Tonmineral
Als Tonminerale bezeichnet man wasser- und hydroxidhaltige Alumosilikate mit geringen Mengen an Magnesium, Eisen, Natrium, Kalium und Calcium. Sie kommen als feinkörnige Minerale in der Tonfraktion (Korngröße < 2µm) vor.
Die meisten Tonminerale gehören zur Gruppe der Schichtsilikate/"Phyllosilikate". Zu ihnen gehören Schichtsilikate, Aluminium-, Eisen- und Mangan-(Hydr)oxide sowie weitere Oxide (z.B. Quarz, Rutil, Anatas), Karbonate (z.B. Calcit) und Silikate (z.B. Feldspat).
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.
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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.
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]}
- Allophan:Al2O3.SiO2.2,5H2O
Verwendung
- Ton wird zu Ziegelsteinen und Dachziegeln gebrannt.
- Ton wird zur Keramik-Fertigung verwendet. Mit Kalkstein und anderen Zusätzen vermischt dient Ton auch zur Zement-Herstellung.
- Ton eignet sich hervorragend zur Herstellung von Tonmodellen in der Industrie, Formenbau und Kunst. Der Bildhauer verwendet Ton sowohl für die Herstellung einer Originalskulptur wie auch für die Herstellung eines Tonmodells für einen späteren Abguss.
- Tonminerale werden wegen ihrer Eigenschaft als Ionentauscher verwendet, z.B. zur Säuberung von Trinkwasser und zum Entfärben von Lösungen.
- Kaolin (Porzellanerde) ist besonders reiner (eisenfreier) Ton, enthält Kaolinit und ist ein wichtiger Grundstoff der Keramikindustrie - es dient zur Porzellanherstellung.
- Kaolinit macht Papieroberflächen glatt und nimmt Tinte auf.
- Blähton (stark porös gebrannter Ton) dient 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