Crystal Imperfections with Regard to Direction in Kaolinite Mineral

Abstract

The crystallite sizes in the particles from four fractions of a kaolinite-clay were determined from the broadening of the X-ray diffraction lines. Measurements were made of the <002> and <111> planes whose crystallographic directions correspond to the clay plate thickness and diagonal, respectively. The extent of crystal imperfection was determined by comparing the calculated crystallite size with the mean size based on measurements from electron micrographs. The crystal imperfections were found to be more extensive in the plate diagonal, <111>, than in the plate face, <002>, directions. Electron micrographs of hydrofluoric acid-etched samples revealed plate-edge and plate-face imperfections. The latter show a regularity suggesting a mosaic-like texture in the plate surface. Surface imperfections probably have significant influence on the dispersion and flocculation behavior of kaolinite.

Résumé

La taille des cristallites dans les particules provenant de quatre fractions d’une kaolinite a été déterminée par l’élargissement des pics de diffraction X. Les mesures ont été effectuées pour les plans <002> et <111> dont les directions cristallographiques correspondent respectivement à l’épaisseur et à la diagonale de la plaquette d’argile. Le degré d’imperfection cristalline a été déterminé en comparant la taille calculée à la taille moyenne basée sur les mesures faites à partir des micrographies électroniques. On a trouvé que les imperfections cristallines sont plus importantes dans la direction <111> de la diagonale de la plaquette, que dans la direction <002> de sa surface. Les micrographies électroniques d’échantillons attaqués à l’acide fluorhydrique révèlent des imperfections sur les bords et les faces des plaquettes. Ces dernières montrent une régularité qui suggère, à la surface, une texture mosaïque. Les imperfections de surface ont probablement une influence notable sur le comportement de la kaolinite à la dispersion et à la floculation.

Kurzreferat

Die Kristallitgrößen in Teilchen aus vier Fraktionen eines Kaolinittones wurden aus der Verbreiterung der Röntgenbeugungslinien bestimmt. Die Messungen wurden an den <002>- und (HO-Ebenen durchgeführt, deren kristallographische Richtung der Tonplättchendicke bzw. der Diagonalen entspricht. Das Ausmaß der Gitterfehlordnungen wurde durch einen Vergleich der berechneten Kristal-litgröße mit der auf Grund von Messungen an elektronenmikroskopischen Aufnahmen ermittelten Größe errechnet. Die Gitterfehler erwiesen sich als ausgeprägter in Richtung der Teilchendiagonalen <111> als in Richtung senkrecht zur Teilchenebene <002>. Elektronenmikroskopische Aufnahmen mit Flußsäure angeätzter Proben wiesen Baufehler an den Plattenkanten und den Plattenflächen auf. Letztere zeigen eine Regelmäßigkeit, die auf mosaikartige Strukturen an Plättchenoberflächen hindeutet. Oberflächendefekte haben wahrscheinlich einen bedeutenden Einfluß auf das Dispersions- und Flockungsverhalten des Kao-linits.

Резюме

По уширению линий на рентгенограмме опряделяли размеры кристаллитов в частицах четырех обломков каолинитовой глины. Измеряли плоскости <002> и <111>, крис-таллографические направления которых соответствовали толщине и диагонали глинистой пластинки, соответственно. Дефекты кристаллов определяли сравнением высчитанного размера кристаллита со средним размером, базированном на измерениях с электронномикроскопи-ческих снимков. По диагональному <111> направлению пластинки нашли больше дефектов в кристаллах, чем по поверхностному <002> направлению пластинки. Электронномикроскопи-ческие снимки и образцы протравленные фтористоводородной кислотой выявили краевые и поверхностные дефекты. Последные распределены так регулярно, что предполагают, что текстура поверхности пластинки является мозаичной. Дефекты поверхности, вероятно, заметно влияют на поведение распространения и флоккулирования каолинита.