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Morphology of Nordstrandite

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

P. Violante ,
A. Violante  and
J. M. Tait
P. Violante
Affiliation:
Istituto di Chimica Agraria, Universita di Napoli, 80055 Portici, Italy
A. Violante
Affiliation:
Istituto di Chimica Agraria, Universita di Napoli, 80055 Portici, Italy
J. M. Tait
Affiliation:
The Macaulay Institute for Soil Research, Craigiebuckler, Aberdeen AB9 2QJ, Scotland, United Kingdom
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Abstract

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Nordstrandite was obtained synthetically by precipitation of Al(OH)3 at pH 9.0 to 11.0 in citrate or malate systems with Al: carboxylic acid molar ratios of 10–100 in the absence and in the presence of montmorillonite. Examination by transmission and scanning electron microscopy showed that the nordstrandite had a tabular morphology in the clay-free systems with Al: carboxylic acid ratio >50. Because the inhibiting effect on crystallization of the citrate or malat e anion decreases with increase in pH, the crystal size varied from <2 μm at pH 10 to 5 μm at pH 11. With increasing concentration of citrate or malate, the nordstrandite crystals became more elongated in the c-direction probably due to organic anion occupation of the coordination sites of Al on the edge faces parallel to the c-axis. Irregular growth along the c-axis was probably due to steric hindrance by the organic ligands distorting the arrangement of the unit layers of nordstrandite.

The catalytic effect of montmorillonite on the formation of nordstrandite was confirmed. Nordstrandite synthesized in the presence of montmoriUonite at pH 9.0 presented an ill-defined ovoidal outline (0.2–0.5 μm), some showing shafts of bayerite growing from the center. At higher pH, where conditions for crystalline growth were again more favorable, nordstrandite crystals nucleated on the montmorillonite surfaces and condensed in clusters of weak face-to-face associations of plates.

Резюме

Резюме

Нордстрандит был получен синтетически путем осаждения Аl(ОН)3 при pH от 9 μо 11 в цитратных и малатных системах с молярными отношениями А1: карбоксиловая кислота порядка 10–100 при отсутствии и в присутствии монтмориллонита. Исследования при помощи электронной и сканирующей микроскопии показали, что нордстрандит имеет пластинчатую морфологию в глиносвободных системах с отношением А1: карбоксиловая кислота >50. Тормозящій эффект на кристаллизацию цитратных и малатных анионов уменьшается с ростом величины pH и поэтому размеры кристаллов изменялись от <2 дм при pH =10 до 5 μм при pH =11. С увеличением концентрации цитрата или малата кристаллы нордстрандита становились более вытянутыми в с-направлении, вероятно, за счет занятия органическими анионами координационных мест А1 на крайних гранях, параллельных к с-оси. Нерегулярный рост вдоль с-оси был, вероятно, результатом пространственного затруднения органическими лигандами, нарушающими расположение элементарных слоев нордстрандита. Подтверждено каталитическое влияние монтмориллонита на образование нордстрандита. Нордстрандит, синтезированный в присутствии монтмориллонита при pH =9, представлял плохо-определенный яйцеобразный контур (0,2–0,5 дт), некоторый имеющий колонки баиерита, вырастающие из центра. При больших pH, когда условия кристаллического роста были снова более благоприятные, кристаллы нордстрандита начинались на поверхностях монтмориллонита и конденсировались в кластеры со слабыми связями грань к грани. [Е.С.]

Resümee

Resümee

Nordstrandit wurde durch Ausfällung von Al(OH)3 bei pH 9,0 bis 11,0 in Citratoder Malatsystemen mit Molverhältnissen Al: Carboxylsäure von 10–100 in Abwesenheit und Anwesenheit von Montmorillonit synthetisiert. Untersuchungen mittels Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie zeigen, daß der Nordstrandit in Ton-freien Systemen mit einem Al: Carboxylsäure-Verhältnis >50 eine tafelige Morphologie hat. Da der Inhibitationseffekt der Citrat-, oder Malationen auf die Kristallisation mit zunehmendem pH abnimmt, schwankt die Kristallgröße von <2 μm bei pH 10 bis 5 μm bei pH 11. Mit zunehmender Citratoder Malatkonzentration sind die Nördstranditkristalle mehr langgestreckt in Richtung der c-Achse, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß die organischen Anionen die Koordinationsplätze von Al auf den Randflächen parallel zur c-Achse besetzen. Das unregelmäßige Wachstum in Richtung der c-Achse ist wahrscheinlich auf sterische Hinderung durch die organischen Liganden zurückzuführen, was zu einer Störung der Anordnung der Einheitsschichten von Nordstrandit führt.

Der katalytische Effekt von Montmorillonit auf die Bildung von Nordstrandit wurde bestätigt. Nordstrandit, der in der Anwesenheit von Montmorillonit bei pH 9,0 synthetisiert wurde, zeigt einen schlecht ausgebildeten eiförmigen Umriß (0,2–0,5 μm), einige zeigen Bayeriteinlagerungen, die vom Zentrum aus wachsen. Bei hohen pH-Werten, wo die Bedingungen für das Kristallwachstum wieder günstiger waren, wuchsen die Nordstranditkristalle auf den Montmorillonitoberflächen auf und verdichteten sich zu Aggregaten aus schwachen Fläche zu Fläche Assoziaten der Blättchen. [U.W.]

Résumé

Résumé

La nordstrandite a été obtenue synthétiquement par la précipitation d'Al(OH)3 à un pH de 9,0 à 11,0 dans des systèmes citrate ou malate avec des proportions molaires d'Al: acide carbolyxique égales à 10–100 en l'absence et en la présence de montmorillonite. L'examen par microscopie à transmission, et balayante à électrons a montré que la nordstrandite avait une morphologie tabulaire dans les systèmes sans argile avec la proportion Al: acide carboxylique >50. Parce que l'effet inhibant de l'anion citrate ou malate sur la cristallisation décroit avec une augmentation de pH, la taille du cristal a varié de <2 μm au pH 10 à 5 μm au pH 11. Avec l'accroissement de la concentration de citrate ou de malate, les cristaux de nordstrandite sont devenus plus allongés dans la direction-c, probablement à cause de l'occupation par l'anion organique des sites de coordination d'Al sur les faces de bordure parallèles à l'axe-c. La croissance irrégulière le long de l'axe-c était probablement due à un empêchement stérique par les ligands organiques déformant l'arrangement de couches unitaires de nordstrandite.

On a confirmé l'effet catalytique de la montmorillonite sur la formation de nordstrandite. La nordstrandite synthétisée en présence de montmorillonite au pH 9,0 a presenté un contour ovoïde mal défini (0,2–0,5 μm), montrant en partie des tiges de bayerite croissant à partir du centre. A un pH plus élevé, lorsque les conditions pour la croissance cristalline étaient à nouveau plus favorables, les cristaux de nordstrandite ont nuclée sur les surfaces de montmorillonite et se sont condensés en groupes de faibles associations de plaques face à face. [D.J.]

Keywords

Carboxylic acidElectron diffractionElectron microscopyMontmorilloniteMorphologyNordstranditeSynthesis
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 30 , Issue 6 , December 1982 , pp. 431 - 437
Copyright
Copyright © 1982, The Clay Minerals Society

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