Über das Kationenaustauschvermögen der Tonminerale. III. Der Kationenaustausch bei Kaolinit

Abstract Die austauschbaren Kationen sind bei Kaolinit hauptsächlich auf der hydroxylgruppenfreien äußeren Basisfläche der Kristalle gebunden. Auf der hydroxylgruppenhaltigen Basisfläche und an den Kristallrändern (Prismenflächen) befinden sich gegen Fluoridionen austauschbare Hydroxydionen. Dementsprechend ist die Menge der austauschbaren Kationen nur von der Dicke, die Menge der austauschbaren Hydroxydionen von der Dicke und vom Durchmesser der Kristalle abhängig.SiOH‐Gruppen beteiligen sich bei pH‐Werten unter 10,0 nicht am Kationenaustausch. Der Austausch verschiedenwertiger Kationen ist nicht äquivalent, sondern zum Teil sogar annähernd äquimolar. Mit mehrwertigen Kationen kann der Kaolinit ein zusätzliches Anionenaustauschvermögen erhalten, weil die mehrwertigen Kationen dem Kaolinit gegenüber wie einwertige wirken und die entsprechende Menge Anionen mit an die Oberfläche binden können nach [Kaolinit] − Me + + Me 2+ + X − ⇄ [Kaolinit] − Me 2+ + X − + Me + . Diese Reaktion gibt eine einfache Erklärung für das unterschiedliche Quellungsverhalten von Montmorillonit mit austauschbaren ein‐ und zweiwertigen Kationen und erscheint von allgemeiner Bedeutung für die Flockung von Kolloiden. Die Flächendichte der austauschbaren Kationen ist bei Kaolinit größer als bei Montmorillonit, Vermikulit oder Glimmer. Wegen der hohen Flächendichte der Kationen ist ein quantitativer Kationenaustausch mit sehr großen quartären Ammoniumionen wie z. B. Tetra‐n‐butyl‐ammoniumionen nicht mehr möglich.