Hostname: page-component-848d4c4894-5nwft Total loading time: 0 Render date: 2024-05-29T10:18:32.559Z Has data issue: false hasContentIssue false

Atom Positions in Highly Ordered Kaolinite

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

P. R. Suitch
Affiliation:
School of Physics, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia 30332
R. A. Young
Affiliation:
School of Physics, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia 30332

Abstract

The crystal structure of kaolinite(Pl, a = 5.153(1), b = 8.941 (1), c = 7.403 (1)Å, α = 91.692(3)°, β = 104.860(3)°, γ = 89.822(3)°, specimens from Keokuk geodes) has been refined in detail and that of dickite (Cc, a = 5.1460(3), b = 8.9376(5), c = 14.4244(6) Å, β = 96.761(5)°) has been re-refined, both from powder diffraction data with the Rietveld method. Except for the hydrogen atoms, the layer structures in both clays are very similar and are much as inferred or determined previously by others. The rotation in the tetrahedral sheet is 7(1)°. The two inner hydroxyl O-H bonds in kaolinite are differently oriented; one points into an octahedral vacancy and the other somewhat away from the octahedral sheet and toward the unoccupied center of an oxygen triangle formed by the two apical oxygens and shared basal oxygen of two adjacent SiO4 tetrahedra. All six of the inner surface hydrogen atoms appear to be nearly equally involved in the hydrogen bonding between kaolinite layers in kaolinite.

Резюме

Резюме

На основе данных рентгеновской порошковой дифракции, обработанных по методу Ретвельда, была подробно усовершенствована кристаллическая структура каолинита (Pl, a = 5,153(1), b = 8,941(1), с = 7,403(1) Å, α = 91,692(3)°, β = 104,860(3)°, γ = 89,822(3)°, образцы из кеокуовых жеод), а также более усовершенствована кристаллическая структура дикита (Сс, a = 5.1460(3), b = 8.9376(5), с = 14,4244(6) Å, β = 96.761(5)°). Эа исключением атомов водорода, слоистые структуры обоих глин являются подобными и находятся в соответствии со структурами, ранее определенными другими исследователями. Вращение в тетраэдрическом слое составляет 7(1)°. Две внутренние связи О-Н в каолините ориентированы по-разному; одна направлена в сторону октаэдрической пустоты, а другая направлена немного в сторону от октаэдрического слоя и по направлению к незанятому центру кислородного треугольника, образованного из двух апикальных атомов кислорода и одного основного атома кислорода, делииого между двумя прилегающими четырехгранниками SiO4. Все шесть атомы водорода внутренней поверхности, По-видимому, почти по-равному участвуют во водородных связях между каолинитовыми слоями в каолините. [E.G.]

Resümee

Resümee

Die Kristallstruktur von Kaolinit (Pl, a = 5,153(1), b = 8,941(1), c = 7,403(1) Å, α = 91,692(3)°, β = 104,860(3)°, γ = 89,822(3)°, Proben von Keokuk Geoden) wurden im Detail verfeinert und die von Dickit (Cc, a = 5,1460(3), b = 8,9376(5), c = 14,4244(6) Å, β = 96,761(5)° wurden noch einmal verfeinert. Bei beiden Mineralen wurde dies anhand der Röntgenpulverdaten nach der Rietveld-Methode durchgeführt. Mit Ausnahme der Wasserstoffatome sind die Lagenstrukturen in beiden Tonen sehr ähnlich und entsprechend weitgehend den Strukturen, die bereits von anderen Autoren vorgeschlagen oder bestimmt wurden. Die Rotation in den Tetraederschichten beträgt 7(1)°. Die beiden inneren Hydroxyl O-H Bindungen im Kaolinit sind unterschiedlich orientiert; die eine zeigt in eine oktaedrische Lücke und die andere etwas von der Oktaederschicht weg und in Richtung des unbesetzten Zentrums eines Sauerstoff-dreiecks, das durch zwei apicale Sauerstoffe und dem gemeinsamen Sauerstoff von zwei benachbarten SiO4-Tetraedern gebildet wird. Alle sechs inneren Oberflächen-Wasserstoffatome scheinen nahezu zu gleichen Teilen an der Wasserstoffbindung zwischen den Kaolinitlagen im Kaolinit beteiligt zu sein. [U. W.]

Résumé

Résumé

La structure cristalline de la kaolinite (Pl, a = 5,153(1), b = 8,941(1), c = 7,403(1) Å, α = 91,692(3)°, β = 104,860(3)°, γ = 89,822(3)°, spécimens de géodes de Keokuk) a été raffinée en détail, et celle de la dickite (Cc, a = 5,1460(3), b = 8,9376(5), c = 14,4244(6) Å, β = 96,761(5)°) a été re-raffmée, toutes deux à partir de données de diffraction avec la méthode de Rietveld. A part les atomes d'hydrogène, les structures de couches dans les deux argiles sont très semblables et sont proches de ce que d'autres avaient précedemment inféré ou déterminé. La rotation dans le feuillet tétraèdral est 7(1)°. Les deux liens intérieurs hydroxyls O-H dans la kaolinite sont orientés différemment; l'un se dirige vers un site octaèdral vacant, et l'autre quelque peu dans une direction opposée à la feuille octaèdrale et vers le centre inoccupé d'un triangle oxygène formé par les deux oxygènes apiquaux et l'oxygène basal partagé par deux tetràedres SiO4 adjacents. Les six atomes d'hydrogène de la surface intérieure semblent etre presque également impliqués dans les liens d'hydrogène entre les couches de kaolinite dans la kaolinite. [D.J.]

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1983, The Clay Minerals Society

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Adams, J. M. and Hewat, A. W., 1981 Hydrogen atom positions in dickite Clays & Clay Minerals 29 316319.CrossRefGoogle Scholar
Bailey, S. W., 1963 Polymorphism of the kaolin minerals Amer. Mineral. 48 11961209.Google Scholar
Brindley, G. W. and Nakahira, M., 1958 Further consideration of the crystal structure of kaolinite Min. Mag. 31 781786.Google Scholar
Brindley, G. W. and Porter, A. R. D., 1978 Occurrence of dickite in Jamaica; ordered and disordered varieties Amer. Mineral. 63 554562.Google Scholar
Brindley, G. W. and Robinson, K., 1946 The structure of kaolinite Min. Mag. 27 242253.Google Scholar
Busing, W. R., Martin, K. O., Levy, H. A., Brown, G. M., Johnson, S. K. and Thiessen, W. E., 1979 ORFFE4. Accession No. 85, World list of crystallographic computer programs, 3rd ed. J. Appl. Cryst. 6 309346.Google Scholar
Giese, R F Jr and Datta, P., 1973 Hydroxyl orientation in kaolinite, dickite, and nacrite Amer. Mineral. 58 471479.Google Scholar
Hayes, J. V., 1963 Kaolinite from Warsaw geodes, Keokuk region, Iowa Iowa Acad. Sci. 70 261272.Google Scholar
Keller, W. D., Pickett, E. E. and Reesman, A. L., 1966 Elevated dehydroxylation temperature of the Keokuk geode kaolinite—a possible reference mineral Proc. Inter. Clay Conf., 1966, Jerusalem, Israel 1 7585.Google Scholar
Newnham, R. E., 1961 A refinement of the dickite structure and some remarks on polymorphism in kaolin minerals Min. Mag. 32 683704.Google Scholar
Newnham, R. E. and Brindley, G. W., 1956 The crystal structure of dickite Acta Crystallogr. 9 759764.CrossRefGoogle Scholar
Newnham, R. E. and Brindley, G. W., 1957 The structure of dickite: correction Acta Crystallogr. 10 88.CrossRefGoogle Scholar
Norton, F. H., 1973 Elements of Ceramics Massachusetts Addison-Wesley, Reading 17.Google Scholar
Rietveld, H. M., 1969 A profile refinement method for nuclear and magnetic structures J. Appl. Cryst. 30 6571.CrossRefGoogle Scholar
Wiles, D. B. and Young, R. A., 1981 New computer program for Rietveld analysis of X-ray powder diffraction patterns J. Appl. Cryst. 14 149151.CrossRefGoogle Scholar
Young, R. A. and Wiles, D. B., 1981 Application of the Rietveld method for structure refinement with powder diffraction data Adv. X-ray Anal. 24 123.Google Scholar
Zvyagin, B. B., 1960 Electron diffraction determination of the structure of kaolinite Krislallografiya 5 3241.Google Scholar