Layer Charge Heterogeneity in Vermiculites

Abstract

The broad charge heterogeneity typical of nearly all smectites is not necessarily characteristic of vermiculites. In addition to vermiculites with pronounced heterogeneity, minerals with no or only limited charge heterogeneities are known. Layer charge and charge heterogeneity of 25 vermiculites were determined by alkylammonium ion exchange. The comparison of experimental basal spacings with d_L/n-plots provided a simple determination of the average charge density. The spacings of high-charged vermiculites (≥0.8 eq/(Si,Al)₄O₁₀) with paraffin-type interlayers follow a straight line in the d_L/n-plots. Lower-charged vermiculites were recognized by stepwise increasing spacings due to mono-, two-, or three-layer chain packings. Charge heterogeneity produced a superposition of the d_L/n-curves for different charges, and the basal reflections of some of the alkylammonium derivatives became nonintegral.

Резюме

Широкая разнородность заряда, типичная для почти всех смектитов, не является характерной для вермикулитов. В дополнение к вермикулитом со значительной разнородностью известны также минералы с нулевой или ограниченной разнородностью заряда. Слоевой заряд и разнородность заряда 25 вермикулитов определялись путем обмена ионов алкиламмония. Сравнение величин экспериментальных промежутков с графиками d_L/n позволило определить очень просто среднюю плотность заряда. Расстояния сильно заряженных вермикулитов (.-0,8 экв/(Si,Al₄O₁₀) с внутренными слоями типа парафина составляют прямую линию на графиках дь/п. Слабее-заряженные вермикулиты были распознаны на основании увеличивающихся шагами промежутков в результате моно-, двух-, или трех-слойных цепных упаковок. Разнородность заряда вызывала наложение кривых d_L/n для разных зарядов и основные отражения некоторых дериватов алкиламмония становились неинтегральными. [E.C.]

Resümee

Im Gegensatz zu den Smectiten, für die eine mehr oder weniger breite Ladungsverteilung typisch ist, kommen neben Vermiculiten mit ausgeprägter Ladungsheterogenität auch Vermiculite mit recht gleichmäßig verteilten Ladungen vor. Schichtladung und Ladungsverteilung yon 25 Vermiculiten wurden durch die Alkylammonium-Methode bestimmt. Der Vergleich der Schichtabstände mit theoretischen d_Ln-Diagrammen bietet eine sehr einfache Möglichkeit zur Schichtladungsbestimmung. Hochgeladene Vermiculite (≥0.8 eq/(Si,Al)₄O₁₀) mit paraffinartigen Zwischenschichtstrukturen sind an dem linearen Anstieg des Schichtabstandes mit der Alkylkettenlänge zu erkennen. Bei niedriger geladenen Vermiculiten ändert sich der Schichtabstand infolge der Anordnung der Alkylammoniumionen in mono-, bi-, und pseudotrimolekularen Schichten stufenweise. Ladungsheterogeneität führt zur Überlagerung der für homogene Vermiculite geltenden d_L/n-Kurven und dem Auftreten nicht-integraler Basisreflexe bei bestimmten Kettenlängen.

Résumé

La grande hétérogénéité de charge typique de presque toutes les smectites n’est pas nécessairement caractéristique des vermiculites. En plus des vermiculites à hétérogénéité prononcée, des minéraux n’ayant aucune hétérogénéité de charge, ou une hétérogénéité de charge limitée sont connus. La charge de couche et l’hétérogénéité de charge de 25 vermiculites ont été déterminées par échange des ions alkylammonium. La comparaison d’espacements de base expérimentaux avec des diagrammes d_L/n a permis une détermination simple de la densité de charge moyenne. Les espacements de vermiculites à charge élevée (≥0,8 eq/(Si/Al)₄O₁₀) avec des interfeuillets de type paraffine suivent une droite dans les diagrammes d_L/n. Les vermiculites à charge plus basse ont été reconnues par des espacements croissant par étape à cause de structures en chaines à une, deux, ou trois couches. L’hétérogénéité de charge a produit une superposition des courbes d_L/n pour différentes charges, et les réflections de base de certains dérivatifs alkylammonium sont devenues nonintegrales. [D.J.]