نمایش مبدأ برای کائولینیت

{{جعبه اطلاعات کانی
|نام‌کانی= کائولینیت
|نام‌تصویر= Kaolin.jpg
|عرض‌تصویر=250px
|توضیح‌تصویر=
|نام‌دیگر=
|دلیل‌نام‌گذاری=از نام محل Kao - ling در چین مشتق شده است.
|فرمول‌شیمیایی= Al<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(OH)<sub>4</sub>
|ترکیب‌شیمیایی= Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>=۳۹٫۵٪ SiO<sub>2</sub>=۴۶٫۵٪ H<sub>2</sub>O=۱۴٪
|رده‌بندی=سیلیکات
|ساختار بلوری= [[دستگاه بلوری سه‌شیب|سه‌شیب]]
|شکل‌بلوری=پهن و کوتاه، گاهی پسودوهگزاگونال
|شکل‌ظاهری=غباری، بلوری، خاکی
|رنگ=سفیدبرفی، متمایل به زرد، خاکستری-سبز
|رنگ‌خاکه=سفید
|سختی موس=۲ تا ۲٫۵
|وزن مخصوص=۲٫۱۶ تا ۲٫۶۸
|رخ=کامل، مطابق باسطح /۰۰۰۱/
|جلا=مات، صدفی
|شکستگی=
|شفافیت=غیرشفاف، نیمه‌شفاف
|اثراسید=محلول در [[اسید سولفوریک|اسیدسولفوریک]] گرم
|خاصیت‌مغناطیسی=
|پاراژنز= [[کوارتز]]، [[فلدسپات پتاسیک]]، [[میکا]] و غیره
|کانی‌مشابه=[[ایلیت]]، [[هالویزیت]]، [[دیکتیت]]
|کانسار=
|منشأتشکیل= ثانوی، [[هیدروترمال]]
|محل‌پیدایش= چک و اسلواکی
|کاربرد=در صنایع چینی و سرامیک، در کاغذسازی، در رنگ‌رزی، در صنایع [[کائوچو]]
}}
'''کائولینیت''' که به آن '''کائولن''' نیز گفته می‌شود<ref>{{Dictionary.com|kaolinite}}</ref><ref>{{Cite encyclopedia|url=http://www.lexico.com/definition/kaolinite|archiveurl=https://web.archive.org/web/20210125021607/https://www.lexico.com/definition/kaolinite|archivedate=25 January 2021|title=kaolinite|encyclopedia=[[Lexico]] UK English Dictionary|publisher=[[Oxford University Press]]}}</ref><ref>{{Cite American Heritage Dictionary|kaolinite}}</ref> یک [[کانی‌های رس|کانی رسی]] بوده که دارای ترکیب شیمیایی <chem>Al2Si2O5(OH)4</chem> است. این کانی یک [[کانی‌های سیلیکات|کانی سیلیکات]] لایه‌ای است که از یک ورقه [[چهاروجهی|چهار وجهی]] سیلیس (<chem>SiO4</chem>) تشکیل شده و به‌وسیله [[اتم]]‌های [[اکسیژن]] به یک ورقه [[هشت‌وجهی|هشت وجهی]] [[آلومینیوم اکسید|آلومینا]] (<chem>AlO6</chem>) متصل می‌شود.<ref>{{Cite book}}</ref>

کائولینیت یک کانی نرم، خاکی، معمولاً سفید رنگ ([[رس]] فیلوسیلیکات دو وجهی) بوده که در اثر هوازدگی شیمیایی کانی‌های [[آلومینیم سیلیکات|سیلیکات آلومینیم]] مانند [[فلدسپات]] تولید می‌شود. این کانی دارای ظرفیت انقباض - تورم کم و ظرفیت تبادل کاتیونی پایین (۱۵–۱ مگا اکیوان در ۱۰۰ گرم) است.

سنگ‌هایی که حاوی مقدار فراوانی از کائولینیت و [[هالویزیت]] هستند، '''کائولن''' یا '''خاک رس چینی''' نام دارند.<ref>{{Cite book}}</ref> در بیشتر نقاط جهان کائولن توسط [[آهن اکسید|اکسید آهن]] صورتی-نارنجی-قرمز رنگ می‌شود و رنگ [[زنگ‌زدگی آهن|زنگ‌زدگی]] مشخصی به آن می‌دهد. غلظت‌های کمتر اکسید آهن سبب تشکیل رنگ‌های سفید، زرد یا نارنجی روشن کائولن می‌شود. گاهی اوقات لایه‌های روشن‌تر و تیره‌تر متناوب این کانی، به عنوان مثال در پارک ایالتی پراویدنس کانیون در جورجیا، ایالات متحده یافت می‌شود.

کائولن ماده اولیه مهم بسیاری از صنایع و کاربردها است. گریدهای تجاری کائولن به صورت پودر، کلوخه، نودل نیمه خشک یا [[دوغاب]] حمل شده و عرضه می‌شوند. تولید جهانی کائولن در سال ۲۰۲۱ با ارزش کل بازار ۴٫۲۴ میلیارد دلار،<ref>'Kaolin Market Size, Share & Trends Analysis Report By Application, By Region And Segment Forecasts, 2022 - 2030.</ref> حدود ۴۵ میلیون تن نخمین زده شد.<ref>'U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2022' USGS, 2022.</ref>

== علم اشتقاق لغات ==
نام ''کائولن'' از Gaoling گرفته شده است که یک روستای چینی در نزدیکی [[جینگدیجن|جینگدژن]] در جنوب شرقی [[جیانگژی|استان جیانگشی]] چین می‌باشد.<ref name="Schroeder-2018">{{Cite encyclopedia|last=Schroeder PA|encyclopedia=[[New Georgia Encyclopedia]]|title=Kaolin|url=http://www.georgiaencyclopedia.org/nge/Article.jsp?id=h-1178|accessdate=14 March 2019|date=31 July 2018|type=online|archive-date=۱۱ اکتبر ۲۰۱۲|archive-url=https://web.archive.org/web/20121011225954/http://www.georgiaencyclopedia.org/nge/Article.jsp?id=h-1178|url-status=dead}}</ref> این نام طبق گزارشات فرانسوا خاویر انترکول در مورد ساخت چینی Jingdezhen در سال ۱۷۲۷ از نسخه فرانسوی کلمه {{Lang|fr|kaolin}} وارد زبان انگلیسی شد.<ref>{{OEtymD|kaolin}}</ref>

گاهی اوقات کائولن با اصطلاح قدیمی '''lithomarge'''، از یونان باستان ''litho-'' و لاتین ''marga''، به معنی "سنگ [[مارن]] " نامیده می‌شود. هم‌اکنون نام لیتومارژ می‌تواند به شکل عظیم و فشرده‌ای از کائولن اشاره داشته باشد.<ref>{{Cite web|title=Lithomarge|url=https://www.mindat.org/min-32424.html|accessdate=2022-02-23|website=www.mindat.org}}</ref>

== علم شیمی ==
=== نشانه‌گذاری ===
[[فرمول شیمیایی]] کائولینیت همان‌طور که در [[کانی‌شناسی]] نوشته شده، <chem>Al2Si2O5(OH)4</chem> است. با این وجود، در کاربردهای [[مهندسی سرامیک|سرامیکی]] معمولاً همین فرمول برحسب اکسید نوشته می‌شود. بنابراین به شکل <chem>Al2O3 .2SiO2 .2H2O</chem> در می‌آید.<ref>{{Cite book}}</ref>

=== ساختار ===
در مقایسه با دیگر کانی‌های رسی، کائولینیت از نظر شیمیایی و ساختاری، ساده است. این ماده به عنوان یک کانی رسی ۱:۱ یا ''TO'' توصیف می‌شود چرا که کریستال‌های آن از لایه‌های ''TO'' تشکیل شده است. هر لایه ''TO'' از یک صفحه چهار وجهی (''T'') ساخته شده که از یون‌های سیلیسیم و اکسیژن به یک صفحه هشت وجهی (''O'') شامل یون‌های اکسیژن، آلومینیم و هیدروکسیل متصل شده است. ورق ''T'' به این دلیل ''T'' نامیده می‌شود که هر یون سیلیسیم توسط چهار یون اکسیژن احاطه شده و یک چهار وجهی را می‌سازند (Tetrahedral). ورق ''O'' به این دلیل ''O'' نامیده می‌شود که هر یون آلومینیم توسط شش یون اکسیژن یا هیدروکسیل احاطه شده که در گوشه‌های یک هشت وجهی چیده شده‌اند (Octahedral). دو ورقه در هر لایه به شدت به‌وسیله یون‌های اکسیژن مشترک به یکدیگر وصل می‌شوند، این در حالی است که لایه‌ها از طریق [[پیوند هیدروژنی]] بین اکسیژن در وجه بیرونی ورق ''T'' یک لایه و هیدروکسیل در وجه بیرونی ورق ''O'' لایه بعدی به یکدیکر اتصال پیدا می‌کنند.<ref name="nesse">{{Cite book}}</ref>
[[پرونده:Beevers_crystal_structure_model_of_Kaolinite.jpg|بندانگشتی|ساختار کائولینیت، پیوندهای هیدروژنی بین لایه ای را نشان می‌دهد]]
<gallery>
پرونده:Mica_T.png|جایگزین=View of the structure of the tetrahedral (T) sheet of kaolinite|نمای ساختار ورقه چهار وجهی (''T'') کائولینیت 
پرونده:Mica_dO.png|جایگزین=View of the structure of the octahedral (O) sheet of kaolinite|نمایش ساختار ورقه هشت وجهی (''O'') کائولینیت
پرونده:Kaolinite_crystal_structure.png|جایگزین=Kaolinite crystal structure looking along the layers|ساختار کریستالی کائولینیت که در امتداد لایه‌ها نگاه می‌کند.
</gallery>یک لایه کائولینیت بار الکتریکی خالصی ندارد و بنابراین هیچ کاتیون بزرگی (مانند کلسیم، سدیم یا پتاسیم) همانند بیشتر کانی‌های رسی دیگر بین لایه‌ها وجود ندارد. این امر بخاطر ظرفیت تبادل یونی نسبتاً کم کائولینیت می‌باشد. همچنین پیوند هیدروژنی نزدیک بین لایه‌ها، مانع از نفوذ مولکول‌های آب میان لایه‌ها می‌شود که این امر به دلیل خاصیت غیر متورم شدن کائولینیت می‌باشد.<ref name="nesse2">{{Cite book}}</ref>

وقتی کریستال‌های صفحه‌مانند کائولینیت مرطوب می‌شوند، لایه‌ای از مولکول‌های آب به دست آمده سبب می‌شود کریستال‌ها به هم بچسبند و ساختار خاک رس کائولن را منسجم کنند. این پیوندها به قدری ضعیف هستند که به صفحات این اجازه را می‌دهند که هنگام قالب‌گیری از کنار یکدیگر بلغزند، اما قدرت این پیوندها به قدری است که می‌تواند صفحات را در جای خود نگه دارند و به خاک رس قالب‌گیری شده اجازه می‌دهند که شکل خود را حفظ کنند. وقتی خاک رس خشک می‌شود، بیشتر مولکول‌های آب حذف شده و صفحات هیدروژنی به‌طور مستقیم به یکدیگر پیوند داده می‌شوند، به طوری که خاک رس خشک شده با اینکه هنوز سفت است ولی شکننده می‌باشد. اگر خاک رس دوباره مرطوب شود، بار دیگر به پلاستیک تبدیل می‌شود.<ref>{{Cite journal|last=Breuer|first=Stephen|date=July 2012|title=The chemistry of pottery|url=https://www.qvevriproject.org/Files/2012.07.00_RSC_Breuer_ChemistryOfPottery.pdf|journal=Education in Chemistry|pages=17–20|access-date=8 December 2020}}</ref>

== تحولات ساختاری ==
رس‌های گروه کائولینیت بر اثر عملیات حرارتی در هوا و در فشار اتمسفر تحت یک سری تبدیل فازی قرار می‌گیرند.

=== آسیاب ===
آسیاب کائولن باتوجه به انرژی بالایی که دارد، سبب تشکیل فازی شبیه به متاکائولین می‌شود که از نظر مکانیکی بی‌شکل شده است و خواص این جامد به‌طور کامل متفاوت است.<ref name="kaol">{{Cite journal|vauthors=Kasa E, Szabados M, Baan K, Konya Z, Kukovecz A, Kutus B, Palinko I, Sipos P|year=2021|title=The dissolution kinetics of raw and mechanochemically treated kaolinites in industrial spent liquor – The effect of the physico-chemical properties of the solids|journal=[[Applied Clay Science|Appl. Clay Sci.]]|volume=203|page=105994|bibcode=2021ApCS..20305994K|doi=10.1016/j.clay.2021.105994|doi-access=free|hdl-access=free}}</ref> فرایند آسیاب با انرژی بالا بسیار ناکارآمد است و مقدار انرژی مصرفی زیاد می‌باشد.<ref>{{Cite book}}</ref>

=== خشک کردن ===
در دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد، قرار گرفتن در معرض هوا با رطوبت کم، سبب تبخیر آهسته هرگونه آب مایع موجود در کائولن می‌شود. در رطوبت کم، جرم را می‌توان ''خشک چرم'' نامید و در رطوبت نزدیک به ۰٪، به آن ''خشک استخوانی'' گفته می‌شود.

در دمای بیشتر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد آب آزاد باقی‌مانده از بین می‌رود. در دمای بالاتر از حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد، یون‌های هیدروکسیل (<chem>OH-</chem>) به شکل مایع از ساختار کریستالی کائولینیت بیذون می‌روند: در این هنگام نمی‌توان با جذب آب، مواد را پلاستیکی کرد.<ref>'Ceramics Are More Than Clay Alone - Raw Materials, Products, Applications' P. Bormans.</ref> این امر مانند تحولات بعدی، غیرقابل بازگشت می‌باشد که به عنوان ''کلسینه شناخته'' می‌شود.

=== متاکائولین ===
فرایند کم‌آب شدن کائولینیت که یک فرایند گرماگیر است، در دمای ۵۵۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد شروع شده و سبب تولید متاکائولین نامنظم می‌شود، اما از دست دادن مداوم [[هیدروکسیل]] تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد (۱۶۵۰ درجه فارنهایت) مشاهده می‌شود.<ref name="b1">{{Cite journal|displayauthors=3|vauthors=Bellotto M, Gualtieri A, Artioli G, Clark SM|year=1995|title=Kinetic study of the kaolinite-mullite reaction sequence. Part I: kaolinite dehydroxylation|journal=[[Physics and Chemistry of Minerals|Phys. Chem. Miner.]]|volume=22|issue=4|pages=207–214|bibcode=1995PCM....22..207B|doi=10.1007/BF00202253}}</ref> با وجود اینکه از نظر تاریخی دربارهٔ ماهیت فاز متاکائولین اختلاف نظرهای زیادی وجود داشت، پژوهش‌های گسترده به یک جمع‌بندی کلی منجر شده است که متاکائولین مخلوط سادهای از سیلیس آمورف <chem>(SiO2)</chem> و آلومینا <chem>(Al2O3)</chem> نیست، بلکه دارای یک ساختار آمورف پیچیده می‌باشد که بخاطر انباشته شدن لایه‌های شش‌ضلعی خود، مقداری نظم دوربردتر (اما نه [[شبه‌کریستال|کاملاً کریستالی]]) را حفظ می‌کند.<ref name="b1"/>

<chem>Al2Si2O5(OH)4 -> Al2Si2O7 + 2 H2O</chem>

=== اسپینل ===
هنگامی‌که متاکائولین بیشتر گرما داده می‌شود و به دمای بین ۹۲۵ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد، به یک اسپینل آلومینیومی-سیلیکونی تبدیل می‌شود که گاهی به‌عنوان ساختار نوع گاما آلومینا هم شناخته می‌شود:

<chem>2 Al2Si2O7 -> Si3Al4O12 + SiO2</chem>

=== مولایت پلاکتی ===
با کلسینه کردن تا دمای بیشتر از ۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد، اسپینل به فاز هسته و به [[مولایت|مولیت پلاکتی]] و [[کریستوبالیت]] بسیار کریستالی تبدیل می‌شود:

<chem>3 Si3Al4O12 -> 2 (3 Al2O3. 2 SiO2) + 5 SiO2</chem>

=== مولایت سوزنی ===
در نهایت، در دمای ۱۴۰۰درجه سانتی‌گراد، شکل «سوزن» مولایت ظاهر می‌شود. این ساختار استحکام ساختاری و مقاومت در برابر حرارت را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد. این فرایند یک تبدیل ساختاری می‌باشد نه تبدیل شیمیایی. برای اطلاعات بیشتر در مورد این فرم به ظروف سنگی ([[:en:Stoneware|stoneware]]) مراجعه کنید.

== وقوع ==
کائولینیت یکی از رایج‌ترین کانی‌های جهان است. به عنوان کائولن در [[استرالیا]]، [[برزیل]]، [[بلغارستان]]، [[چین]]، [[جمهوری چک]]، [[فرانسه]]، [[آلمان]]، [[هند]]، [[ایران]]، [[مالزی]]، [[آفریقای جنوبی]]، [[کره جنوبی]]، [[اسپانیا]]، [[تانزانیا]]، [[تایلند]]، بریتانیا، [[بریتانیا|ایالات متحده آمریکا]] [[ایالات متحده آمریکا|و]] [[ویتنام]] استخراج می‌شود.
[[پرونده:Kaznějov_-_kaolin_quarry.jpg|چپ|بندانگشتی|200x200پیکسل|معدن کائولن در جمهوری چک]]

گوشته‌های کائولینیت در اروپای غربی و شمالی رایج هستند. سن این گوشته‌ها [[میانه‌زیستی|مزوزوئیک]] تا سنوزوییک اولیه می‌رسد.<ref>{{Cite journal|author-link=Piotr Migoń|author-link2=Karna Lidmar-Bergström|vauthors=Migoń P, Lidmar-Bergström K|date=2002|title=Deep weathering through time in central and northwestern Europe: problems of dating and interpretation of geological record|journal=Catena|volume=49|issue=1–2|pages=25–40|bibcode=2002Caten..49...25M|doi=10.1016/S0341-8162(02)00015-2}}</ref>

خاک رس کائولینیتی فراوان در [[خاک|خاک‌هایی]] که حاصل از [[هوازدگی]] شیمیایی سنگ‌ها در [[اقلیم|آب و هوای]] گرم و مرطوب می‌باشند، وجود دارد. برای مثال در مناطق [[جنگل بارانی گرمسیری|جنگل‌های بارانی استوایی]]. با مقایسه خاک‌ها در امتداد شیب به سمت آب و هوای تدریجی سردتر یا خشک‌تر، نسبت کائولینیت کم می‌شود، در حالی که نسبت سایر کانی‌های رسی مانند ایلیت (در آب و هوای سردتر) یا اسمکتیت (در آب و هوای خشک‌تر) بیشتر می‌شود. اینگونه تفاوت‌های مرتبط با آب و هوا در محتوای مواد معدنی رس، بیشتر برای استنباط تغییرات آب و هوایی در گذشته زمین‌شناسی، جایی که خاک‌های باستانی مدفون و حفظ شده است، به کار گرفته می‌شود.<ref>{{Cite journal|last=Girard|first=Jean-Pierre|last2=Freyssinet|first2=Philippe|last3=Chazot|first3=Gilles|date=2000-02-01|title=Unraveling climatic changes from intraprofile variation in oxygen and hydrogen isotopic composition of goethite and kaolinite in laterites: an integrated study from Yaou, French Guiana|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016703799002999|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|language=en|volume=64|issue=3|pages=409–426|bibcode=2000GeCoA..64..409G|doi=10.1016/S0016-7037(99)00299-9|issn=0016-7037}}</ref>
[[پرونده:China_Clay_Silos_near_Par_-_geograph.org.uk_-_30198.jpg|چپ|بندانگشتی|200x200پیکسل|کارخانه فرآوری کائولن]]

== منابع ==
{{پانویس}}

== منابع عمومی ==
{{کانی‌ها}}

== منابع ==
* [https://web.archive.org/web/20120602132834/http://www.agrimag.net/?p=75 پردیس کشاورزی ایران]

{{کانی‌های رس}}
{{کانی‌های سیلیکات}}
{{کاغذ}}

{{کانی-خرد}}

[[رده:رس دارویی]]
[[رده:سیلیکات‌های ورقه‌ای]]
[[رده:کانی‌های آلومینیم]]
[[رده:کانی‌های سه‌شیب]]
[[رده:کانی‌های صنعتی]]
[[رده:گروه کانی‌های رس]]