Tonminerale
Als Tonminerale bezeichnet man feinkörnige wasser- und hydroxidhaltige Alumosilikate mit geringen Mengen an Magnesium, Eisen, Natrium, Kalium und Calcium. Die meisten Tonminerale gehören zur Gruppe der Schichtsilikate/"Phyllosilikate".
Tonminerale entstehen an der Erdoberfläche durch Verwitterung von Silikatmineralen (siehe auch: Modellfall der Silikatverwitterung). Sie bilden sich aber auch während der Diagenese, der Umwandlung eines Locker- in ein Festgestein, wo das Auftreten bestimmter Tonminerale als Anzeiger für den Diagenesefortschritt verwendet werden kann.
Tonminerale im Boden
Tonhaltige Böden zeichnen sich dadurch aus, dass sie leicht Wasser und mineralische wie organische Nährstoffe binden können. Die hohe spezifische Oberfläche der sehr feinkörnigen Minerale und die Polarität der Mineralflächen ermöglicht Stoffadsorption an den Aussenflächen. Einige Tonminerale können Wasser, Kationen und organische Moleküle reversibel in ihre Struktur eingelagern. Dieses Verhalten ist besonders bei Smectiten und Montmorillonit-Mineralien zu beobachten, bei denen der Einbau mit einer Quellung des Schichtstapels einhergeht.
Technische Verwendung
- Tonminerale werden wegen ihrer Eigenschaft als Ionentauscher verwendet, z.B. zur Säuberung von Trinkwasser und zum Entfärben von Lösungen.
- Kaolinit ist ein wichtiger Grundstoff der Keramikindustrie und dient in reiner Form zur Porzellanherstellung.
- Kaolinit macht Papieroberflächen glatt und nimmt Tinte auf.
- Blähtone dienen als isolierender Baustoff und für die Hydrokultur.
- Tone dienen als Abdichtung in Deponien
- Tone sind Füll- und Zuschlagstoffe in Farben und pharmazeutischen Produkten
- Tone werden als Katalysatoren eingesetzt
Beispiele für Tonminerale
- Kaolinit: Al2[(OH)4|Si2O5]
- Halloysit: Al2[(OH)4|Si2O5] * n H2O (Wasserverlust ist irreversibel)
- Montmorillonit: (Al,Mg)2[(OH)2|Si4O10](Na,Ca)x * n H2O durch reversiblen Einbau von Wasser und Mg- und Na-Ionen dehnt sich das Kristallgitter
- Vermiculit: (Mg,Ca)0,31(H2O)n{Ti0,18Al0,03Fe(III)1,09Mg1,25[Si2,80Al1,20O10(OH)2]}