Tonmineralogie

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Beispielhafte Karteikarten für Tonmineralogie an der RWTH Aachen auf StudySmarter:

Welche Verwendung finden Tone in der Keramikindustrie?

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Welche Verwendung finden Kaoline in der Keramikindustrie?

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Was versteht man in der Keramikindustrie unter Kaolinen und Tonen? Wie werden sie unterschieden?

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Welches methodische Artefakt entsteht bei der Herstellung eines Texturpräparates auf einem Glasbodenträger und welche Auswirkungen hat es auf die Quantifizierung des Tonminerals?

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Wie kann man Smectite und Vermiculite unterscheiden?

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Gegeben sei folgende mineralogische Strukturformel:
M+[Si4]O10(OH)2.
Wie sieht die Strukturformel für eine dioktaedrische bzw. trioktaedrische Oktaederschicht aus? Wie heißen die jeweiligen Minerale?

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Wie werden technisch welche Phasen und Substanzen aus der Tonfraktion gelöst?

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Was sind die drei häufigsten Verwendungszwecke von Bentoniten? Was ist ein prominentes Beispiel für den Einsatz von Bentoniten im Alltag?

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Was sind Wechsellagerungs-Tonminerale und was ist die häufigste Mischung?

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Inwiefern hängt der Kristallinitätsindex mit der Entstehung von Erdöl zusammen?

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Welche Strukturen lassen sich am Kristallindex in den Mineralen erkennen?

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Wie funktioniert das Cu-Triethylentetramin-Verfahren zur Bestimmung der Kationenaustauschskapazität?

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Beispielhafte Karteikarten für Tonmineralogie an der RWTH Aachen auf StudySmarter:

Tonmineralogie

Welche Verwendung finden Tone in der Keramikindustrie?

Verwendungszweck von Tonen:

  • in der Feinkeramik, z.B. für Steingut, Sanitärkeramik,Wand- und Bodenfliesen sowie Elektroporzellan
  • in der Feuerfestkeramik als Bindeton oder Schamotte
  • in der Landwirtschaft als Bindeton in Futtermitteln
  • in der Chemie als Füllstoff, z.B. in Kunststoffen. 

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Welche Verwendung finden Kaoline in der Keramikindustrie?

Verwendungszweck von Kaolinen:

  • als Füllstoff, Extender und Adsorptionsmittel, z.B. für die Herstellung von Gummi,Kunststoff, Farben, Lack, Tinte, Insektiziden, Klebstoff, Mineraldünger, Pharmaartikel, Kosmetikartikel sowie Waschmittel, Blei- und Buntstifte
  • für die Beschichtung von Papier
  • als Bindemittel bei der Herstellung von Schleifscheiben, Gießereiformen und Schweißelektroden sowie granulierten Tierfuttermischungen
  • als Keramikrohstoff für die Herstellung von Porzellan, Steingut, Steinzeug, feuerfesten Keramiken, Elektroporzellan und Keramikmonolithen
  • als Syntheserohstoffe für die Herstellung von Aluminium, Al-Sulfat, Al- Phosphat, Zeolithen, Legierungen, Glasfasern, Cordierit, Mullit und als Stütz- mittel in Erdölbohrungen
  • als Rohstoff für Spezialzemente wie z.B. Weißzement, feuerfester Zement und säurefester Zement. 

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Was versteht man in der Keramikindustrie unter Kaolinen und Tonen? Wie werden sie unterschieden?

In der Keramikindustrie versteht man unter Kaolinen und Tonen bildsame und plastische Rohstoffe. Für die Unterscheidung von Kaolinen und Tonen gilt:

  • Kaoline →Rohkaoline; auf der primären Lagerstätte gelagert
  • Tone → auf eine sekundäre Lagerstätte umgelagert. 

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Welches methodische Artefakt entsteht bei der Herstellung eines Texturpräparates auf einem Glasbodenträger und welche Auswirkungen hat es auf die Quantifizierung des Tonminerals?

Bei der Herstellung eines Texturpräparates kommt es immer zu einer Texturierung, die hier aber gewollt ist. Die Messwerte sind dadurch nicht mehr statistisch unabhängig voneinander, aber dafür kann eine Verbesserung der Reflexintensitäten erzielt werden. Durch den Glasbodenträger kann es im Diffraktogramm zu einem charakteristischen „Glasbauch“ kommen, der das Untergrundrauschen verstärkt.

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Wie kann man Smectite und Vermiculite unterscheiden?

Die Unterscheidung zwischen Smectit und Vermiculit erfolgt anhand der Basisabstände d der 00L-Reflexe im röntgenographischen Pulverdiffraktogramm. Für die Basisabstände, also den Abstand zwischen den Schichtpaketen, von Smectiten und Vermiculiten gilt:

  • d(Smectit) = 12 − 19 Å
  • d(Vermiculit) = 14 Å. 

Ein weiterer Unterschied liegt in der innerkristallinen Quellfähigkeit, die hier nur bei Smectit auftritt.

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Gegeben sei folgende mineralogische Strukturformel:
M+[Si4]O10(OH)2.
Wie sieht die Strukturformel für eine dioktaedrische bzw. trioktaedrische Oktaederschicht aus? Wie heißen die jeweiligen Minerale?
  • dioktaedrisch: Al2[Si4]O10(OH)2 → Pyrophyllit
  • trioktaedrisch: Mg3[Si4]O10(OH)2 → Talk; 

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Wie werden technisch welche Phasen und Substanzen aus der Tonfraktion gelöst?

Das mineralische Rohmaterial wird durch folgende Schritte aufbereitet:

  • mechanische Zerkleinerung: Backenbrecher, Walzenbrecher, Kegelbrecher, Prallbrecher
  • mechanische Zerstreuung: Schütteln, Ultraschall-Behandlung, Nassmahlen
  • chemische Trennung von: 

                 – Salzen → durch Dialyse in destilliertem Wasser
                 – Calcit → durch Auflösung bei niedrigem pH in                             gepufferter Natriumacetatlö- sung + Essigsäure
                 – Eisenoxiden → durch reduzierende Auflösung in                         Dithionit + Zitrat + Bikar- bonat
                 – Kieselsäure → durch Auflösung bei hohem pH in                       Natriumkarbonatlösung
                 – organischem Material → durch                                                       Niedrigtemperatur-Oxidation, z.B. in                                             Wasserstoffperoxid H2O2

  • Phasentrennung oder Kornfraktionstrennung durch Sedimentation: z.B. im Atterberg Zylinder. 

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Was sind die drei häufigsten Verwendungszwecke von Bentoniten? Was ist ein prominentes Beispiel für den Einsatz von Bentoniten im Alltag?

Verwendungszwecke von Bentoniten:

  • Adsorptionsmittel
  • Gießereiwesen
  • Eisenerz-Granulierung.

Ein prominentes Beispiel für den Einsatz von Bentoniten im Alltag ist Katzenstreu.

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Was sind Wechsellagerungs-Tonminerale und was ist die häufigste Mischung?

Wechsellagerungs-Tonminerale, auch mixed-layer-Tonminerale genannt, sind aus zwei oder drei verschiedenen Tonmineralen zusammengesetzt. Die häufigsten Wechsellagerungs-Strukturen bestehen aus Illit- und Montmorillonit- Schichten, welche in c-Richtung gestapelt sind.

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Inwiefern hängt der Kristallinitätsindex mit der Entstehung von Erdöl zusammen?

Bei der Diagenese kommt es zur Veränderung von Tonmineralen und organischem Material sowie des Porenraumes bzw. zu dessen Schließung durch Kristallwachstum und Ausfällen von Mineralen in Porenfluiden. In der Frühdiagenese kommt es neben einer deutlichen Reduktion der Porosität zur Umwandlung von authigenen Tonmineralen, vor allem Smektiten, zu Illit. In der Katagenese (Spätdiagenese) rekristallisieren diese Illite zu immer größeren Kristallen. Hierbei ist der Kristallinitätsindex ein wichtiger Parameter zur Klassifizierung von Tonmineralen bzw. des Illits in die diagenetischen Phasen. Mit der fortschreitenden Umkristallisation kommt es zur Entwässerung der Tonminerale. Dies geschieht bei Temperaturen und Drücken, die bereits für die Bildung von Erdöl und Erdgas äußerst relevant sind. Somit lässt sich mit Hilfe der Illit-Kristallinität auf den Reifegrad von organischem Material schließen.

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Welche Strukturen lassen sich am Kristallindex in den Mineralen erkennen?

Für den Kristallinitätsindex gilt bzgl. der Struktur von Mineralen:

  • er gibt das Verhältnis zwischen kristalliner Phase und der Summe aus kristalliner und amorpher Phase wieder
  • Besonderheiten im Diffraktogramm wie besonders schmale oder breite Peaks lassen sich erklären
  • er gibt Auskunft über die diagenetische Umwandlung von Tonmineralen
  • er hilft bei der Einordnung eines Tonminerals in die Kata-, Anchi- oder Epizone

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Wie funktioniert das Cu-Triethylentetramin-Verfahren zur Bestimmung der Kationenaustauschskapazität?

Bestimmung der Kationenaustauschskapazität mittels Cu-Trien-Verfahren:

  1.  Einfüllen der Tonmineralprobe in ein Zentrifugendöschen
  2. Hinzufügen von 50 ml Wasser und 10 ml Cu-Trien-Lösung
  3. etwa 1-stündiges Schütteln des Zentrifugendöschens
  4. Zentrifugation des Behälters
  5. Analyse der klaren, überstehenden Lösung mittels VIS oder ICP bzgl. Cu2+ und weiterer Kationen
  6. Summe der Ladungen pro Gramm liefert die KAK. 

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