Phyllosilicates

KBI ANORGANIK Departemen Kimia F-MIPA-UI RSL_alumina silika

PHYLLOSILICATE+ Tecto

1

2

RSL_alumina silika

PHYLLOSILICATE+ PHYLLOSI LICATE+ Tecto

BANGUNAN PHYLLOSILICATE THE BRICKS WITH WHICH MINERALS ARE BUILT KAOLINITE (1:1) MINERALS 2:1 MINERALS CHLORITE MINERALS DIOCTAHEDRAL/TRIOCTAHEDRAL MINERALS SOURCE OF CHARGE PHYLLO (layer, sheet) SILICATES Phyllosilicates Phyllosilicates adalah atau silicate lembaran (sheet silicates) Merupakan group penting mineral, termasuk: micas, chlorite, serpentine, talc, dan mineral clay. Karena kepentingan kepentingan spesial, mineral clay merupakan salah satu produk primer (utama) dari pelapukan kimiawi (chemical weathering) dan dan dan salah satu satu konstituen konstituen batuan batuan sedimen yang melimpah. 3

RSL_alumina silika


Phyllosilicates, silicate lembaran Umumnya Umumnya terdapat terdapat lima polyhedra polyhedra yang merupakan merupakan Blok Bangunan Dasar Dasar (basic building building blocks) dari kristal kristal Mineral. Mineral. JENIS POLYHEDRA Po l y h ed r o n

Triangle Tetrahedron Octahedron Cube Dodecahedron

Si d es

Bilangan Rasio Radius Koordinasi Minimum

2 4 8 6

3 4 6 8

0.155 0.255 0.414 0.732

12

12 atau 14

>1.00

Dalam phyllosilicates, hanya Tetrahedral dan Oktahedral yang menarik menarik perhat perhatian ian untuk untuk Blok Bangunan Bangunan Dasar Dasar (basic (basic building blocks) dari kristal 4

RSL_alumina silika


Representasi Polyhedral Mendefenisikan lingkungan koordinasi dari ion sebagai polyhedron Representasi struktur Octahedral dan Tetrahedral : dengan menghubungkan Koordinasi Octahedron dan Tetrahedron secara bersama

5

RSL_alumina silika


The basic structure of clay minerals can be obtained though the stacking of two sheets: tetrahedral sheets and octahedral sheets sometime separated by an interlayer. Different clay minerals are formed by: (1) different combination of these two units and the interlayer and (2) changes in the composition of the sheets

The tetrahedral sheet The basic unit of this layer is a tetrahedron, which contains normally one Si 4+ in the centre with four O 2- at the corners. The tetrahedra are linked to neighboring tetrahedra by sharing three oxygen atoms each to form a hexagonal mesh pattern. All the unshared corners with the apical oxygen atoms point in the same direction to form part of the adjacent octahedral sheet

oxygen

tetrahedron silicon

0.26 nm

6

RSL_alumina silika


The octahedral sheet The unit is an octahedron, contains mainly Al 3+ or Mg2+ surrounded by six oxygen atoms or hydroxyl groups. When the cations are trivalent, the sheet contains two cations per half unit cell and one vacancy, and is known as a dioctahedral structure. When the cations are divalent, the sheet contains three cations per half unit cell and no vacancy, and is known as a trioctahedral structure. Octahedral sheets can contain other cations including Li+ , Fe2+ , and Fe3+

hydroxyl or oxygen aluminium or magnesium

0.29 nm

7

RSL_alumina silika


Phyllosilicates, atau silicate lembaran (sheet silicates) Tipe Layer

Muatan†

1 octahedra 2 tet. : 1 oct.

0 0

2 tet. : 1 oct.

0

2 tet: 1 oct.

1

1

Trioctahedral

brucite, Mg(OH)2 serpentine, Mg3Si2O5(OH)4 talc, Mg3Si4O10(OH)2

0.6-0.8

phlogopite KMg3(AlSi3O10)(OH)2 biotite KFe3(AlSi3O10)(OH)2 illite (hydrous mica)

0.6-0.9

vermiculite

0.25-0.6

smectite

Dioctahedral gibbsite, Al(OH)3 kaolinite, Al2Si2O5(OH)4

pyrophyllite, Al2Si4O10(OH)2 muscovite KAl2(AlSi3O10)(OH)2

† The layer charge per formula unit

8

RSL_alumina silika


Struktur: Lembar Tetrahedron Silikat (T) • • •

Unit dasar lapisan ini adalah tetrahedron yang mengandung satu Si4+ dipusat dengan empat O 2- pada sudut sudutnya. Tetrahedra dihubungkan dengan tetangga tetrahedra lainnya dengan masing masing memakai bersama 3 atom oksigen membentuk kerangka hexagonal. Semua oksigen (disudut) yang tidak dipakai atom oksigen apical mengarah pada arah yang sama untuk berikatan dengan tetangga lembar octahedral

Tetrahedron Silika: salah satu building block penyusun mineral phylloslicate 9

RSL_alumina silika


Struktur: Lembar Octahedron (O) Unit dasar adalah octahedron, terutama mengandung Al3+ atau Mg2+ dikelilingi oleh 6 O -2 atau gugus OH- (hidroksil). Bila kationnya trivalent, lembaran mengandung 2 kation per setengah unit cell dan satu kosong, dan dikenal sebagai struktur dioctahedral. Bila kationnya divalent, lembaran mengandung 3 kation per setengah unit cell dan tidak ada kekosongan, ini dikenal sebagai struktur trioctahedral. Lembaran Octahedral dapat mengandung kation lain termasuk Li + , Fe2+ , dan Fe3+

10

RSL_alumina silika


Struktur: Lembar Octahedron (O) Muatan dapat dipenuhi (netral) dengan proton (ion hidrogen) dan bila tipe struktur ini diteruskan dalam 3-dimensi akan diperoleh GIBBSITE (dioktahedral)

11

RSL_alumina silika


Struktur dasar phyllosilicates Struktur dasar phyllosilicates: Terdiri dari lembaran (Lapisan) tetrahedral interconnected enam cincin tetrahedra SiO4-4 yang membesar keluar dengan lembaran tak-terhingga (infinite). 3 dari 4 oksigen pada setiap tetrahedra dipakai bersama dengan tetrahedra lainnya. Menghasilkan komposisi unit struktur dasar lembar tetrahedral dari Si2O5-2. Penataan closest packing untuk bola dalam dua dimension adalah bidang yang mempunyai simetri hexagonal, sehingga

Repeat formula: (Si2O5)2-n

Infinite lembar 2-dimensi dari tetrahedra .

Setiap lembaran mempunyai 6-fold symmetry 12

RSL_alumina silika


Struktur dasar phyllosilicates

Formula berulang : (Si 2O5)2-n Infinite lembar 2-dimensi dari tetrahedra .

• Penataan closest packing untuk bola dalam dua dimensi adalah bidang yang mempunyai simetri hexagonal. • Setiap bola (sphere) dalam penataan hexagonal closest packing, terdapat 6 interstitial spaces atau lubang (holes ) yang terkandung dalam setiap cincin-hexagonal. 13

RSL_alumina silika


Struktur dasar phyllosilicates • Sebagian besar phyllosilicate: mengandung ion hydroxyl, OH - dipusat dari 6 anggota cincin tetrahedral, dan group membentuk /menjadi Si2O5(OH)-3. Ketinggian OH sama seperti Oksigen apical yang tidak-dipakai bersama

Jika kation lain terikat ke lembaran SiO4, maka: kation tersebut memakai bersama apical oksigen dan ion OH (dari lapisan tetrahedral) yang berikatan dalam koordinasi octahedral. Biasanya Fe+2, Mg +2, atau Al+3, Apical oksigen (non-bridging) ini terhubung ke suatu lembar/lapisan octahedral membentuk lapisan kation

14

RSL_alumina silika


Struktur dasar phyllosilicates

Lapisan octahedral menyerupai/ mirip brucite (trioctahedral) atau gibbsite (dioctahedral)

15

RSL_alumina silika


Struktur dasar phyllosilicates: Lapisan trioctahedral dan dioctahedral Lapisan octahedral membentuk struktur menyerupai/ mirip brucite (trioctahedral) atau gibbsite (dioctahedral) Brucite [Mg(OH)3], bila kationnya ion +2 seperti (OH )3 Mg+2 atau Fe+2, atau Brucit M g 3 (OH )3 Gibbsite [Al(OH)3], bila kationnya adalah +3 seperti Al+3. Gibsite Al 2 (OH )3 (OH )3

Dalam struktur Gibbsite setiap situs kation yang ketiga tidak ditempati dan semua anion adalah OH-. 16

RSL_alumina silika


Trioctahedral (Brucite) dan Dioctahedral (Gibbsite) Octahedral layers mengambil struktur: Struktur Brucite [Mg(OH)3], bila kationnya adalah ion +2 seperti Mg+2 atau Fe+2, semua situs octahedral ditempati semua anion adalah OH. Struktur Gibbsite [Al(OH)3, bila kationnya +3 seperti Al+3. semua situs octahedral ditempati semua anion adalah OH. Setiap kation yang ke 3 tidak ditempati (kosong) dan semua anion adalah OH-.

17

RSL_alumina silika


Trioctahedral (Brucite) dan Dioctahedral (Gibbsite)

Brucit

18

M g 3

(OH )3

Gibsit

Al 2

(OH )3 (OH )3

(OH )3

RSL_alumina silika


Struktur phyllosilikat dan Lapisan Octahedral 

Struktur ini menghasilkan 2 group lembaran Silikat (sheet silicates):

1. Trioctahedral sheet silicates dimana ion O atau OH dikelilingi oleh 3 kation divalen seperti Mg +2 atau Fe+2 (posisi kation =Mg+2 atau Fe+2). 2. Dioctahedral sheet silicates dimana setiap ion O atau OH dikelilingi oleh 2 kation trivalent, biasanya Al+3 (posisi kation) Maka dengan struktur ini, dapat dibangun berbagai lembaran silikat (sheet silicates) dimulai dengan lapisan (layer) octahedral sama seperti pada struktur brucite atau gibbsite. 19

RSL_alumina silika


Struktur phyllo silikat: Lapisan Tetrahedral -Octahedral  Merupakan hasil pelapukan batuan dan menyusun hampir 40%

mineral pada batuan sedimen  Sebagian besar kandungannya adalah silika dan alumina  Tersusun dari dua kerangka dasar pembangun yaitu :

1.Tetrahedral 2.Oktahedral

20

RSL_alumina silika


Lapisan Tetra hedral -Octahedral

21

RSL_alumina silika


Struktur phyllosilikat: Lapisan Tetrahedral -Octahedral

22

RSL_alumina silika


Struktur phyllosilikat: Lapisan Tetrahedral -Octahedral Struktur dasar mineral clay (lempung) Diperoleh dengan penumpukan dua lembaran: Lembaran (sheet) tetrahedral sheets dan Lembaran octahedral dan kadangkala dipisahkan oleh interlayer.

Perbedaan mineral clay dibentuk oleh : (1) Perbedaan kombinasi kedua unit dasar ini (tetra dan octahedral) dan interlayer (2) perubahan komposisi lembaran Klasifikasi PHYLLOSILICATE

• Phyllosilicates diklasifikasi berdasarkan: 1. Jumlah tetrahedral dan octahedral dalam lembaran (sheet) 2. Penempatan situs octahedra (octahedral site occupancy), di atau tri-octahedral) 3. muatan per formula unit untuk setiap lapisan (layer). 23

RSL_alumina silika


Struktur phyllosilikat: Lapisan Tetrahedral -Octahedral 

Berdasarkan perbandingan lapisan tetrahedral dan lapisan oktahedral penyusunnya, mineral phillosilikat dikelompokkan : 

 

 

Mineral 1:1 Mineral dengan struktur T-O

Disebut juga kandite Contohnya adalah mineral kaolinite.

24

RSL_alumina silika



 

Mineral 2:1 Mineral dengan struktur T-O-T

Disebut juga smectite Contohnya adalah mineral Bentonit PHYLLOSILICATE+ Tecto

Struktur phyllosilikat (Clay): Lapisan Tetrahedral -Octahedral

25

RSL_alumina silika


Struktur phyllosilikat (Clay): Lapisan Tetrahedral -Octahedral

26

RSL_alumina silika


27

RSL_alumina silika


Kaolinite, Mineral Clay 1 : 1 Contoh alumina silikat: Kaolinite, Al 2Si2O5(OH)4 Disusun oleh deretan T (Silika) dan O (Gibsite) Disebut sebagai mineral clay 1 : 1

28

RSL_alumina silika


KAOLIN

29

RSL_alumina silika


Berbagai model STRUKTUR KAOLINITE

30

RSL_alumina silika


Distribusi lapisan air monolayer pada lapisan (layer) kaolinite Octahedral

31

RSL_alumina silika


Distribusi lapisan air monolayer pada lapisan (layer) kaolinite Tetrahedral

32

RSL_alumina silika


33

RSL_alumina silika


Clay: Lapisan Tetrahedral -Octahedral MONTMORILLONITE-BENTONITE

Basal Space

34

RSL_alumina silika


MONTMORILLONITE-BENTONITE Montmorillonite:adalah mineral clay umum dengan struktur berlapis (layered structure) dan angkauan muatan negatif permanen yang memungkinkan kation dan moleakul air masun ke ruang antara lapisan clay, dan uga dikenal sebagai interlayer

35

RSL_alumina silika


BENTONITE  Bentonit  

 

 

Bentonit adalah istilah pada mineral pilosilikat yang mengandung montmorillonite sebagai kandungan utamanya Bentonit terbagi menjadi 2 yaitu : Ca-Bentonit Merupakan tipe non-swellin bentonit, kurang mengembang apabila terdispersi dalam air

Ca-Bentonit

Na-Bentonit Merupakan tipe swelling bentonit, memiliki daya mengembang hingga 8 kali apabila terdispersi dalam air Na-Bentonit

36

RSL_alumina silika


37

RSL_alumina silika


CHLORITE

38

RSL_alumina silika


MIKA Mika Formula Rasional , K(AlSi3O10)(OH)2Al4(OH)2(AlSi3O10)K Kelompok mineral phyllosilicate yang berasal dari kerak bumi Terdiri dari sejumlah Unsur dibumi. Diperlukan tahunan untuk membentuknya dalam lingkungantemperatur dan tekanan tinggi Berbagai jenis mika dengan komposisi komponen kimia yang bervariasi.

39

RSL_alumina silika


40

RSL_alumina silika


“Aktivitas” clay silicate • Muatan negatif internal yang tinggi • Kapasitas Tukar Kation (CEC) yang tinggi • Kapasitas penyimpan-air yang tinggi • Luas permukaan 100 – 1000 m2/g • Plastisitas dan perekatan

41

RSL_alumina silika


Plastisitas dan perekatan (Stickiness) s Jenis Clay

42

plastisitas

perekatan

kaolinite

rendah

rendah

smectite

tinggi

tinggi

mica

rendah

rendah

vermiculite

tinggi

tinggi

chlorite

rendah

rendah

RSL_alumina silika


“Aktivitas” clay silicate Merujuk ke kapasitas Tukar Kation (cation exchange capacity , CEC) Kemampuan menahan dan mensuplay nutrisi serta meningkatkan Kesuburan dalam tanah Kapasitas Tukar Kation ( Cation Exchange Capacity , CEC)

• Nilai CEC dari clay umumnya ditentukan total mole muatan dari kation yang dapat dipertukarkan dalam Clay.

43

RSL_alumina silika


SUMBER MUATAN PHYLLOSILICATE Ions yang terdapat dalam Mineral Phyllosilicate Konstituen Kadang terdapat

Konstituen Umum ion

radius (nm)

ion

radius (nm)

r c /r o

ion

radius (nm)

r c /r o

O2-

0.135

-

Ni2+

0.074

0.55

Na+

0.101

0.75

Si4+

0.040 0.055 0.080 0.067 0.078

0.30 0.41 0.59 0.54 0.58

Ti4+ Zn2+ Mn2+ Mn3+ Mn4+ Li+ Cr 3+ Cu+

0.060 0.057 0.083 0.072 0.052 0.076 0.065 0.095

0.44 0.42 0.61 0.53 0.39 0.56 0.48 0.70

K+ Cs+ Ca2+ Ba2+ Sr2+ H2O NH4+ ..

0.134 0.163 0.105 0.140 0.118 0.145 0.143

1.00 1.24 0.78 1.03 0.87 .. .

Al3+ Fe2+ Fe3+ Mg2+

.

44

r c /r o

Kation terdapat di interlayer spaces

RSL_alumina silika


Modifikasi dan Aplikasi Clay

45

RSL_alumina silika


Phyllosilicates

Recommend Documents