ΥΛΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΙI : Κρυσταλλοχημεία και Συστηματική των Ορυκτών 5 η Διάλεξη: Αστριοειδή και Ζεόλιθοι ΔΙΔΑΣΚΩΝ : Δ. ΠΑΠΟΥΛΗΣ Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Γεωλογίας

ΣΚΟΠΟΙ ΕΝΟΤΗΤΑΣ Κατηγορίες τεκτοπυριτικών Δομή των τεκτοπυριτικών κατηγοριών Ομάδες και χαρακτηριστικά ζεόλιθων Χρήσεις αστριοειδών και ζεόλιθων Εμφανίσεις αστριοειδών και ζεόλιθων 2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑΣ  ΤΕΚΤΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ (FRAMEWORK SILICATES) ΣΥΝΕΧΕΙΑ  ΖΕΟΛΙΘΟΙ 3

ΤΕΚΤΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ Όλες οι κορυφές του τετραέδρου ενωμένες με γειτονικά τετράεδρα  Τύπος Si-O: SiO 2  Αντικατάσταση Si από Al σε αναλογία 1:1 (AlSiO 4 ) -1 ή  Αντικατάσταση Si από Al σε αναλογία 3:1 (AlSi 3 O 8 ) -1  Αναλογία Si(±Al)/O=1/2 4

ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ  Σπάνια ορυκτά  Δομή και φυσικές ιδιότητες όμοιες με των αστρίων  Ο χημικός τύπος τους προκύπτει με αφαίρεση ενός ή δύο μορίων SiO 2 από αυτόν των αστρίων  Η αναλογία (Si+Al)/O παραμένει 1/2 5

ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑ  Αλκαλικός άστριος Νεφελίνης (K,Na)AlSi 3 O 8 -2SiO 2 Κ 0,25 Νa 0,75 AlSiO 4  Καλιούχος άστριος Λευκίτης KAlSi 3 O 8 -SiO 2 ΚAlSi 2 O 6 6

ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ - ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ (Κ 0,25 Νa 0,75 AlSiO 4 ) Εικόνα 1: Νεφελίνης (Παπούλης, 2015) 7

ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ - ΟΜΑΔΑ ΣΟΔΑΛΙΘΟΥ - ΣΟΔΑΛΙΘΟΣ Εικόνα 2: Σοδάλιθος [Na 4 Al 3 (SiO 4 ) 3 Cl] (Παπούλης, 2015) 8

ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ - ΟΜΑΔΑ ΣΟΔΑΛΙΘΟΥ - ΝΟΣΕΑΝΗΣ Εικόνα 3: Νοσεάνης [Na 8 Al 6 (SiO 4 ) 6 SO 4 ] (Παπούλης, 2015) 9

ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ  Δομή παρόμοια με του Τριδυμίτη  Ιόντα Κ + και Na + καταλαμβάνουν οκταεδρικές θέσεις  Αναλογία Na/Κ = 3/1  Δακτύλιοι τετραέδρων, με τις κορυφές τους εναλλάξ πάνω και κάτω  Όλα τα προς τα πάνω τετράεδρα περιέχουν Si και όλα τα προς τα κάτω Al 10

ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ (ΣΥΝΕΧΕΙΑ)  Το ικρίωμα των τετραέδρων είναι παραμορφωμένο  Τρεις θέσεις έχουν ωοειδές σχήμα και μία είναι σφαιρική  Το K + καταλαμβάνει τη μεγάλη θέση με οκταεδρική συνδιάταξη  Το Na + καταλαμβάνει τις 3 μικρότερες  Na/K = 3/1 11

ΛΕΥΚΙΤΗΣ  Η δομή του είναι ένα ανοικτό ικρίωμα  Αποτελείται από τετραμελείς και εξαμελείς δακτυλίους τετραέδρων Si/Al  Ιόντα Κ + καταλαμβάνουν τους κενούς χώρους 12

Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΛΕΥΚΙΤΗ Πάνω από τους 625 ο C είναι κυβικός, αλλά κάτω από τους 625 o C παραμορφώνεται στο τετραγωνικό Αποτέλεσμα αυτής της παραμόρφωσης είναι η εμφάνιση σύνθετης διδυμίας Οι δείκτες διάθλασης n ε ≈ n ω (Δ = 0,001) Συμπεριφέρεται ως ισότροπο (ψευδοκυβικό, ψευδοϊσότροπο) 13

ΟΜΑΔΑ ΣΟΔΑΛΙΘΟΥ Η δομή του είναι ένα ανοικτό ικρίωμα Δημιουργούνται μεγάλες κοιλότητες Ιόντα Na +, Cl -, SO 4 -2, S -2 καταλαμβάνουν τους κενούς χώρους 14

Η ΑΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑ ΧΑΛΑΖΙΑ - ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΩΝ  Η παρουσία των Αστριοειδών περιορίζεται σε πετρώματα στα οποία ο χαλαζίας δεν υπάρχει. Αυτό συμβαίνει γιατί ταυτόχρονη παρουσία χαλαζία και Αστριοειδών οδηγεί στο σχηματισμό Αστρίων.  Σε περίσσεια SiO 2 : KAlSi 2 O 6 + SiO 2 → KAlSi 3 O 8 Τα αστριοειδή προέρχονται από την κρυστάλλωση μάγματος ακόρεστου σε SiO 2 15

ΖΕΟΛΙΘΟΙ  Πάνω από 40 φυσικά είδη  Περίπου 600 συνθετικά είδη  Μεγάλη ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων  Ευρύτατη χρήση στη βιομηχανία, σαν απόρροια των ιδιοτήτων τους και ιδιαίτερα της μεγάλης ικανότητας ανταλλαγής κατιόντων 16

ΖΕΟΛΙΘΟΙ - ΚΛΙΝΟΠΤΙΛΟΛΙΘΟΣ Εικόνα 4: Κλινοπτιλόλιθος (Παπούλης, 2015) 17

ΖΕΟΛΙΘΟΙ - ΑΝΑΛΚΙΜΟ Εικόνα 5: Ανάλκιμο (Παπούλης, 2015) 18

ΖΕΟΛΙΘΟΙ - ΧΑΜΠΑΖΙΤΗΣ Εικόνα 6: Χαμπαζίτης (Παπούλης, 2015) 19

ΟΜΑΔΕΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ 1.Ομάδα Ανάλκιμου 2.Ομάδα Χαμπαζίτη 3.Ομάδα Γκιζμοντίνη 4.Ομάδα Χεουλανδίτη 5.Ομάδα Νατρόλιθου 6.Ομάδα Μορντενίτη 20

ΖΕΟΛΙΘΟΙ - ΓΕΝΙΚΑ Αναλογία (Si,Al)/O = ½ Αναλογία Si/Al : 1/1 έως 6/1 Δομή πολύ ανοικτή με κενούς χώρους Τα διάκενα καταλαμβάνονται από ιόντα Κ +, Na +, Ca +2, Mg +2 και H 2 O Τα ιόντα και τα μόρια H 2 O είναι χαλαρά συνδεδεμένα Έτσι η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων των ζεολίθων είναι ιδιαίτερα μεγάλη 21

ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΩΝ Νεφελίνης  Εξειδικευμένες εφαρμογές στην Υαλουργία  Εξειδικευμένες εφαρμογές στην Κεραμοποιία  Βελτιωτικά χρωμάτων, πλαστικών, αφρωδών ελαστικών  Μελλοντική πιθανή πηγή Al Σοδάλιθος  Ημιπολύτιμοι λίθοι 22

ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ  Βελτίωση σκληρών νερών (απορρόφηση Ca +2 )  Απομάκρυνση βαρέων μετάλλων ή τοξικών- ραδιενεργών ουσιών από απόβλητα  Πρόσθετο ζωοτροφών (ενίσχυση ενεργειακής αποτελεσματικότητας της τροφής, πρόληψη ασθενειών)  Απορρόφηση NH 4+ (καθαρισμός νερών βιολογικών καθαρισμών και ιχθυοκαλλιεργειών. Απορρόφηση δυσάρεστων οσμών) 23

ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ 2  Άμμος υγιεινής κατοικίδιων  Βελτίωση εδαφών (αύξηση διαβροχής, ικανότητας ανταλλαγής ιόντων, ρύθμιση pH)  Ως πληρωτικά: Στη χαρτοβιομηχανία Στην παρασκευή τσιμέντου Στην παρασκευή οδοντόπαστας Ως δομικοί λίθοι (π.χ. Μεταξάδες Ν. Έβρου) Στην παρασκευή αδρανών 24

ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ 3  Κυρίως συνθετικοί ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται ως: Καταλύτες στην οργανική χημεία. Ιδιαίτερα στη χημεία πετρελαίου (Διύλιση, Επεξεργασία-καθαρισμός ορυκτελαίων, πρόσθετο βελτιωτικό χαρτιού)  Κυρίως συνθετικοί ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται ως: Αφυδατικό μέσο σε αέρια μίγματα (CO 2, Freon, Οργανικές ουσίες) «Μοριακά κόσκινα». Αφαίρεση συγκεκριμένων μικρών μορίων από μίγματα (π.χ. Ν 2 από αέρια για παρασκευή Ο 2 ) 25

ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΧΑΛΑΖΙΑ ΚΑΙ ΑΣΤΡΙΩΝ (Παπούλης, 2015) 26

ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΩΝ ΚΑΙ ΖΕΟΛΙΘΩΝ (Παπούλης, 2015) 27

ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΖΕΟΛΙΘΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ  Εκμεταλλεύσιμες αποθέσεις ζεολίθων βρίσκονται: Στον Έβρο: Μεταξάδες (ερευνητική ομάδα Π. Τσώλη- Καταγά), Πεντάλοφος, Πετρωτά, Λευκίμη Στη Σάμο  Εμφανίσεις ζεολίθων έχουν εντοπιστεί: Στη Βάθη Κιλκίς Στη Ροδόπη Στη Λέσβο (ερευνητική ομάδα Π. Τσώλη-Καταγά), Στο Ακρωτήρι Σαντορίνης (ερευνητική ομάδα Π. Τσώλη- Καταγά), Στην Κίμωλο κ.α. 28

ΤΕΛΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ 29

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 30

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Δ. Παπούλης (Επίκουρος Καθηγητής). «Υλικά της Γης ΙΙ: Κρυσταλλοχημεία και Συστηματική των Ορυκτών. Διάλεξη 5 η ». Έκδοση: 1.0. Πάτρα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 31

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 32

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Όλες οι εικόνες που περιέχονται στην ενότητα 5 προέρχονται από το προσωπικό αρχείο του κ. Δημητρίου Παπούλη. 33