Kaolinite Synthesis. II. A Review and Discussion of the Factors Influencing the Rate Process

Abstract

Kaolinite is synthesized in approximately the same time in three temperature ranges: (1) from 200–250° to 350–400° (hydrothermal processes); (2) from 120 to 175° (semihydrothermal ones); (3) at ordinary temperature. It is thus evident that the rate process cannot be explained by the Arrhenius equation only, but is explained well by considering that kaolinite formation obeys the laws of crystal growth. It occurs only in slightly supersaturated solutions in which the nucleation process is possible and in which a slow and regular rate of growth has been insured. Concentrations calculated from the thermodynamical equilibria correspond to those of the experimental conditions for the low temperature processes. For the higher temperature ones, a similar relationship is delineated, at least as far as the thermodynamical treatment can be carried out.

Абстракция

Каолинит был синтезирован примерно за одинаковое время при трех диапазонах температур:1) от 200–250 до 350–400° (гидротермальные процессы); 2) от 120 до 175° (полу-гидротермальные процессы); 3) при обычной температуре. Это свидетельствует, что скорость процесса не может быть объяснена только уравнением Аррхениуса,но хорошо объясняется, если полагать, что формирование каолинита подчиняется законам роста кристаллов. Это наблюдается только в слегка пересыщенных растворах, в которых возможен процесс образования центров кристаллизации и в которых обеспечивается низкая и нормальная скорость роста кристаллов. Концентрации, вычисленные из термодинамических уравнений равновесия, соответствуют уравнениям, полученным из эксперементаль-ных условий для низкотемпературных процессов. Для высокотемпературных процессов установлены аналогичные взаимоотношения, по крайней мере до тех пор, пока может проводиться термодинамическая обработка.

Zusammenfassung

Kaolinit wird innerhalb derselben Zeit in drei Temperaturbereichen synthetisiert:(l)von 200–250° bis 350–400° (hydrothermisches Verfahren); (2) von 120°bis 175° (semihydrothermisches);(3) bei gewöhnlicher Temperatur. Es ist daher klar, daß das Geschwindigkeitsverfahren nicht alleine mit der Arrheniusgleichung erklärt werden kann, aber es kann gut erläutert werden indem man in Betracht zieht, daß die Kaolinitbildung die Gesetze des Kristall Wachstums einhält. Es kommt nur in leicht übersättigten Lösungen vor, in welchen Nukleation stattfinden kann und in welchen langsames, regelmäßiges Wachsen gesichert ist. Konzentrationen, welche von den thermodynamischen Gleichgewichten errechnet werden, stimmen mit den experimentalen Bedingungen für das Verfahren bei niedriger Temperatur überein. Für die Verfahren bei höherer Temperatur kann eine ähnliche Verwandtschaft abgeleitet werden, zumindest solange wie die thermodynamische Behandlung ausgeführt werden kann.

Résumé

La kaolinite est synthétisée à peu près en même temps dans trois étendues de température: (1) de 200°–250° à 350–400°(procédés hydrothermiques); (2) de 120 à 175°(procédés semi-hydrothermiques);(3) à température normale. Il est donc évident que le procédé de vitesse ne peut pas être expliqué par l’équation d’Arrhénius uniquement, mais est bien expliqué en considérant que la formation de kaolinite suit les lois de croissance de cristaux. Cette formation ne survient que dans des solutions à peine super-saturées dans lesquelles le procédé de nucléation est possible et dans lesquelles une vitesse de croissance lente et régulière est assurée. Les concentrations calculées d’après les équilibres thermiques correspondent à celles des conditions expérimentales pour les procédés à basse température. Pour ceux à haute température, une parentée similaire est es-quisée,du moins jusqu’au point où le traitement thermodynamique peut être exécuté.