O5(OH)4, ont été déterminées en minimisant l’énergie potentielle électrostatique en fonction de l’orientation d’OH. Les angles ρ compris entre les hydroxyles et (001) varient entre 81,5° et 88,8°. Tous les hydroxyles de surface forment des liens d’hydrogène avec les oxygènes de la couche adjacente. Les OH tendent à pencher à l’écart des ions A1VI plus fortement chargés, et l’étendue des valeurs de ρ est due aux variations dans les positions des oxygènes récepteurs. Les hydroxyles intérieurs affaiblissent remarquablement les liens intercouches. La substitution d’Al dans les sites M et T crée une charge de couche dipolaire et l’attraction résultante entre les couches forme une partie importante des liens intercouche. Le polytype 2H2 d’amésite à des liens intercouches substantiels, même avec tous les hydroxyles de surface remplacés par la fluorine, Ceci n’est pas vrai pour une composition de Mg3Si2O5(OH)4 où une substitution semblable de F à OH détruit tous les liens intercouches comme dans la kaolinite. [DJ.]

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Copyright information

© Clay Minerals Society 1980

Authors and Affiliations

  • R. F. GieseJr.
    • 1
  1. 1.Department of Geological SciencesState University of New YorkAmherstUSA

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