Montmorilonit

Montmorilonit je zelo mehak filosilikat, ki tvori mikroskopske kristale in je sestavina gline. Imenuje se po naselju Montmorillon v zahodni francoski regiji Poitou-Charentes. Spada v smektitsko skupino glin s strukturo 2:1, se pravi da je sloj oktaedrov [Al₂O₃] z obeh strani obdan s slojem tretraedrov [SiO₄]. Sendviči so debeli približno en mikron, prostore med njimi pa zapoljujejo kalcijevi kationi.

Montmorijonite
Montmorijonit
Splošno
Kategorija	VIII. skupina – Silikati, podrazred: plastnati silikati (filosilikati), smektitska skupina
Kemijska formula	(Na,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6 • nH2O
Strunzova klasifikacija	09.EC.40
Klasifikacija DANA	71.03.01a.02
Kristalna simetrija	Monoklinska prizmatična (2/m), prostorska skupina: C 2/m
Osnovna celica	a = 5,17 Å, b = 8,94 Å, c = 9,95 Å, β = 99,54° Å, Z = 1, V = 453,04 Å3
Lastnosti
Molekulska masa	549,07 g/mol
Barva	Bela, svetlo rožnata, modra, rumena, rdeča zelena
Kristalni habit	Kompaktne mase lističastih ali kroglastih mikrokristaliničnih skupkov
Kristalni sistem	Monoklinski
Razkolnost	Popolna na {001}
Lom	Neraven
Trdota	1 - 2
Sijaj	Moten, zemljast
Barva črte	Bela
Prozornost	Prosojen
Gostota	2 – 2,7 g/cm3, povprečna: 2,35 g/cm3, izračunana: 2,01 g/cm3
Optične lastnosti	Dvoosen (-)
Lomni količnik	nα = 1,485 - 1.535, nβ = 1,504 – 1,550, nγ = 1,505 – 1,550
Dvolomnost	δ = 0,020
Pleohroizem	Brezbarven
Kot 2V	Izračunan: 0° - 24°, izmerjen: 5° - 30°
Disperzija	Ne
Ultravijolična fluorescenca	Ne
Najpogostejše nečistoče	Fe, K
Sklici	[1][2][3]
Glavne vrste
Druga imena	Bentonit
Domača imena	Smegmatit, steargilit, valjana glina

Montmorilonit je glavna sestavina bentonita, ki nastaja s preperevanjem vulkanskega pepela.

Vsebnost vode v mineralu se spreminja. Z naraščanjem vsebnosti vode se prostornina minerala zelo poveča. Kemijsko je hidratiziran natrijev kalcijev aluminijev magnezijev silikat hidroksid s kemijsko formulo (Na,Ca)_0,33(Al,Mg)₂(Si₄O₁₀)(OH)₂•nH₂O. Natrijev, kalcijev in magnezijev kation so lahko zamenjani s kalijevim, železovim in drugimi kationi. Natančna sestava je zelo odvisna od nahajališča. Mineral je pogosto pomešan s kloritom, muskovitom, ilitom, kukeitom in kaolinitom.

Jamski pogoji

Struktura montmorijonita

V jamskih okoljih se montmorilonit lahko zbira in pretvarja v druge minerale. Naravno preperevanje jame lahko za seboj pusti koncentrat alumosilikatov, ki jih je vsebovala osnovna kamnina. V raztopini alumosilikatov lahko počasi nastane montmorilonit. Nastajanje lahko pospeši dolgotrajna visoka koncentracija hidrogenkarbonatnega iona HCO₃^-. Montmorilonit se v suhih pogojih lahko pretvori v paligorskit, v kislih pogojih s pH 5 ali manj pa v endelit. Endelit se lahko zatem s sušenjem pretvori v halojzit.^[4]

Uporaba

Montmorilonit je ena od komponent v suspenziji za izpiranje vrtine pri vrtanju nafte. Suspenzija postane bolj viskozna, zato se izboljša hlajenje vrtine in odstranjevanje izvrtane kamnine. Uporablja se tudi kot dodatek k sušnim zemljam za boljše zadrževanja vlage, pri gradnji zemljenih nasipov in nabrežij za preprečevanje odtekanja vode, za izdelavo peščenih livarskih kalupov in za odstranjevanje vlage iz zraka in drugih plinov.

Podobno kot druge gline tudi montmorilonit s povečevanjem vsebnosti vode nabreka. Nekateri montmoriloniti nabrekajo znatno bolj kot druge gline, ker voda prodre v medplastne molekularne prostore in se hkrati adsorbira. Obseg nabrekanja je odvisen predvsem od vrste izmenljivih kationov. Če je prevladujoč izmenljiv kation natrij, se prostornina poveča na večkratno začetno prostornino. Natrijev montmorilonit se zato uporablja kot glavna sestavina neeksplozivnih snovi za lomljenje kamnin v kamnolomih, ker zmanjša količino odpada, in za rušenje betonskih zgradb v okoljih, kjer je uporaba eksploziva nesprejemljiva.

Bentonit, ki vsebuje montmorilonit, se zaradi njegovega nabrekanja uporablja kot tesnilo za vodnjake in podlage smetišč. Uporablja se tudi kot sredstvo proti sprijemanju v živinski krmi, pomožno sredstvo v papirni industriji, v kozmetiki in kot adsorbent za odstranjevanje herbicida atrazina iz vode.^[5]

Kalcinirani proizvodi

S kalciniranjem montmorilonita nastane porozen produkt, ki se uporablja za kondicioniranje športnih igrišč in proizvodov iz zemlje, na primer zemlje za bonsaje, ki je nadomestek za akadamo.

Uporaba v medicini in farmakologiji

V interni medicini se uporablja za učinkovito zdravljenje sindroma razdražljivega črevesja^[6] in zaprtja^[7] in za preprečevanje aflaktoksikoze.^[8] Modificiran montmorilonit zavira absorbcijo holesterola^[9] v črevesju in absorbira sečno kislino.^[10] V živinoreji in ribogojstvu se uporablja za izboljšanje rasti prašičkov in rib.^[11][12] Pri podganah in miših zmanjšuje izločanje hormonov ščitnice,^[13] njegovo uporabnost pa preučujejo tudi na drugih področjih.^[14][15][16]

Mineral je dokazano učinkovito absorbcijsko sredstvo za težke kovine, toksine in nevarne kemikalije.^{[17][18][19][20]}

Uporaben je tudi za zunanjo rabo^[21][22][23] in v inženirstvu tkiv,^[24] dokazan pa je tudi njegov antibakterijski učinek.^{[25][26][27][28][29][30][31][32]}

V farmakologiji se uporablja na primer kot stabilizator suspenzij in emulzij, za uravnavanje viskoznosti in oprijemljivosti na kožo in izdelavo tablet.^[33] Lahko je tudi nosilec učinkovin,^[34][35] sredstvo za uravnavanje njihovega sproščanja^[36] ali stabilizator. V sintezi zdravil se uporablja na primer kot katalizator.^[37][38]

Nahajališča

Montmorilonit je nastal s hidrotermalno substitucijo drugih mineralov v vulkanskem tufu, pepelu in bentonitih. Kot sestavina gline se pojavlja predvsem v tropskih zemljah in glinavcih v globokem morskem dnu. Med spremljajčimi minerali so najpogostejši različni amfiboli in pirokseni, biotit, kalcit, kristobalit, dolomit, sadra, limonit, različni olivini, ortoklaz, pirit, kremen in različni zeoliti.

Do leta 2011 so montmorilonit našli na približno 1.100 mestih po celem svetu.^[2] Mineral so odkrili tudi v vzorcih kamnin z Marsa, predvsem tistih iz Mawrth Vallis.^[39]

V Sloveniji so montmorilonit našli v Zaloški gorici pri Celju.^[40]

Glej tudi

• Seznam mineralov
• Seznam mineralov v Sloveniji

Sklici

1. Mineral Data Publishing
2. Mindat
3. Montmorillonite Mineral Data
4. C. Hill in P. Forti: Cave Minerals of the World. Deposition and Stability of Silicate Minerals. National Speleological Society. 2. izdaja (1997). str. 177. ISBN 879961-07-5. Pridobljeno 9. aprila 1020.
5. http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/72503084/ABSTRACT?CRETRY=1&SRETRY=0%5B%5D
6. Ducrotte P, Dapoigny M, Bonaz B, Siproudhis L (februar 2005). Symptomatic efficacy of beidellitic montmorillonite in irritable bowel syndrome: a randomized, controlled trial. Aliment. Pharmacol. Ther. 21 (4), str. 435–44.
7. Pergola F.: Evaluation of a new therapy (beidellian montmorillonite-guar gum) in the treatment of constipation. Annual Gastroenterol Hepatol. Pariz (1987), 23 (1), str. 43-46.
8. Phillips T.D., Lemke S.L., Grant PG.: Characterization of clay-based enterosorbents for the prevention of aflatoxicosis. Adv Exp Med Biol. (2002), 504, str, 157-171.
9. Gershkovich, P., Darlington, J., Sivak, O., Constantinides, P.P., Wasan, K.M.: Inhibition of intestinal absorption of cholesterol by surface-modified nanostructured aluminosilicate compounds. Journal of Pharmaceutical Sciences (2009), 98 (7), str. 2390–2400.
10. Li, J.T., Zhang, Y.L., Ma, J.Q., Gao, J., Wang, C.S., Liu, J., Cao, Y.X.: Montmorillonite absorbs uric acid and decreases the concentration of uric acid in the serum. 2nd International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, iCBBE 2008, članek št. 4535118, str. 971–974.
11. M.S. Xia, C.H. Hu, Z.R. Xu: Effects of copper bearing montmorillonite on the growth performance, intestinal microflora and morphology of weanling pigs. Animal Feed Science and Technology, 118 (3-4), 4. februar 2005, str. 307-317.
12. C.H. Hu, Y. Xu, M.S. Xia, L. Xiong, Z.R. Xu: 'Effects of Cu2+-exchanged montmorillonite on growth performance, microbial ecology and intestinal morphology of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture, 270 (1-4), 28. september 2007, str. 200-206.
13. Cai Y., Meng X.F., Cao Y.X., Lu H., Zhu S.F., Zhou L.Z.: Montmorillonite ameliorates hyperthyroidism of rats and mice attributed to its adsorptive effect. (2006) European Journal of Pharmacology, 551 (1-3), str. 156–161.
14. Long, L., Ma, Z., Cao, Y., Liu, J., Zhai, T.: Effect of montmorillonite on diffusion of creatinine between blood vessel and intestine. 2nd International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, iCBBE 2008, članek št. 4535517, str. 1237–1240.
15. Ma, Z., Long, L.H., Tao, X.J., Wang, J., Liu, J., Zhou, L.Z., Cao, Y.X. Montmorillonite influences the diffusion of uric acid between blood vessel and intestinal tract. Chinese Pharmacological Bulletin, 24 (9), str. 1245–1249
16. 'Long, L., Ma, Z., Cao, Y., Liu, J., Zhai, T., Zhou, L.: Montmorillonite absorbs creatinine in circulating intestinal and vascular perfusates in rats. (2008) Journal of Xi'an Jiaotong University (Medical Sciences), 29 (4), str. 386–390.
17. D.Y. Yu, Z.R. Xu, X.G. Yang : In vitro, in vivo studies of Cu(II)-exchanged montmorillonite for the removal of lead (Pb). Animal Feed Science and Technology (2006), 127 (3-4), str. 327-335.
18. Zehra Bekçi, Yoldaş Seki, M. Kadir Yurdakoç: Equilibrium studies for trimethoprim adsorption on montmorillonite KSF. Journal of Hazardous Materials (2006), 133 (1-3), str. 233-242.
19. Bhattacharyya KG, Gupta SS.: Adsorption of a few heavy metals on natural and modified kaolinite and montmorillonite. Adv Colloid Interface Sci., 140 (2), str. 114-131.
20. Roger P. Smith, R. E. Gosselin, Julia A. Henderson, Duwayne M. Anderson : Comparison of the adsorptive properties of activated charcoal and alaskan montmorillonite for some common poisons. Toxicology and Applied Pharmacology (1967), 10 (1), str. 95–104.
21. Saary J, Qureshi R, Palda V, DeKoven J, Pratt M, Skotnicki-Grant S, Holness L.: A systematic review of contact dermatitis treatment and prevention. J. Am. Acad. Dermatol (2005), 53 (5), str. 845.
22. Guin JD.: Treatment of toxicodendron dermatitis (poison ivy and poison oak). Skin Therapy Lett. (2001), 6 (7), str. 3-5.
23. Lee, Y.H., Chen, B.Y., Lin, F.H., Lin, K.Y., Lin, K.F.: Cytotoxic assessment of L-ascorbic acid/montmorillonite upon human dermal fibroblasts in vitro: MTT activity assay (2008). Biomedical Engineering - Applications, Basis and Communications, 20 (6), str. 337–343.
24. Zheng, J.P., Wang, C.Z., Wang, X.X., Wang, H.Y., Zhuang, H., Yao, K.D.: Preparation of biomimetic three-dimensional gelatin/montmorillonite-chitosan scaffold for tissue engineering (2007). Reactive and Functional Polymers, 67 (9), str. 780–788.
25. Globa, L.E. and Nykovskaya, G.N.: Sorption of bacteriophages by the cation-substituted forms of montmorillonite, Acta virologica (1984), 28, str. 329-333.
26. Herrera P, Burghardt RC, Phillips TD.: Adsorption of Salmonella enteritidis by cetylpyridinium-exchanged montmorillonite clays. Vet. Microbiol. (2000), 74, str. 259–72.
27. Hu C.H., Xu Z.R., Xia M.S.: Antibacterial effect of Cu2+-exchanged montmorillonite on Aeromonas hydrophila and discussion on its mechanism. Vet. Microbiol. (2005), 109, str, 83–88.
28. Tong G., Yulong M., Peng G. in sodelavci: Antibacterial effects of the Cu(II)-exchanged montmorillonite on Escherichia coli K88 and Salmonella choleraesuis. Vet. Microbiol. (2005), 105, str. 113–122.
29. Haydel, S.E., Remenih, C.M., Williams, L.B.: 'Broad-spectrum in vitro antibacterial activities of clay minerals against antibiotic-susceptible and antibiotic-resistant bacterial pathogens. Journal of Antimicrobial Chemotherapy (2008), 61 (2), str. 353–361.
30. He H., Yang D., Yuan P., Shen W., Frost R. L.: A novel organoclay with antibacterial activity prepared from montmorillonite and Chlorhexidini Acetas. Colloid Interface Sci. (2006) 297 (1), str. 235-243.
31. Magaña, S.M., Quintana, P., Aguilar, D.H., Toledo, J.A., Ángeles-Chávez, C., Cortés, M.A., León, L., Sánchez, R.M.T.: Antibacterial activity of montmorillonites modified with silver. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical (2008), 281 (1-2), str. 192–199.
32. Malachová, K., Praus, P., Pavlíčková, Z., Turicová, M.: Activity of antibacterial compounds immobilised on montmorillonite. Applied Clay Science (2009), 43 (3-4), str. 364–368.
33. Wai, K.W., Banker, G.S., 1966. Applications of the montmorillonites in tablet making. Journal of Pharmaceutical Sciences, 55, str. 1245–1248.
34. F. H. Lin, Y. H. Lee, C. H. Jian, Jau-Min Wong, Ming-Jiun Shieh, Cheng-Yi Wang.: A study of purified montmorillonite intercalated with 5-fluorouracil as drug carrier. Biomaterials, 23 (9), str. 1981–1987.
35. Joshi, G.V., Patel, H.A., Kevadiya, B.D., Bajaj, H.C.: Montmorillonite intercalated with vitamin B1 as drug carrier. Applied Clay Science (2009), 45 (4), str. 248–253.
36. el-Sayed A.M., Ismael A. el-M, Assi A. el-A.: Dissociation constant of chlordiazepoxide in montmorillonite suspension and its pharmaceutical application for a controlled-release dosage form. Acta Pharm Hung. (1993), 63 (5), str. 257-266.
37. Devendrapratap U Singh, Pankajkumar R Singh, Shriniwas D Samant: Fe-exchanged montmorillonite K10–the first heterogeneous catalyst for acylation of sulfonamides with carboxylic acid anhydrides. Tetrahedron Letters (2004), 45 (24), str. 4805-4807.
38. Davood Habibi, Omid Marvi: Montmorillonite KSF clay as an efficient catalyst for the synthesis of 1,4-dioxo-3,4-dihydrophthalazine-2(1H)-carboxamides and -carbothioamides under solvent-free conditions using microwave irradiation. Catalysis Communications (2007), 8 (2), str. 127-130.
39. Mindat. Localities for Montmorillonite
40. Vidrih R.; Mikuž V. (1995). Minerali na Slovenskem, 1. izdaja. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije. str. 379. COBISS 53037312. ISBN 86-365-0184-9.