Informátor č. 28

ýíslo 28
KvČten 2004
SLOVO EDITORA
Vážení pĜátelé,
v souþasné dobČ žije výbor Spoleþnosti
spoleþnČ s organizaþním výborem pĜípravou 17.
konference o jílové mineralogii a petrologii.
Organizaþní výbor této konference doporuþil
uveĜejnit text druhého cirkuláĜe plánované 17.
celostátní konference se zahraniþní úþastí ve 28.
þísle Informátora (viz pĜíloha za þíslem).
Domníváme se, že to pĜispČje nejen k úplnČjší
informovanosti þlenĤ naší Spoleþnosti (ýSVVJ), ale
vaším prostĜednictvím také k propagaci þinnosti
ýSVVJ
v krajích,
bývalých
okresech,
ve
výzkumných ústavech a podnicích, kde mají
problémy s izolací odpadĤ. Znovu si jen krátce
pĜipomeĖme, že tvorba a ochrana životního
prostĜedí je vČcí nás všech.
ChtČl bych Vás touto cestou všechny opČt
požádat o pĜíspČvky do našeho bulletinu, aĢ již z
výzkumu þi praxe, aby þasopis nebyl pĜipravován
stále jen úzkým kolektivem redakþní rady a tudíž
aby nebyl pĜíliš úzce orientován jen na nČkteré
okruhy otázek z oboru argilologie. ZároveĖ
upozorĖuji na uzávČrku podzimního þísla, která je
22.10.2004.
Všechna dosud vyšlá þísla jsou na webových
stránkách Spoleþnosti na adrese www.clays.cz
ZávČrem bych Vám všem rád popĜál hezké
prázdniny a naþerpání nových sil pro tvĤrþí
práci na poli argilologie v dalším období.
Martin ŠĢastný, editor
Ústav struktury a mechaniky hornin AV ýR
V Holešoviþkách 41
182 09 Praha 8 - LibeĖ
tel.: 266 009 262, fax: 26886645, 26880649
e-mail: [email protected]
OBSAHY PěEDNÁŠEK JARNÍHO SEMINÁěE
Na semináĜi ýeské spoleþnosti pro výzkum a
využití jílĤ, který se konal dne 4.12.2003 v zasedací
síni ýGÚ, Klárov 3, Praha 1, byly pĜedneseny tĜi
pĜíspČvky, jejichž zkrácené znČní Vám pĜinášíme na
tomto místČ.
Struktura a vlastnosti montmorillonitu
interkalovaného rĤznými typy organických
molekul s využitím molekulárních simulací
Cílem pĜednášky bylo seznámení posluchaþĤ s
novou perspektivní metodou komplexní strukturní
analýzy,
která
v
sobČ
integruje
metodu
molekulárních simulací (molekulární mechanika a
klasická molekulární dynamika) s experimentálními
metodami
strukturní
analýzy
(infraþervená
spektroskopie, rtg. prášková difrakce, atd.). Metoda
molekulárních simulací je založena na minimalizaci
krystalové energie, popsané pomocí empirických
silových polí a její pĜínos lze shrnout v zhruba v
tČchto bodech:
x
Je cenným nástrojem studia struktury a
vlastností v pĜípadech, kdy kvantovČmechanické Ĝešení není možné pro složitost
problému.
x
Má obrovský význam v pĜípadech, kdy není
možné úplné urþení struktury z difrakþních dat,
t.j. informaþní obsah difraktogramĤ je snížen
pĜítomností
krystalových
poruch,
nebo
zkoumané materiály jsou dostupné pouze v
práškovém stavu, resp. pĜi kombinaci tČchto
nepĜíznivých okolností.
x
Metoda molekulárních simulací umožĖuje
rychlou predikci struktury a vlastností, což
znamená
úsporu
þasu
a
energie
v
technologiích pĜi vývoji nových materiálĤ.
Cenné výsledky, které byly již dosaženy pomocí
molekulárních simulací v mnoha odvČtvích
materiálového výzkumu ukazují, že tato metoda
velmi dobĜe funguje. Význam metody kombinované
strukturní analýzy s využitím molekulárních simulací
byl demonstrován jednak na prezentaci struktur
vhodných pro vývoj polymerních nanokompozitĤ na
bázi polymer/vrstevný silikát tak pĜi prezentaci
struktur se zajímavými optickými vlastnostmi.
1. Úvod
Molekulární simulace – tj. molekulární
mechanika a molekulární dynamika - pĜedstavují
perspektivní, bouĜlivČ se rozvíjející nástroj
materiálového výzkumu, tzv. "computer aided
materials design", který pĜesahuje rámec jednoho
vČdního oboru, neboĢ jeho neustále se rozšiĜující
aplikace zasahují do fyziky a chemie pevných látek,
chemické fyziky, fyziky polymerĤ, biofyziky,
biochemie atd. Jde o metodu optimalizace vazební
geometrie a struktury na základČ minimalizace
energie. Energie krystalĤ, resp. molekulárních
systémĤ je v tomto pĜípadČ popsána pomocí,
empirických silových polí. Metoda molekulárních
simulací je cenným nástrojem studia struktury a
vlastností látek v pĜípadech, kdy kvantovČ
mechanické Ĝešení problému není možné pro
složitost daného problému a dále v pĜípadech kdy
není možné urþit strukturu krystalu z difrakþních dat
(tj. difraktogramy jsou ovlivnČny pĜítomností
krystalových poruch, navíc materiály jsou k dispozici
pouze v práškovém stavu atd…) [1]. V souþasné
dobČ nacházejí molekulární simulace široké
uplatnČní v syntéze nových materiálĤ od vývoje
selektivních
sorbentĤ,
molekulových
sít
a
katalyzátorĤ, pĜes polovodiþe, iontové vodiþe, tenké
vrsty a multivrstvy pro využití v opto- a
mikroelektronice, vývoj nových léþiv a vývoj nových
nanokompozitních materiálĤ na bázi polymer/jíl atd.
Molekulární simulace byly provádČny v prostĜedí
2
programového systému CERIUS [2].
molekulárnČ mechanických výpoþtech empirické
silové pole, odtud název "empirical force field
calculations", þasto používaný pro molekulární
mechaniku.
Celková potenciální energie systému (molekuly
nebo krystalu) v empirickém silovém poli Etot je
vyjádĜena jako souþet valenþních (vazebních) Eval a
nevazebních Enb interakcí.
Etot = Eval + Enb
(1)
Nevazební
interakce
Enb
zahrnují
Coulombovské a van der Waalsovy interakce a
vodíkové vazby.
Valenþní (vazební) þlen v sobČ zahrnuje þleny,
charakterizující kovalentní vazbu, tj.
Eval = Eb + Eang + Etor + Einv
(2)
kde jednotlivé základní vazební þleny jsou
modelovány pomocí jednoduchých analytických
funkcí a vyjadĜují vazební, úhlový, torzní a inverzní
þlen energie.
2.3 Molekulární dynamika
Molekulární
dynamika
umožĖuje
zavést
kontrolu tlaku a teploty do Ĝešení problému a
rozšiĜuje použití molekulárních simulací na studium
dynamických dČjĤ (sorpce, difúze, resp. fázových
pĜechodĤ..). Koncept molekulární dynamiky je
jednoduchý. Jedná se o aplikaci klasických
Newtonových pohybových rovnic na systém
interagujících atomĤ, pĜiþemž energie tohoto
systému je stejnČ jako v molekulární mechanice
popsána pomocí empirických silových polí. Vztah
teploty a kinetické energie je dán MaxwellBoltzmanovým zákonem. Programový systém
CERIUS2 umožĖuje pracovat se þtyĜmi typy
termodynamických souborĤ: NPT (konstantní poþet
atomĤ, tlak a teplota), NVT (konstantní poþet atomĤ,
objem a teplota), NVE (konstantní poþet atomĤ,
objem a energie), NPH (konstantní poþet atomĤ,
tlak a entalpie).
2. Teoretické základy
2.1 Úvod
Metoda molekulárních simulací je založena na
výpoþtu nejstabilnČjších konfigurací na základČ
energetické optimalizace struktur, která využívá
kromČ ab initio kvantovČ mechanických výpoþtĤ
také parametrizaci úloh pomocí empirických
silových polí a tím rozšiĜuje možnost využití
poþítaþové simulace i pro velké a složité systémy.
Potenciální energie systému (krystalu, resp. shluku
molekul) popisovaná empirickým silovým polem je
vyjádĜena jako superpozice tzv. vazebních a
nevazebních interakcí. Vazební interakce (tzv.
valenþní þleny) závisí na dané vazební geometrii.
ýleny popisující tzv. nevazební interakce (van der
Waalsovy a coulombovské interakce, vodíkové
vazby) závisí pouze na vzdálenosti mezi atomy.
Souþasné programové vybavení - programový
2
systém CERIUS - dává možnost jak volby silového
pole z existující knihovny silových polí, tak i možnost
konstrukce
vlastního
silového
pole
podle
specifických požadavkĤ uživatele. Molekulární
simulace tak umožĖují predikci struktury a vlastností
nových materiálĤ, na základČ poþítaþových
simulací, což pĜedstavuje velkou úsporu þasu a
energie v nejrĤznČjších technologiích pĜi syntéze
nových materiálĤ.
3. ěešení struktur
Postupné kroky pĜi Ĝešení sruktur lze rozdČlit do
3 þástí: (1) stavba modelu, (2) tvorba strategie
modelování, sem patĜí parametrizace modelu,
sestavení výrazu pro energii, volba silových polí a
podmínky minimalizace a (3) interpretace výsledkĤ
modelování, srovnání s experimentem (rtg difrakce,
vibraþní spektroskopie atd….)
3.1 Stavba modelu
Na
základČ
dostupných
informací
z
krystalografické strukturní databáze, resp. rtg
difrakþních mČĜení bude postaven poþáteþní model
struktury. Tato struktura mĤže být v programovém
prostĜedí CERIUS2 dále modifikována napĜ.
zabudováním dalších atomĤ, resp.molekul v
dutinách struktury pomocí interkalace, sorpce na
povrchu, resp. difúze, nebo vytvoĜením fázových
rozhraní u multivrstev nebo kompozitních materiálĤ
atd.
2.2 Molekulární mechanika - empirické silové
pole.
Molekulární mechanika vychází z Born Oppenheimerovy aproximace, která pĜedpokládá,
že pohyby jader a elektronĤ v molekule jsou
navzájem nezávislé. V molekulárnČ mechanických
výpoþtech je uspoĜádání elektronĤ pevné a
pĜedmČtem Ĝešení jsou pohyby jader. Tento postup
kontrastuje s kvantovČ mechanickými výpoþty, kde
se zajímáme o elektronové stavy pĜi pevných
polohách jader. Hlavním cílem molekulární
mechaniky je urþit optimální geometrii molekuly,
odpovídající minimu celkové energie. K popisu
celkové energie molekuly resp. krystalu slouží v
3.2 Strategie molekulárního modelování
Strategii modelování je tĜeba volit na základČ
dostupných
informací z rtg difrakce a IR
spektroskopie, jakkoliv mĤže být rozsah tČchto
2
alkylových ĜetČzcĤ (oktadecylamin) v mezivrství
montmorillonitu, byly hledány jiné možnosti pro
exfoliaci silikátových vrstev pomocí interkalace
jiných organických molekul. Jednou z možných cest
bylo interkalovat do mezivrství kratší alkylové
ĜetČzce (dodecylamin a oktylamin), jednalo se o
struktury prezentované pod þísly 6 a 7. Pokud se
porovnají struktury 6 a 7 z hlediska vhodnosti pro
pĜípravu nanokompozitních materiálĤ na bázi
polymer/jíl, jeví se struktura 6 jako vhodnČjší.
Mezirovinná vzdálenost u struktury 7 je mezi 24-25
Å a projevuje se zde silný vliv Na kationtĤ, které
jsou zanoĜeny mezi oktylaminové ĜetČzce, stabilizují
strukturu a brání exfoliaci silikátových vrstev.
Vzhledem k tomu se tato struktura nejeví
použitelnou pro exfoliaci a následnČ ani pro výrobu
nanokompozitních materiálĤ na bázi polymer/jíl.
Toto
potvrzují
i
vypoþtené
energetické
charakteristiky (totální sublimaþní energie, exfoliaþní
energie – tj. energie potĜebná k odtržení dvou po
sobČ jdoucích silikátových vrstev). Naproti tomu
struktura oznaþená þíslem 6 mĤže být vhodnou
alternativou octadecylaminových molekul z hlediska
možnosti exfoliace silikátových vrstev.
Další možnou cestou z hlediska vhodnosti
volby materiálĤ pro exfoliaci silikátových vrstev byla
kointerkalace kationtĤ oktadecylamonia a následnČ
molekul oktadecylaminu, struktura oznaþená þíslem
8. Struktura ĜetČzcĤ v mezivrství byla velmi
neuspoĜádaná, nebylo urþeno žádné konkrétní
místo na silikátové vrstvČ, ke kterému by se kationty
nebo molekuly kotvily. Tato neuspoĜádanost byla
rovnČž potvrzena práškovou difrakcí. Tyto
kointerkalované struktury se z hlediska hodnot
exfoliaþní energie také nejeví jako vhodné
prekurzory pro nanokompozitní materiály na bázi
polymer/jíl.
Struktura
montmorillonitu
interkalovaná
rhodaminem B vykazuje velmi zajímavé optické
vlastnosti a popis vyĜešených struktur a jejich
optických vlastností, a to jak z hlediska uspoĜádání
rhodaminu B v mezivrství nebo jeho uspoĜádání na
povrchu montmorillonitu, by vydal na samostatnou
pĜednášku. Tato interkalovaná struktura a její
vlastnosti je již popsána v nČkolika þláncích buć již
publikovaných [4] nebo pĜijatých k publikaci.
V souþasnosti se Ĝeší na pracovišti katedry
chemické fyziky a optiky MFF UK a spolupracujích
pracovištích (Ostrava, Zlín) napĜ. struktury
montmorillonitu
kointerkalované
oktadecylaminovými molekulami a molekulami
kyseliny stearové a další typy opticky aktivních látek
a to buć v mezivrství nebo na povrchu silikátu.
Na závČr bych rád podČkoval Doc. RNDr.
Pavle ýapkové, DrSc. za cenné rady a pomoc
bČhem
Ĝešení
výše
uvedených
struktur
molekulárními
simulacemi
a
také
všem
spolupracovníkĤm v OstravČ a ve ZlínČ, kteĜí se
podíleli na pĜípravČ a experimentálních mČĜení
vzorkĤ a bez jejichž pomoci by nebylo možno tyto
struktury Ĝešit.
informací omezen z výše uvedených dĤvodĤ
(snížený
informaþní
obsah
práškových
difraktogramĤ,
zatížených
navíc
poruchami
struktury). Volba strategie modelování znamená:
x
Sestavení výrazu pro krystalovou energii. ( Na
základČ informací z IR spektroskopie lze
usoudit na povahu interakcí hostitelské
struktury a zabudovaných atomĤ, resp. molekul
hosta.)
x
Volbu empirického silového pole, z knihovny
silových polí, programového systému CERIUS2,
nebo vlastní tvorbu silových polí.
x
Strategii minimalizace energie, tzn. definici
promČnných a pevných strukturních parametrĤ,
pĜípadnČ pevných fragmentĤ struktury tzv. "rigid
units", u kterých se neoþekává distorze v
dĤsledku zabudování cizích atomĤ nebo
molekul do struktury. PĜi této strategii se
využívá informací z rtg difrakce a IR
spektroskopie.
3.3 Interpretace výsledkĤ modelování
Všechny strukturní parametry modelu po
minimalizaci energie musí být konfrontovány s
dostupnými experimentálními hodnotami, které jsou
k dispozici. Teprve vzájemná shoda je kriteriem
správnosti strategie modelování a spolehlivosti
výsledkĤ modelování. Výsledný model poskytuje
nesrovnatelnČ detailnČjší a hlubší vhled do
struktury, než model, který lze získat z
experimentálních dat porušených krystalových
struktur práškových materiálĤ a pomáhá urþit vztah
mezi strukturou a vlastnostmi daného materiálu,
který je pro Ĝadu chemických a fyzikálních vlastností
klíþový.
Oproti
klasické
difrakþní
analýze,
dostáváme navíc i rozbor krystalové energie, tj.
mĤžeme uþinit závČry o stabilitČ struktury a o
povaze interakcí ve struktuĜe napĜ. mezi
hostitelskou strukturou a molekulami hosta a
srovnávat je se závČry spektroskopie.
4. VyĜešené struktury
V rámci
pĜednášky
následující struktury:
byly
prezentovány
1. Montmorillonit
interkalovaný
tetramethylamoniovými kationty
2. Vermikulit
interkalovaný
tetramethylamoniovámi kationty
3. Montmorillonit interkalovaný cetylpyridiniovými
kationty
4. Montmorillonit interkalovaný cetyltrimethylamoniovými kationty
5. Montmorillonit
interkalovaný
oktadecylaminovými molekulami
6. Montmorillonit interkalovaný dodecylaminovými
molekulami
7. Montmorillonit interkalovaný oktylaminovými
molekulami
8. Montmorillonit
kointerkalovaný
oktadecylamoniovými kationty a oktadecylaminovými
molekulami
9. Montmorillonit interkalovaný rhodaminem B
Struktury 1-5 byly struþnČ popsány v þasopise
Informátor [3].
Vzhledem k tomu, že k exfoliaci silikátových
vrstev bylo tĜeba velké koncentrace dlouhých
Literatura
[1] Comba P., Hambley, T.W.: "Molecular
Modeling of Inorganic Compounds", VCH Weinheim
1995.
3
[2] Manuál progr. systému CERIUS2 (CDROM), Molecular Simulations Inc., San Diego, June
2000 (uloženo na KCHFO).
[3] ýapková P. Cena „Giovanni Novelli“ 2003 –
Dr. Miroslav Pospíšil, PhD., Informátor, 27, 8-10,
listopad 2003.
[4] Pospíšil, M., ýapková, P., Weissmannová,
H., Klika, Z., Trchová, M., Chmielová, M., Weiss, Z.
„Structure Analysis of Montmorillonite Intercalated
with Rhodamine B; Modelling and Experiment“,
Journal of Molecular Modeling, 9, 39-46, 2003. DOI
10.1007/s00894-002-0107-8.
které by jejich dĤkazy jinou analytickou
metodou byly nemožné.
¾
Polymery:
nČkteré
polymery
silnČ
fluoreskují. Polymery jsou dnes hojnČ
používány (PET, ABS, PC, PVC, PP, PE, PU a
pod). U nČkterých polymerĤ je fluorescence
podmínČna pĜítomností urþitých fluoreskujících
kopolymerĤ þi jiných aditiv sloužících k jejich
barvení þi ovlivnČní vlastností. V každém
pĜípadČ jsou polymery nasvícením UV-svČtlem
dobĜe odlišitelné od napĜ. kĜemene, živcĤ a
podobných horninotvorných minerálĤ.
Ve výše uvedeném seznamu jsou pouze
nejþetnČjší
pĜíklady
látek
objevujících
se
v sedimentech vzniklých pĜi záplavách. PĜítomnost
dalších látek je podmínČna mnoha faktory.
Optická a fluorescenþní mikroskopie sama o
sobČ není schopna Ĝešit problémy spojené
s vyhodnocením rizik souvisejících se sedimenty
vzniklými po záplavách. Vyhodnocení toxicity þi
pĜítomnost dalších, potenciálnČ nebezpeþných látek
je nutné provádČt pĜedepsaným zpĤsobem. Je to
však metoda, která napomáhá k vyhledání
zneþišĢujících látek a urþení jejich vazby na další
komponenty usazenin. Tím poskytuje cenné
informace pro návrh analytických prací ke
kvantitativní analýze tČchto zneþišĢujících látek a k
pĜípravČ þi úpravČ vzorkĤ.
Stanovení kvalitativního a kvantitativního
složení jílĤ a pĤd rentgenovou práškovou
difrakþní analýzou (Rietveldova metoda)
K hodnocení kvality jílĤ a nebo oceĖování pĤd
je nutná znalost kvalitativního a kvantitativního
zastoupení v nich obsažených horninotvorných
minerálĤ. K tomu byl vyzkoušen a na pĜíkladech
demonstrován pracovní postup laboratorních prací v
následující posloupnosti:
a) Kvalitativní identifikace látkového složení
vzorkĤ.
b) VýbČr metodiky stanovení.
c) VýbČr standardu, referenþních materiálĤ,
dohodnutých standardĤ.
d) Kontrola pĜesnosti pĜístroje a kalibrace metody.
e) Kvantitativní fázová analýza.
Cílem laboratorních prací bylo nejen stanovení
koncentrací horninotvorných minerálĤ ale také
odhadnout nejistoty stanovení a zhodnotit rizika
neshody výsledkĤ se skuteþností.
Kvalitativní identifikace látkového složení
vzorkĤ je možná napĜ. makroskopicky, na základČ
zkušeností s podobnými vzorky, rentgenovou
práškovou difrakþní analýzou nebo optickou
mikroskopií. PĜedbČžné hodnocení vzorkĤ urþených
k analýze je provádČno již v terénu pĜi geologickém
prĤzkumu. V laboratoĜi je pak toto vyhodnocení
upĜesĖováno napĜ. rentgenovou práškovou difrakþní
analýzou nebo optickou mikroskopií.
VýbČr metodiky stanovení poþíná již v terénu
pĜi pĜedbČžném vyhodnocení vzorkĤ a záleží na
mnoha faktorech. Mohou být subjektivní (napĜ.
metodika je na pracovišti zavedená) nebo objektivní
(nejsou k dispozici potĜebné parametry nutné
k výpoþtĤm nebo není k dispozici programové
vybavení poþítaþĤ). PĜi výzkumu jílĤ a pĤd
v laboratoĜi byly testovány a demonstrovány
následující analytické postupy:
Miroslav Pospíšil
Vyhodnocení zneþištČní pĤd postižených
povodnČmi optickou a fluorescenþní
mikroskopií
Sedimenty vznikající bČhem velkých záplav
obsahují významné podíly potenciálnČ rizikových
látek. Tyto látky mají specifické chemické vlastnosti,
které mohou pĤsobit škody na okolním prostĜedí þi
na zdraví þlovČka v místech. K vyhledávání
usazenin zneþištČných tČmito látkami byla
vyzkoušena optická a fluorescenþní mikroskopie.
Kombinace
metod
bČžnČ
používaných
v mikroskopii
ke
studiu
vzorkĤ
hornin
v polarizovaném
svČtle
s fluorescencí
dává
podstatnČ více možností. Fluoreskující látky lze
zjistit v koncentracích podstatnČ nižších než
bČžnými
optickými
metodami.
V nČkterých
pĜípadech, kdy látky pĜi aplikaci klasické
mikroskopie svou barvou a vzhledem vzájemnČ
splývají, nasvícením UV-svČtlem nČkteré výraznČ
odlišnČ fluoreskují. V tom pĜípadČ je fluorescenþní
mikroskopie jedineþnou možností k jejich studiu.
S výhodou lze fluorescenþní mikroskopii
aplikovat zejména na organické prĤmyslové
zneþišĢující látky nebo jejich indicie. V sedimentech
vzniklých po záplavách byly dobĜe zjistitelné
následující typy látek:
¾
Vlákna celulózy a viskózy: tyto látky nelze
v pravém
slova
smyslu
považovat
za
zneþišĢující ale jsou významnou indicií
antropogenní
kontaminace.
PrĤmysl
i
komunální sektor používá hojnČ materiály
obsahující celulózová vlákna. Jako pĜiklad lze
uvést výrobky z rĤzných textilií, výrobky
z papíru a podobnČ. PĜi záplavách jsou tyto
výrobky odplavovány a spolu s ostatními se
ukládají v sedimentech. Podle odstínu a
intenzity fluorescence a tvaru vláken lze
rozeznat i zpĤsob zpracování, barvení nebo i
pĜípravy
výrobku,
jehož
souþástí
tato
celulózová vlákna pĤvodnČ byla.
¾
Ropné
produkty:
vČtšinou
výraznČ
fluoreskují. Jsou pĜíkladem látek, které zejména
pĜi nízkých koncentracích splývají s okolím, ale
které pĜi nasvícení UV-svČtlem výraznČ odlišnČ
fluoreskují.
¾
Šupinky z odprýskaných barev: nČkteré
látky pĜidávané do prĤmyslových barev
používaných k ochranČ pĜedmČtĤ þi obalĤ
výraznČ fluoreskují. Nasvícením UV-svČtlem
pak mají intenzivní, syté až nepĜirozenČ jasné
barvy. Tímto jsou pak postĜehnutelné
fluorescenþním mikroskopem v koncentraci, pĜi
4
a)
b)
c)
d)
pĜípadnČ dohodnutých standardĤ, provádíme na
základČ podobnosti fyzikálních a chemických
parametrĤ tČchto látek s látkami zjištČnými ve
zkoumaných vzorcích napĜ. rentgenovou práškovou
difrakþní analýzou nebo optickou mikroskopií.
Standardy a referenþní materiály mají definované
složení a uvedenou nejistotu stanovení tohoto
složení. Jejich analýzou pak testujeme, zda-li námi
zvolený pracovní postup dává v rámci oþekávaných
nejistot shodné výsledky s garantovaným složením
standardĤ þi nikoliv (testy dobré shody).
Kontrola pĜesnosti pĜístroje a kalibrace
metody slouží k vyjádĜení nejistoty výsledkĤ
stanovení, reprodukovatelnosti a opakovatelnosti
mČĜení. V pĜípadČ Rietveldovy metody byla kontrola
pĜesnosti pĜístroje a kalibrace demonstrována na
vzorku referenþního materiálu „Silikon nitride:
mixture of D-Si3N4 a E-Si3N4“. Tento materiál má
garantovaný kvantitativní zastoupení krystalických
fází D-Si3N4 a E-Si3N4 spolu s odhadem nejistoty
jejich množství.
Ke kontrole pĜesnosti provádíme celý pracovní
postup tak, aby výsledek podchytil možné zdroje
chyb vznikající bČhem pĜípravy preparátu k analýze,
bČhem mČĜení na pĜístroji a bČhem matematického
zpracování vstupních namČĜených dat. Preparáty
pĜipravené z tohoto materiálu jsou promČĜovány v
urþitých þasových intervalech. Výsledky mČĜení jsou
pak zanášeny do regulaþního diagramu. V nČm je
na ose x poĜadí mČĜení (provádČno jednou za tĜi až
þtyĜi mČsíce, po dobu již pĜibližnČ þtyĜ let). Na ose y
je vypoþítaná hodnota koncentrace. Spodní a dolní
tlustá þára vyznaþují spodní a horní kritickou mez,
spodní a horní tenþí þáry pak spodní a horní
varovnou mez. Tenká þára uprostĜed je referenþní
hodnota. Pokud je výsledek mezi spodní a horní
varovnou mezí, je mČĜení akceptováno. Pokud
padne mimo spodní varovnou a kritickou mez nebo
horní kritickou a varovnou mez, je nutno postup
provČĜit a mČĜit znovu. Výsledek, který je pod
spodní nebo nad horní varovnou mezí, indikuje
závažnou neshodu a jsou nutná radikální opatĜení
(detailní provČĜení celého pracovního postupu
vþetnČ pĜístroje).
Kvantitativní fázová analýza byla ukázána na
CQPA metodČ a na RietveldovČ metodČ. Pro
metodu CQPA byla použita jako vstupní data
silikátová analýza vzorkĤ hornin a chemické složení
kĜemene, kaolinitu, muskovitu, kalcitu a živce
definované krystalochemickými vzorci.
PĜi aplikaci Rietveldovy metody byly nejprve
výpoþtem
upĜesnČny
poþáteþní
parametry
rentgenového
práškového
diagramu
(obr.2)
následujících standardĤ jílĤ:
Planimetrická analýza pomocí optického
mikroskopu, kdy množství minerálĤ a jejich
morfologii
posuzujeme
detailním
mikroskopickým studiem (napĜ. Petruk Ed.,
1989). PĜesnost této metody závisí na
technickém vybavení mikroskopu a zejména na
zkušenostech pracovníka který ji provádí.
Mikroskopické studium pĜináší i další užiteþné
informace využitelné napĜ. k výbČru vhodných
standardĤ
pĜi
aplikaci
dalších
metod
kvantitativního
stanovení.
Výsledky
mikroskopického studia jsou také zohlednČny
pĜi pĜípravČ preparátĤ pro analýzy.
CQPA (chemical quantitative phase analysis,
napĜ. Klika et al., 1986) metodou je ze
stanoveného chemického složení vzorkĤ
vypoþítáno kvantitativní zastoupení látek þi
minerálĤ kvalitativnČ urþených jinou metodou
napĜ.
rentgenovou
práškovou
difrakþní
analýzou nebo optickou mikroskopií. Vedle
chemického složení vzorkĤ je vstupním
parametrem teoretické chemické složení
minerálĤ obsažených ve vzorku definované
krystalochemickými vzorci.
Chungova metoda (Chung, 1974 a, b; 1975)
používá jako vstupní data odeþtené integrální
intenzity
difrakþních
píkĤ
rentgenového
práškového diagramu. Koeficienty pro pĜepoþet
integrálních intenzit na kvantitativní obsahy
pevných krystalických fází oznaþované RIRD,c
jsou pro vybrané minerály tabelovány (napĜ.
Chung, 1975; JCPDS, 1987; Davis et al., 1989)
nebo jsou zjišĢovány výpoþtem z namČĜených
intenzit difrakcí vzorkĤ smČsí standardĤ.
Rietveldova metoda (napĜ. program DBWS9411 Young et al., 1995) používá jako vstupní
data digitalizovaný rentgenový práškový
difraktogram. Výpoþtem jsou upĜesnČny
poþáteþní parametry rentgenového práškového
diagramu (posun nulové pozice detektoru
goniometru, posun roviny držáku vzorku od
stĜedu goniometru, koeficienty profilové funkce
difrakþních píkĤ, koeficienty polynomické
funkce pro aproximaci prĤbČhu pozadí
difraktogramu, škálový faktor, koeficienty
funkce pro korekci vlivu textury práškového
preparátu na intenzitu difrakþních píkĤ),
poþáteþní strukturní parametry (mĜížkové
parametry, atomové souĜadnice, okupaþní
faktory atomĤ, teplotní izotropní faktory atomĤ)
tak, aby byl minimalizován rozdíl mezi
teoreticky
vypoþítaným
a
namČĜeným
rentgenovým práškovým difraktogramem. PĜi
výbČru metodiky stanovení také zohledĖujeme
zkušenosti, získané pĜi zpracování obdobných
vzorkĤ v minulosti. Dle dosavadních zkušeností
nejvíce se osvČdþila kombinace optické
mikroskopie s Rietveldovou metodou.
KGa-1b Kaolinite well ordered, Washington County,
Georgia, USA.
KGa-2 Kaolinite poorly ordered, Warren County,
Georgia, USA.
SAz-1 Ca-montmorillonite,
"Cheto",
Apache
County, Arizona, USA.
STx-1 Ca-montmorillonite
(white),
Gonzales
County, Texas, USA.
SWy-2 Na-montmorillonite,
Crook
County,
Wyoming, USA.
IMt2
Illite 1Md, Cambrian shale, Silber Hill,
Montana, USA.
IIl-1
Illite, Illinois, USA.
VýbČr standardu, referenþních materiálĤ,
dohodnutých standardĤ je nezbytný k testování
pĜesnosti metodiky a pĜístrojĤ potĜebných k vybrané
metodice stanovení a k vyjádĜení opakovatelnosti a
reprodukovatelnosti
výsledkĤ
stanovení.
Referenþními materiály zpravidla kontrolujeme
pĜístroje nebo analytické postupy. VýbČr standardĤ,
5
Chung
F.
H.
(1974a):
Quantitative
interpretation of X-ray diffraction patterns. I. Matrix
flushing method of multicomponent analysis. J.
Appl. Cryst., 7, 519-525.
Chung
F.
H.
(1974b):
Quantitative
interpretation of X-ray diffraction patterns. II.
Adiabatic principle of X-ray diffraction analysis of
mictures. J. Appl. Cryst., 7, 526-531.
Chung F. H. (1975): Quantitative interpretation
of X-ray diffraction patterns. III. Simultaneous
determination of a set of reference intensities. J.
Appl. Cryst., 8, 19-19.
JCPDS (1987): Powder Diffraction File.
International Centre for Diffraction data., 1601
Pakr Lane, Swartmore, Pa. 19081, U.S.A.
Klika Z., Weiss Z., Chmielová M. (1986): A
method of quantitative mineralogical analysis of
rocks from their elementary chemical analysis.
Tenth Conference on Clay Mineralogy and
Petrology., Ostrava, (ed. J. Konta) Charles
University.
Petruk W., Ed. (1989): Image analysis applied
to mineral and earth sciences., Short-Course
Volumes SECTION “A”, Vol 16. Special publication
of Mineralogical Association of Canada, Ottawa .
Young R. A., Sakthivel A., Moss T. S., PaivaSantos C. O. (1995): DBWS-9411, an Upgrade of
the DBWS*.* Programms for Rietveld Refinement
with PC and Mainframe Computers. J. Appl.
Cryst., 28, 366-367.
František Eichler
Strukturní parametry byly ponechány fixní.
V pĜípadČ kĜemene a živce byly tyto minerály
získány jako dohodnuté standardy separací zrn
pĜímo ze vzorkĤ. Tím byl zároveĖ i testován
strukturní model a strukturní parametry minerálĤ
zahrnutých do výpoþtu. UpĜesnČné parametry
rentgenového práškového diagramu a dle testĤ
vyhovující strukturní parametry pak byly využity pĜi
výpoþtu
kvantitativního
zastoupení
minerálĤ
v analyzovaných vzorcích.
PĜi stanovení kvalitativního a kvantitativního
složení jílĤ a pĤd jsou výsledky mnohdy velmi
rozdílné,
a
to
jak
pĜi
mezilaboratorních
porovnávacích testech, tak i v rámci aplikace
rĤzných metodik stanovení. Rozdíly výsledkĤ
stanovení kvantitativního zastoupení minerálĤ
Ritveldovou metodou a z chemické analýzy
metodou CQPA (pravé sloupce) byly ukázány na
následujících vzorcích: slévárenský písek z ložiska
StĜeleþ západnČ od Jiþína, pórovinový jíl „BD“ z
ložiska Skalná v chebské pánvi, kĜemenný
pískovec z výchozu u obce Žehrov-Skokovy jižnČ
od Turnova, souvrství kvádrových pískovcĤ (spodní
coniak) severovýchodní þásti jizerské oblasti þeské
kĜídy, karbonátový pískovec ze záĜezu silnice
Liberec-Turnov východnČ od obce Žćárek u
Hodkovic nad Mohelkou, souvrství stĜedního turonu
severovýchodní þásti jizerské oblasti þeské kĜídy.
V tČchto
vzorcích
byly
stanovovány
koncentrace kĜemene, kaolinitu, muskovitu, kalcitu a
živce. Rozdíly vyjadĜují problematiku definice
minerálĤ. V pĜípadČ aplikace Ritveldovy metody je
výpoþet založen na definici minerálĤ pouze
krystalovou strukturou. V pĜípadČ CQPA metody
jsou minerály definovány pouze chemicky svými
krystalochemickými
vzorci
mnohdy
i
zidealizovanými.
Z výše uvedeného je zĜejmé, že výsledky
stanovené rĤznými metodami mohou být výraznČ
odlišné. K hodnocení jílĤ a pĤd z hlediska
kvalitativního
a
kvantitativního
zastoupení
horninotvorných minerálĤ je vhodné kombinovat
více analytických metod. Výsledek je pak
kompromisem
napĜíklad
mezi
stanovením
založeným na chemickém složení minerálĤ o
definovaném
krystalochemickém
vzorci
a
stanovením, které je založeno na krystalové
struktuĜe minerálĤ. Je ale na zvážení, zda-li pro
zadavatele jsou dĤležitČjší výsledky zohledĖující
pouze chemické složení minerálĤ þi zda-li jej zajímá
složení þi vlastnosti materiálu ovlivnČné pouze
krystalovou strukturou horninotvorných minerálĤ
obsažených v analyzovaných vzorcích.
INFORMACE O KONFERENCI EUROCLAY 2003
Evropská jílová konference, v poĜadí již desátá,
se konala v italské ModenČ, mČstČ s bohatou
historií, jež je ve svČtČ známá i výrobou závodních
vozĤ Ferrari. Konference byla zahájena ve
vévodském paláci, jenž byl po dvČ století rezidencí
EsteovcĤ. Dnes je sídlem vojenské akademie. Na
pĜipojené fotografii je stará univerzitní budova ve
stĜedu mČsta, kde se konala registrace úþastníkĤ
konference a na jejímž dvoĜe bylo zorganizováno
uvítací setkání. Na obrázku ve 27. þísle Informátora
je mylnČ uvedena budova vojenské akademie jako
budova univerzity. Veškerý konferenþní provoz se
však soustĜedil v modernČ vybaveném Univerzitním
centru na okraji mČsta.
Tato práce byla provedena ve spolupráci
z Výzkumným ústavem anorganické chemie v Ústí
nad Labem v rentgenové laboratoĜi.
Literatura
Bish D. L., Dreele R. B. (1989): Rietveld
refinement of non-hydrogen atomic positions in
kaolinite. Clays and Clay Minerals, 37, 289-296.
Davis B. L., Smith D. K., Holany M. A.(1989):
Tables of Experimental Reference Intensity Ratio
Table No. 2, December, 1989, Powder Diffraction,
4, 201-205.
Obr.1: Historická budova university v ModenČ.
6
Jelikož bylo prezentováno pĜes 400 pĜíspČvkĤ,
v þasovČ omezeném programu semináĜe byla
zmínČna pouze nČkterá vybraná témata. PĜedevším
to byla úvodní pĜednáška profesora Guggenheima z
univerzity v Chicagu, kterou pronesl pĜi zahájení ve
vojenské akademii. Týkala se podmínek, za kterých
mĤže neutrální nepolární substance, jako je methan
þi argon, vstupovat do mezivrstevních prostorĤ
smektitové struktury. DČje se tak za nižších teplot a
pĜi zvýšených tlacích v prostĜedí bohatém na H2O.
Geologové totiž pod moĜským dnem (na okrajích
kontinentálního šelfu – v místech, kde ploché
moĜské dno pĜi pobĜeží náhle pĜechází ve strmý
sráz klesající do velkých hloubek) nalezli novou
energetickou surovinu – hydratovaný methan. Jsou
to molekuly plynu uvČznČné v jakýchsi klecích
tvoĜených molekulami vody. Této podivné kombinaci
dvou látek se Ĝíká klatrát. Jde tedy o klatrát vody a
methanu, jenž spolu se smektitem vytváĜí smektitmethan-hydrátový interkalát. Hydratovaný methan
tvoĜí na zemČkouli zásoby paliva vČtší než þiní
všechny rezervy ropy a zemního plynu dohromady.
Vyskytuje se však v hloubkách od 600 metrĤ do
jednoho kilometru, a to ve formČ hoĜlavého ledu. Na
druhou stranu methan, jako skleníkový plyn
podporující oteplování atmosféry, mĤže pĤsobit i
negativnČ. Nelze vylouþit, že zvyšování jeho
koncentrace v atmosféĜe povede k následnému
dalšímu oteplování, jež se jednou strhne v lavinu,
na jejímž konci bude žhavá ZemČ bez lidí a vyšších
forem života.
Zajímavý byl pĜíspČvek prof. Bishe, srovnávající
mezi sebou jíly a zeolity. Jílové minerály mají
dvojdimenzionální krystalovou strukturu, jež jeví
þastou neuspoĜádanost ve vzájemném nakupení
vrstev a jejich malou vzájemnou vazební sílu.
VymČnitelné kationty a vodní molekuly jsou
umístČny mezi jednotlivými vrstvami. Zeolity mají
trojdimenzionální prostorovou strukturu s velkými
mimokosterními polohami, jež jsou obsazeny
vymČnitelnými kationty a vodními molekulami.
Hydrataþní stavy obou minerálních skupin jsou
pĜímo závislé na okolní relativní vlhkosti. NČkteré
jílové minerály, jako jsou smektity, mohou v
podstatČ neomezenČ bobtnat ve vodČ. Zeolity mají
fixovanou horní hranici hydratace a projevují pouze
omezenou strukturní expanzi v dĤsledku hydratace.
Kontaminace pĤd a sedimentĤ tČžkými kovy a
stopovými prvky se kontroluje hlavnČ pomocí
jílových minerálĤ a organických látek. Adsorpce a
iontová výmČna jsou základními procesy, jež se u
nich uplatĖují pĜi kontrole pĤdního zneþištČní. Jílové
minerály jsou citlivé na fyzikální, chemické a
biologické zmČny. Reakce mohou být reverzibilní a
za takových podmínek se jílové minerály mohou stát
potenciálním zdrojem zneþištČní. Jíly obsahující
tČžké kovy mohou být narušeny kyselými dĤlními
drenážemi, rozpouštČny, transportovány a lokálnČ
koncentrovány. Užití jílových geochemických bariér
ke znehybnČní zneþištČnin mĤže být doþasným
Ĝešením. NČkteré prvky jako je F, Cl, B, Cr, Ni
mohou být strukturnČ vázány na minerály a
zĤstávají nehybnými, dokud minerály nejsou
narušeny. BČhem napĜ. keramického zpracování jíly
jsou teplotnČ rozrušeny a takové prvky jako F, CƐ se
uvolĖují do atmosféry þasto v nebezpeþných
koncentracích. Doprovodné fáze, jako jsou sulfidy,
sádrovec, organické látky, halit, mohou produkovat
emise síry a chlóru.
V jednom z konferenþních pĜíspČvkĤ bylo
navrhováno, aby do klasifikace montmorillonitĤ, t.j.
dioktaedrických smektitĤ, byl zahrnut efekt iontové
neobsazenosti (t.j. vakance) jedné ze tĜí
oktaedrických poloh v jejich krystalové struktuĜe.
Oktaedrické polohy v atomové rovinČ soumČrnosti
jsou tzv. trans-polohy. Je-li v nich vakance, mluvíme
o transvakantních typech smektitĤ. Druhé dvČ
polohy, napravo a nalevo od roviny soumČrnosti,
jsou tzv. cis-polohy. Je-li v jedné z nich vakance,
mluvíme o cis-vakantních typech smektitĤ. Ukázalo
se, že teplota dehydratace všech dioktaedrických
minerálĤ typu 2:1 ( t.j. se dvČma tetraedrickými
sítČmi a jednou oktaedrickou sítí) je závislá na
struktuĜe oktaedrické sítČ. Transvakantní minerály
dehydroxylují pĜi 500 °C, zatímco cisvakantní pĜi
700 °C. Existují rovnČž typy se dvČma
dehydroxylaþními prodlevami na DTA kĜivce. AutoĜi
pĜíspČvku navrhují, aby tento jev byl zohlednČn v
klasifikaci montmorillonitĤ.
V dalším z pĜíspČvkĤ je urþován stupeĖ
chloritizace biotitĤ z rentgendifrakþních dat. StupeĖ
chloritizace je vyjádĜen z pomČru 001 difrakce
biotitu a 001 difrakce chloritu.
Ukazuje se, že jíly s pĜevahou illitu se vytváĜejí
jako dĤsledek sezónního stĜídání mokrých a
suchých období u pĤd pĤvodnČ bohatých na
smektit. ýasto se prezentují illit-smektitové
interstratifikace, u nichž práškové rtg. difraktogramy
ukazují vysoký stupeĖ neuspoĜádanosti strukturních
vrstev. Obsah transvakantních struktur vzhledem k
cisvakantním se zvyšuje s postupnou illitizací pĤd.
PĜítomnost železa klesá, jak množství illitové
komponenty v illit-smektitové fázi se zvyšuje.
Byla sledována velikost illitových krystalkĤ v
bĜidlicích pĜi postupující diagenezi, kdy jejich
prĤmČrná tlouštka v illit-smektitové smíšené
struktuĜe postupnČ roste, zatímco þisté illitové
krystalky neukazují jasný trend.
Smektity s nízkým vrstevním nábojem
pĜecházejí ve smektity s vysokým vrstevním
nábojem bČhem illitizaþních procesĤ. Ty vytvoĜí illit,
jestliže v systému je k dispozici draslík.
Sycení smektitu v roztoku KCl po následném
zahĜátí na 110 °C pĜes noc a ethylenglykolování je
metodou pro identifikaci smektitu s vysokým
nábojem. Chování expandovatelných smektitových
vrstev umožĖuje odhad míry deficitu vrstevního
náboje. Pro nízkou hydrataþní energii draslíku
smektitové vrstvy zkolabují na 10 Å, když tento
prvek je zaveden do mezivrstevního prostoru za
pĜedpokladu, že vrstvy mají dostateþnČ vysoký
negativní náboj.
Byl proveden zajímavý pokus pĜemČny smektitu
v roztoku aluminiumsulfátu pĜi nČkolika teplotách v
rĤzných reakþních dobách. Jako startovací materiál
byl užit sodný montmorillonit. PĜi 200 °C a vysoké
koncentraci aluminiumsulfátu se vytvoĜil alunit.
Jestliže jeho koncentrace byla nižší než 0,5 %,
vytvoĜil se boehmit a s rostoucí reakþní dobou se
vytváĜel interstratifikovaný kaolinit-smektit pĜi
koncentraci 0,25 % aluminiumsulfátu v roztoku.
Procento
kaolinitové
komponenty
v
synthetizovaném
kaolinit-smektitu
rostlo
s
7
prodlužujícím se reakþním þasem za pĜedpokladu,
že teplota neklesla pĜíliš pod 200°C.
Byl laboratornČ zkoumán vliv rĤzných
koncentrací NaCl roztokĤ na stupeĖ illitizace
standardních smektitĤ sycených draslíkem. Bylo
zjištČno, že zvýšená koncentrace NaCl urychluje
illitizaci, ale pĜíliš vysoká jeho koncentrace proces
zpomaluje.
Zajímavé je využití zeolitĤ v lékaĜské aplikaci.
Klinoptilolitu bylo využito jako nosiþe pro antibiotika
v povrchové terapii – pĜi léþení akné.
Mnoho dalších pĜíspČvkĤ se týkalo výskytĤ
jednotlivých jílových minerálĤ v rĤzných regionech.
GEOLOGICKÁ EXKURZE DO OKOLÍ KOLÍNA A
KUTNÉ HORY
Dne 26.3.2004 probČhla geologické exkurze do
okolí Kolína a Kutné Hory. Exkurze se konala pod
záštitou ýGS, GFÚ AV ýR, GÚ AV ýR, PĜF UK, VZ
Chrudim, s.r.o., MŽP…). Odjezd byl stanoven na
8:00 ze stanovištČ pro autobusy na KlárovČ, Praha
1. Návrat byl naplánován mezi 17:00-18:00, ale
vzhledem k nucenému vynechání poslední lokality
(Brník – Ĝíþní údolí v cenomanu) a velmi
nepĜíznivému poþasí se návrat uskuteþnil už po
16:00 na stanici metra Želivského.
Autobusem jsme projeli po dnČ ordovického
moĜe okolo lokality Na Bažantnici (HloubČtín), dále
jsme projeli nedaleko JirnĤ (únik N-plynĤ z oxidace
organických látek) a také nedaleko lomu
Stupeckého
se
sladkovodními
pískovci
a
zajímavými nálezy rostlinstva.
První lokalitou byl znovu otevĜený lom
(perucko-korycanské souvrství, stĜ. cenoman) ve
VyšehoĜovicích, kde promluvila L. Špiþáková a
majitel lomu. Svrchní þást je tvoĜena šedými jílovci,
spodní tvoĜí pískovec. Sedimenty byly pĜinášeny
pravidelným tokem divoþící Ĝeky. Jsou zde patrné
stopy po þastých požárech a þasté nálezy
zkamenČlého dĜeva. Tento lom byl využíván již
Petrem ParléĜem (dokumenty), v blízké minulosti byl
nevyužívaný a nyní znovu otevĜen. Pískovec je
hrubší, než známČjší pískovec nehvizdský a je ve
svrchní, tČžené þásti rozpukán. Proto se využívá
zejména pro prvky zahradní architektury a dlažbu.
Autobusem jsme dále pokraþovali smČrem na
Kolín nedaleko Semické HĤry s velmi dobĜe
zachovalým bČlohorským souvrstvím, okolo Bílých
Strání (svČdecké vrchy) a dále již v kvartérních
písþitých dunách a štČrkopíscích. Dále nedaleko
Sadské (vydatné prameny), pĜes podČbradský zlom
(výstup CO2 – kyselka) a kolínský zlom.
Druhou lokalitou byla pĜíbojová lokalita Nová
Ves u Kolína. Slyšeli jsme zde o styku kutnohorskosvrateckého krystalinika (šternbersko-þáslavská
skupina, kouĜimský pĜíkrov, budina amfibolitĤ,
þásteþnČ migmatizované) a kĜídy. S kĜídou nás
seznámil J. Žítt (málo fauny, svrchní þást – spodní
turon, místy konglomeráty – kalcitová hmota) O
organismech, které lze velmi hojnČ nalézt v nadloží
krystalinika, pohovoĜil R. Vodrážka (bioevent,
vápenaté jílovce až jílovité vápence, mechovky,
houby, mlži). Dále byla za vytrvalého chumelení
zmínČna ochrana geologického dČdictví s nČkolika
historkami ze života pro udržení dobré nálady.
TĜetí lokalitou byla obec Polepy (p. KĜíž, VZ
Chrudim, s.r.o.), kde v roce 2001 došlo k ekologické
havárii. Došlo k navrtání potrubí zlodČjem a k úniku
96.000 l benzinu do pĤdy nedaleko obce a Ĝeky.
Místo havárie se nachází v terénní depresi,
vrstevní sled: spraše, štČrk, pískovce, vápenaté
pískovce až písþité vápence s krasovými prvky,
nepropustné jílovce, prachovce, eluvium rul a ruly.
Na lokalitČ se nacházejí dvČ zvodnČ: nespojitá (nad
jílovci) a spojitá (v rulách). Spraše dokázaly zastavit
sorpcí minimálnČ 50% vyteklého benzinu. Aþkoli
sprašemi normální voda neprojde, benzin postupuje
velmi dobĜe, takže další kapalná fáze a páry unikaly
stále a hrozilo nebezpeþí výbuchu (obec Polepy,
konkrétnČ levá strana obce sloužící pĜevážnČ k
rekreaci). V tČchto místech bylo dĜíve využito
Karel Melka
JARNÍ SEMINÁě
ýeská spoleþnost pro výzkum a využití jílĤ
poĜádá ve spolupráci s ýeskou geologickou službou
odborný semináĜ, a to dne 26. 05. 2004 (stĜeda) v
10,30 hod. ve velké zasedací síni ýGS, Klárov 3,
Praha 1.
Program semináĜe:
1) Dr. Radko A. Kühnel (zakládající editor Elsevier’s
Journal of Applied Science, Holandsko):
Možnosti a nové poznatky rentgenové analýzy
za kontrolované vlhkosti
2) RNDr. Martin ŠĢastný, CSc. (Ústav struktury a
mechaniky hornin AV ýR):
Informace o pĜípravČ 17. konference o jílové
mineralogii a petrologii
SEMINÁě KěÍDAěģ
Dne 25.3.2004 se od 9:00 konal ve velké
zasedací místnosti ýeské geologické služby na
KlárovČ semináĜ kĜídaĜĤ (profesionálĤ i amatérĤ),
který byl vČnován 100.výroþí narození J.Soukupa a
A. Culka. Úvodní dvČ pĜednášky probČhly ve
vzpomínkách na život a práci tČchto dvou
významných þeských badatelĤ (V.Ziegler, V.Houša).
V dopolední þásti pĜednášek byl zmínČn
S.ýechem výzkum þeské kĜídy za posledních 25 let,
pĜedevším metody výzkumu (mapování, vrtný
prĤzkum, speciální výzkum) a dále byl zmínČn
L.Špiþákovou projekt MŽP ýR (Stratigrafická
architektura cenomanu ýKP). Další referát se
uskuteþnil v duchu vápenatého nanoplanktonu a
hranice
mezi
cenomanem
a
turonem
(L.Švábenická). Na tento pĜíspČvek navazovalo
pĜed obČdem sdČlení J.Laurina o hemipelagických
sedimentech teplického souvrství.
V odpolední þásti Z.Štaffen seznámil s
problematikou chemostratigrafie ýKP a J.Adamoviþ
s
„železivci“ v pískovcích jizerského souvrství
lužické
oblasti.
Dále
následovala
þistČ
paleontologická þást – seznámení s moĜskými
hvČzdicemi svrchního cenomanu až stĜedního
turonu (J.Žítt), s belemnity ýKP (M.KošĢák), s
kĜemiþitými spongiemi neboli houbami z lokality
Úpohlavy (R.Vodrážka) a s úvodním projektem do
studia mechovek (K.Zágoršík). ZávČrem nám všem
byla nabídnuta spolupráce na pĜipravované
„mobilní“ výstavČ o þeské kĜídČ (B. Cacara).
8
AKTUALITY
tektonické poruchy a bylo zde tČženo. Po odtČžení
lom zanikl (chatová zástavba).
Po vertikálním postupu sprašemi dochází
k postupu horizontálnímu ve štČrkopíscích a dále i
v pískovcích po puklinách (difúze do bloku).
Kontaminant postupoval preferenþními cestami ve
formČ par a v podzemní vodČ velice rychle. Ve 4
dnech urazily páry 400m k domku þ.p. 96, kde
mohlo dojít k ohrožení na životech (trvale obydlený
dĤm) a po dalších 11 dnech i domu þ.p.18, kde se
nachází pramen (v této etapČ už byla rychlost o
mnoho menší). V kapalné fázi postupoval benzin na
hladinČ podzemní vody (kontaminace vody ve
studnách díky aditivu pĜidávanému do benzinu,
zpĤsobující lepší rozpouštČcí schopnost benzínu ve
vodČ). Dále postupovala kontaminace až k Ĝece
(ohrožení obyvatel, zemČdČlské þinnosti, pĜírody).
Jako sanaþní práce probČhlo odtČžení
nasáklých spraší, odsávání pĤdního vzduchu
(venting) a sanaþní þerpání podzemní vody, jejíž
náklady se vyšplhaly až na 20.000.000 Kþ. Bylo
provedeno celkem 40 vrtĤ, z toho pouze 3-4 až do
podloží. ZlodČje se tak jako i v ostatních asi 20
pĜípadech zadržet nepodaĜilo. Nadále probíhají
spory s ýEPRem, a.s..
Po návštČvČ této lokality následoval cestou
autobusem krátký pĜíspČvek o lokalitČ KaĖk u Kutné
Hory – pĜíbojová lokalita, rudní doly, vysoká
mineralizace vody, þistírna odpadní vody.
Došlo i na sdČlení Z. Štaffena o zvČtrávání
architektonických prvkĤ na chrámu Sv. Barbory
v Kutné HoĜe. Podle nČj dochází k vyplavování Ca
z pĤvodního materiálu (vápenatý pískovec až písþitý
vápenec), k reakci s atmosférickým SO2 a
krystalizaci sádrovce ve špatnČ zvoleném materiálu
pro rekonstrukci (hoĜický pískovec), která zpĤsobuje
jeho trhání a rozpad. Dále jsme v souvislosti
s pĤvodním materiálem z chrámu nahlédli do
Vyšatova lomu (Kutná Hora). Z této lokality byl
zĜejmČ použit pĤvodní materiál na stavbu chrámu
Sv.Barbory.
ýtvrtou a poslední lokalitou byla dinosauĜí
lokalita na Kutnohorsku (Nová Lhota u Kutné Hory).
Na podzim r. 2003 zde objevil první kosterní
pozĤstatky dinosaura v ýechách lékaĜ Michal
Mouþka a jeho dva synové, když se spolu vydali
hledat do okolí Kutné Hory docela bČžné
zkamenČliny.
Stehenní kost zĜejmČ patĜila
dospČlému jedinci, který patrnČ spadl do vody a
proud nesl jeho tČlo. Mohou to být i desítky
kilometrĤ, neboĢ kost byla poniþena žraloþími zuby,
což potvrzuje, že dinosaurus mohl žít i velmi daleko
od místa nálezu. Místo nálezu nebylo blíže
upĜesnČno.
Jana Schweigstillová
32. mezinárodní geologický kongres
Florencie, Itálie
20. - 28. 8. 2004
Kontaktní adresa:
Newtours
Via San Donato, 20-50127 Firenze, Italy
Tel.: +39 055 33611
Fax: +39 055 3361250/350
E-mail: [email protected]
http://www.32igc.org
XVII. konference o jílové mineralogii a petrologii
Praha
13. – 17. záĜí 2004
Kontaktní adresa: [email protected]
2. stĜedoevropská konference
Miskolc, Maćarsko
20.- 25. záĜí 2004
s pĜedcházejícím symposiem
„Vrstevní náboj jílových minerálĤ“
Smolenice, Slovensko
18. – 19. záĜí 2004
VI. mezinárodní mineralogické symposium se
sekcí Jílová vČda
Cluj – Napoca, Rumunsko
18. – 21. záĜí 2004
Konference nČmecko-rakousko-švýcarské jílové
spoleþnosti
Univerzita Karlsruhe, NČmecko
20. – 24. záĜí 2004
Kontakt: [email protected]
www.dttg.ethz.ch
Vydává:
Spoleþnost pro výzkum a využití jílĤ
Editor:
RNDr. Martin ŠĢastný, CSc.
Ústav struktury a mechaniky hornin AV ýR
V Holešoviþkách, 41
182 09 Praha 8 - LibeĖ
tel.: 266 009 262, 410 fax: 268 866 45
e-mail: [email protected]
ýlenové redakþní rady:
Prof. RNDr. JiĜí Konta, DrSc.
RNDr. Karel Melka, CSc.
Technický redaktor:
Jana Šreinová
9
17. KONFERENCE O JÍLOVÉ MINERALOGII A PETROLOGII
13. - 17. záĜí 2004, Praha
ýESKÁ REPUBLIKA
Organizaþní výbor:
PĜedseda:
ýlenové:
Martin ŠĢastný
JiĜí Konta
Bohumil KĜelina
Karel Melka
JiĜí K. Novák
Jana Schweigstillová
Jaroslav Stoklasa
JiĜí ŠindeláĜ
Jan Šrámek
Jana Šreinová
Výbor ýeské spoleþnosti pro výzkum a využití jílĤ:
PĜedseda:
ýlenové:
Karel Melka
Lubomír Aron
Martin Holý
JiĜí Konta
Bohumil KĜelina
Martin ŠĢastný
ZdenČk Weiss
Rudolf Rychlý, zeolitová skupina
Kontaktní adresa:
Ústav struktury a mechaniky hornin AV ýR
CLAYS
V Holešoviþkách 41
182 09 Praha 8
tel. 266009262, fax: 284680105, 284686645
e-mail: [email protected]
DĤležité termíny:
15. kvČten 2004
15. þerven 2004
þervenec 2004
31. þervenec 2004
13.-16. záĜí 2004
13. záĜí 2004
odeslání abstraktĤ organizaþnímu výboru
uhrazení registraþního poplatku, odeslání závazné pĜihlášky, uhrazení
platby za ubytování ve studentské koleji
3. cirkuláĜ
poslední den pro zrušení úþasti bez snížené platby
pĜedání rukopisĤ pro konferenþní sborník
zahájení konference
Všeobecné informace:
ýeská spoleþnost pro výzkum a využití jílĤ Vás zve na svou XVII. konferenci o jílové mineralogii a
petrologii v Praze ve dnech 13.-17. záĜí 2004. Organizátory tohoto setkání jsou ýeská spoleþnost pro
výzkum a využití jílĤ, Ústav struktury a mechaniky hornin AV ýR Praha, PĜírodovČdecká fakulta UK
Praha. Spolupracovat budou i další významné organizace a instituce ýeské republiky.
10
Místo konání konference:
Konference o jílové mineralogii a petrologii se zahraniþní úþastí jsou poĜádány pravidelnČ již od roku
1958 na rĤzných místech našeho státu. Praha bude tuto konferenci hostit již po sedmé. Místem
jednání bude PĜírodovČdecká fakulta UK, Albertov 6, 128 43 Praha 2.
Dle pĜedbČžných pĜihlášek se konference zúþastní odborníci z 20 zemí svČta. Poþet pĜedbČžnČ
pĜihlášených pĜednášek a posterĤ pĤvodních pĜíspČvkĤ je zatím cca 65.
Program konference:
Jílové minerály a jílové suroviny v teoretickém a aplikovaném výzkumu se zamČĜením zejména na
JÍLOVÉ SORBENTY a JÍLOVÉ BARIÉRY (pro užití v rĤzných odvČtvích prĤmyslu, ekologii, zvl. pro
ochranu prostĜedí sídlišĢ a v zemČdČlství).
ORGANIZACE
1. den, 13.záĜí (pondČlí) – Seminární pĜednášky (organizované ýeskou
spoleþností pro výzkum a využití jílĤ)
A1.
Interakce jílové minerály - voda. Význam elektrostatické teorie pro hranici jílový minerál - voda.
A2.
Vodní film a pórová voda v jílech.
A3.
Bobtnání jílĤ.
A4.
Transport chemikálií v jílech. Jak se chovají jílové minerály pĜi kationtové výmČnČ v pĜírodČ a
v prostĜedí ovlivnČném þlovČkem. (K úþinnosti izolaþních bariér.)
A5.
Modifikované jíly jako sorbentové a tČsnicí materiály.
A6.
Expanzivní fylosilikáty s
hydrofobních sorbentĤ.
organickými kationty a jejich užití vþetnČ úlohy selektivních
A7.
Informace o souþasném stavu výzkumu krystalových struktur a krystalochemie jílových
minerálĤ: teorie pro potĜeby praxe.
Naši úþastníci obdrží úplný text pĜednášek A1 až A7 v þeštinČ. Zahraniþní úþastníci obdrží xeroxové
kopie pĜednášek v angliþtinČ, þímž bude zajištČna diskuse všech úþastníkĤ.
2. den, 14. záĜí (úterý) – Pokraþování semináĜe a pĜihlášené originální pĜíspČvky
na téma A:
Originální pĜíspČvky na téma A - JÍLOVÉ SORBENTY A JÍLOVÉ BARIÉRY (15-20 minutové
pĜednášky) pĜihlášené do konference budou pĜedneseny pouze v angliþtinČ.
3. den, 15. záĜí (stĜeda) - Exkurze:
EXKURZE (pĤldenní) následovaná odbornou diskusí o chemických a fyzikálních zmČnách kamenĤ
v prostĜedí mČst:
1) Dopoledne - Geologicko-ekologická exkurze po Praze (pČšky): ZvČtrávání kamenĤ na stavbách a
sochách v historickém jádru Prahy vþetnČ antropogenních vlivĤ. Program vhodný i pro
doprovázející hosty. Spoleþný obČd.
2) Odpoledne - Geologická exkurze (autobusem) do lomu v PĜední KopaninČ západnČ od Prahy s
prohlídkou “Zlaté opuky” (slinitý silicit), která je dominantním kamenem používaným stĜedovČkými
staviteli a sochaĜi hlavnČ v 9.-15. století v Praze a ýeských zemích.
4. - 5. den 16. -17. záĜí (þtvrtek - pátek) - pĜednášky:
PĜednáškové (15 až 20 minut) a posterové sekce s originálními pĜíspČvky úþastníkĤ konference na
jakékoliv argilologické téma, napĜ.
B - Jiná ekologická témata
C - Vlastnosti jílĤ
11
D - Mineralogie a geologie jílĤ, pĤd atd.
E - Geochemie jílĤ
F - Metody výzkumu jílové hmoty
JEDNACÍ JAZYKY:
ýeština (seminární pĜednášky A1 až A7 budou v þeštinČ, ostatní pĜíspČvky v angliþtinČ).
Abstrakty pĜednášek a pĜíspČvky do konferenþního sborníku je nutno pĜedložit v angliþtinČ.
PěEDNÁŠKY A POSTERY
PĜíspČvky mohou být pĜedneseny ústnČ nebo formou posteru. Úþastníci budou o zaĜazení do
programu informováni ve 3. cirkuláĜi. Pro ústní vystoupení je vyhrazen þas 15 minut + 5 minut na
diskusi. K dispozici bude diaprojektor, zpČtný projektor a projektor pro PC. Pro postery budou sloužit
tabule o rozmČrech 95 x 170 cm (šíĜka x výška), které budou umístČny v pĜilehlých prostorách a budou
ke shlédnutí po celou dobu konference.
DOPROVODNÉ AKCE ORGANIZOVANÉ ORGANIZAýNÍM VÝBOREM:
Uvítací party 13. záĜí (pondČlí).
SchĤze ýeské spoleþnosti pro výzkum a využití jílĤ bude 14. záĜí (úterý) v poledne po skonþení
dopoledních pĜednášek.
Exkurze
1) 15. záĜí (stĜeda), dopoledne, pČší s programem vhodným i pro doprovázející osoby;
2) 15. záĜí (stĜeda), odpoledne, terénní exkurze autobusem.
Slavnostní konferenþní veþeĜe 16. záĜí (þtvrtek) ve veþerních hodinách.
REGISTRACE:
Úþastníci se pĜihlašují vyplnČním a zasláním pĜiložené pĜihlášky organizaþnímu výboru. SouþasnČ
s odesláním pĜihlášky je nutné uhradit registraþní poplatek. Jsou v nČm zahrnuty náklady na režii
konference, spoleþenský program, tisk konferenþních materiálĤ (exkurzní prĤvodce, kniha abstraktĤ,
kniha seminárních pĜednášek a konferenþní sborník), pohoštČní bČhem pĜednášek a exkurze.
Konferenþní poplatek pro do 15.6.2004 po 15.6.2004
þeské a slovenské
úþastníky
Úþastník
2.500,- Kþ
2.875,- Kþ
Úþastník pouze na
1.500,- Kþ
1.725,- Kþ
seminárních pĜednáškách A1A7 *
Doprovázející osoby
Studenti
1.250,- Kþ
800,- Kþ
1.435,- Kþ
920,- Kþ
* Zájemci, kteĜí se zúþastní pouze seminárních pĜednášek obdrží jen knihu seminárních pĜednášek.
Závaznou pĜihlášku je tĜeba zaslat nejpozdČji do 15. þervna 2004. Konferenþní poplatek je tĜeba
uhradit bankovním pĜevodem rovnČž do 15. þervna 2004 na zvláštní úþet u ýeskoslovenské
obchodní banky þ. ú. 189573012/0300 Na PĜíkopČ 14, 115 20 Praha 1. Kopii o zaplacení zašlete
laskavČ spoleþnČ se závaznou pĜihláškou organizaþnímu výboru (e-mailem, poštou, faxem)!!!
UBYTOVÁNÍ:
Ubytování je zajištČno v hotelech, penzionu a ve studentské koleji. Ubytování v koleji zajišĢuje
organizaþní výbor, ubytování v hotelech je zajišĢováno agenturou ITC Travel & Conference.
Studentská kolej HostivaĜ areál Vltava, Weilova 2, Praha 10 (cca 30 min. od místa jednání tramvají)
JednolĤžkové pokoje s pĜíslušenstvím
615,- Kþ/noc
DvoulĤžkové pokoje s pĜíslušenstvím
415,- Kþ/osoba/noc
Ceny v koleji jsou bez snídanČ, kterou si lze objednat v cenČ 70,- Kþ.
Poplatky za ubytování v koleji je nutné uhradit spolu s registraþním poplatkem do 15. þervna
2004 složenkou nebo bankovním pĜevodem prostĜednictvím ýSOB, Na PĜíkopČ 14, 115 20 Praha 1 na
úþet ýeské spoleþnosti pro výzkum a využití jílĤ þ. 189573012/0300. Veškeré bankovní poplatky jsou
hrazeny plátcem! Žádáme pĜihlášené úþastníky o zaslání kopie dokladu o zaplacení na adresu Ústav
12
struktury a mechaniky hornin AV ýR - CLAYS, V Holešoviþkách 41, 182 09 Praha 8. Usnadníte nám
tak evidenci.
STORNOVACÍ PODMÍNKY:
Zrušení registrace a ubytování s plným vrácením plateb (po odpoþtu bankovních výloh) je možné za
pĜedpokladu písemného oznámení do 31. þervence 2004. Žádosti o zrušení registrace došlé mezi 31.
þervencem a 1. záĜím 2004 zakládají nárok na vrácení 50 % registraþního poplatku a zálohy na
ubytování. Úþastníci, kteĜí požádají o zrušení registrace po 1. záĜí 2004, obdrží poštou všechny
materiály z konference, ale ztrácejí nárok na vrácení poplatkĤ.
STRAVOVÁNÍ
V cenČ ubytování v hotelech je zahrnuta snídanČ. Jinak si stravování zajišĢuje každý individuálnČ.
Pokud máte zájem o snídani ve studentské koleji (cena 70,- Kþ), vyznaþte jej v pĜihlášce pro ubytování
a stravování. V pĜípadČ dostateþného zájmu úþastníkĤ se pokusíme zajistit podávání obČdĤ bČhem
konference pĜímo na AlbertovČ ve studentské menze. Proto prosíme, zaškrtnČte uvedený dotaz ve
formuláĜi. Cena obČdu se pĜedpokládá cca 90,- Kþ.
Rezervaci v hotelech provádí cestovní agentura ITC Travel & Conference. Na pĜipojeném
materiálu je tĜeba vyznaþit vybraný hotel, poþet lĤžek a dobu rezervace. Je uveden i zpĤsob platby.
Termín uzávČrky pro hotely je 31. þervenec 2004.
Pension Košická***, Košická 12, Praha 10,
JednolĤžkový pokoj
1.850,- Kþ/noc
DvoulĤžkový pokoj
2.200,-Kþ /noc
Hotel Residence***, Žitná 5, Praha1
JednolĤžkový pokoj
2.600,- Kþ/noc
DvoulĤžkový pokoj
3.280,-Kþ /noc
Hotel Maria Falkensteiner****, Opletalova 21, Praha 1
JednolĤžkový pokoj
3.900,- Kþ/noc
DvoulĤžkový pokoj
4.600,- Kþ/noc
ceny v hotelech jsou vþetnČ snídanČ.
Platbu za ubytování a objednaný spoleþenský program, vþetnČ programu pro doprovázející osoby,
uhraćte bankovním pĜevodem na úþet ITC Travel & Conference þ. 482849153/0300 prostĜednictvím
ýSOB, Václavské námČstí 32, 115 20 Praha 1. Zašlete prosím kopii bankovního pĜevodu faxem
+420222582282 jako doklad o provedené platbČ. Pro vlastní kontrolu si poĜićte kopii Rezervaþního
formuláĜe ITC.
Spoleþenský program dle individuální volby, který si lze zajistit u agentury ITC
Travel & Conference:
1) Okružní jízda Prahou (Pražský hrad, Malá Strana, KarlĤv most) - 3 hod. (cena 890,- Kþ)
2) Beer party v pivovaru U FlekĤ (cena 1160,- Kþ)
3) Divadelní pĜedstavení Laterny Magiky (cena 929,- Kþ)
4) VeþeĜe s živou cikánskou hudbou - Restaurace U PastýĜky (cena 1070,- Kþ)
5) Okružní jízda Prahou (Staré MČsto, Židovské gheto) - 3 hod. (cena 920,- Kþ)
Realizace nabízených akcí je podmínČna minimálním poþtem 12 zájemcĤ.
13
INSTRUKCE PRO PěEDLOŽENÍ ABSTRAKTģ A ýLÁNKģ DO
KONFERENýNÍHO SBORNÍKU:
ABSTRAKT:
Vzhled stránky (horní okraj 5 cm, levý okraj 2,5 cm, pravý okraj 2,5 cm, dolní okraj 2,5 cm)
NÁZEV PěÍSPċVKU - písmo Times New Roman, velikost 14, velké tuþné,
Ĝádkování 1 (zarovnat vlevo)
(dvČ Ĝádky odrazit)
AutoĜi 1) 2) 3)... písmo Times New Roman, velikost 12, normální, Ĝádkování 1 (zarovnat vlevo)
(jednu Ĝádku odrazit)
PracovištČ a adresy pracovišĢ, písmo Times New Roman, velikost 10, normální, Ĝádkování 1
1) 2) 3)...
(zarovnat vlevo)
Text abstraktu, písmo Times New Roman, velikost 12, normální, Ĝádkování 1 (zarovnat
oboustrannČ)
Rukopis musí být napsán v anglickém jazyce v rozsahu jedné strany A4, napsaný ve formátu Word, verze 6.0,
7.0, 97, 2000 a pĜedán na disketČ 1,44 MB (s prĤmČrem 3,5“) a dvou vytištČných kopiích.
Abstrakt mĤže být poslán v nČkolika následujících variantách:
1) jako e-mail s dokumentem v attachmentu,
2) jako e-mail text,
3) jako faxová kopie s originálním výtiskem a disketou poslanou poštou,
4) jako tištČný text poštou,
PĜednost je dávána v poĜadí možností 1) - 4).
ýLÁNEK:
Vzhled stránky (první strana horní okraj 5 cm, další pak 2,5 cm stejnČ tak jako všechny okraje)
NÁZEV ýLÁNKU, písmo Times New Roman, velikost 14, velké tuþné,
Ĝádkování 1 (zarovnat vlevo)
(dvČ Ĝádky odrazit)
AutoĜi 1) 2) 3)... písmo Times New Roman, velikost 12, normální, Ĝádkování 1 (zarovnat vlevo)
(jednu Ĝádku odrazit)
PracovištČ a adresy pracovišĢ, písmo Times New Roman, velikost 10, normální, Ĝádkování 1
1) 2) 3)...
(zarovnat vlevo)
(dvČ Ĝádky odrazit)
Text abstraktu, písmo Times New Roman, velikost 10, normální, Ĝádkování 1 (zarovnat oboustrannČ)
(dvČ Ĝádky odrazit)
Text þlánku, písmo Times New Roman, velikost 12, normální, Ĝádkování 1,5 (zarovnat
oboustrannČ), NÁZVY KAPITOL, písmo Times New Roman, velikost 12, velké tuþné
PĜíklady psaní citací:
Chceme podporovat jednotný zpĤsob citací v evropské argilologické literatuĜe, a proto doporuþujeme postupovat
podle pokynĤ pro autory uvedených v každém þísle þasopisu CLAY MINERALS, Evropské skupiny pro
výzkum jílĤ.
PĜíklad citace þlánku v þasopisu:
Brindley G.W., Semples R.E. (1970): Preparation and properties of some hydroxy-aluminium beidellites. Clay
Minerals, 12, 229-237.
PĜíklad citace sborníku konference:
Mering J., Oberlin A. (1977): The smectites. Pp. 193-229 in The Electron Optical Investigation of Clays (J.A.
Gard, editor), Mineralogical Society, London.
PĜíklad citace knihy:
Yariv S., Cross H. (1979): Geochemistry of Colloidal Systems, pp.313-318. Springer-Verlag, Berlin.
PĜíklad citace doktorských prací a zpráv:
14
Whittle C.K. (1985): Analytical transmission electron microscopy of authigenic chlorites. PhD thesis, Univ.
Shefield, UK.
Rukopis musí být napsán v anglickém jazyce v rozsahu okolo 10 stran A4, ve formátu Word verze 6.0, 7.0, 97,
2000 a tabulky buć ve formátu Word nebo Excell verze 6.0, 7.0, 97, 2000 a obrázky v grafickém formátu *.PCX,
*.TIF, *.JPG, *.BMP, aby mohly být popĜ. upraveny v Corell Draw 4.0 a pĜedány na disketČ 1,44 MB (prĤmČr
3,5“) nebo na CD-ROM a dvou vytištČných kopiích.
15
PěEDNÁŠKY Z TEORIE SORBENTOVÝCH A
TċSNICÍCH JÍLģ
(Abstrakty seminárních pĜednášek A1-A6 v základních údajích a termínech)
J. Konta
emeritní profesor, PĜírodovČdecká fakulta Univerzity Karlovy, Albertov 6, 12843 Praha 2; poštovní
adresa: Korunní 127, 130 00 Praha 3
A1 - Interakce jílové minerály – voda. Význam elektrostatické teorie pro hranici
jílový minerál – voda.
Molekulární voda v jílech, trojí odlišné umístČní: poutaná elektrostaticky na strukturních vrstvách a
mezivrstevních kationtech; odlišnČ v kanálech pseudofylosilikátĤ; v pórech jílĤ kapilárními silami.
Sorpþní kapacita ovlivnČná poþáteþním obsahem molekulární vody. Dehydratace, rehydratace,
dehydroxylace jílĤ. Vývoj teorie o vazbČ adsorbované molekulární vody v jílových minerálech.
Struktura molekuly vody. Orbity elektronĤ, vodní dipól. Vodíková vazba. Adsorpce vody mezivrstevními
kationty. Hydrataþní obaly kationtĤ. Pokraþující hydratace, reorientace a kondenzace molekul vody
v expanzivních jílových minerálech.
Záporný elektrostatický náboj strukturních vrstev. Adsorpce kationtĤ. Náboj kationtĤ. Hustota
náboje. PolomČry mezivrstevních kationtĤ (r). Hydrataþní síla stejnomocných kationtĤ nepĜímo úmČrná
jejich r2. Adsorpce protonĤ. VýmČna mezivrstevních kationtĤ. Vazby H2O-Na+ a H2O-Ca2+ ve
smektitech. Teorie o hranici jílový minerál – voda, termodynamický pĜístup (Low, 1987): Poissonova
rovnice, Boltzmannova rovnice, Poisson-Boltzmannova rovnice. Teorie elektrické dvojvrstvy.
Rozhodující vliv krystalové struktury, krystalochemie a adsorbovaných kationtĤ.
A2 - Vodní film a pórová voda v jílech.
H2O poutaná adsorpcí. PrĤmČrná tloušĢka vodního filmu na povrchu jílových minerálĤ. Tlaky na
hranici jílový minerál – adsorbovaná H2O. Kapilární síly pĤsobící jako hydrostatické tenze v pórové
vodČ. Hydraulická propustnost Na-, Ca-, H-bentonitu. RozšíĜený vodní film plastického tČsta kaolinitu,
síla pĤsobící mezi þásticemi kaolinitu a jiných jílových minerálĤ. Adsorpce alkoholĤ smektity: vodíková
vazba mezi molekulami alkoholu, interakce mezi dipólem alkoholu a mezivrstevním kationtem
(analogie s vodou). Adsorpce a kapilární kondenzace. RĤst d001 u expanzivních jílových minerálĤ a
pokraþující rĤst vodního filmu, bobtnání. Vliv mezivrstevního kationtu a krystalochemie 2:1
expanzivních fylosilikátĤ. Iniciální uspoĜádání molekul vody v Li-hektoritu a Ca-saponitu. Souþasné a
budoucí studie vazebního uspoĜádání adsorbované vody i volné vody v pórech. Vibrace vodíkové
vazby mezi molekulami H2O. Vibraþní, rotaþní a translaþní pohyby molekul vody v kapalné vodČ.
Jejich difúzní pohyb. RĤzné spektroskopické a difrakþní metody pro Ĝešení rĤzných stavĤ uspoĜádání
molekul vody.
A3 – Bobtnání jílĤ.
Jeden z nejpozoruhodnČjších pĜírodních jevĤ v interakci jíl – voda. Obrovské zmČny ve
vlastnostech jílĤ v prĤbČhu bobtnání. Tlaky vzniklé bobtnáním u montmorillonitu, vermikulitu, illitu,
kaolinitu (nasycené jenom ionty Na+). Rozdíly v objemu sorbované vody. Rozhodující faktory: stav
strukturních vrstev jílových minerálĤ a jejich záporný elektrostatický náboj; hydrataþní síly
sorbovaných mezivrstevních kationtĤ; množství sorbované vody vþetnČ uspoĜádání jejích molekul.
VnitĜnČ krystalické bobtnání: hydratací vymČnitelných kationtĤ, nábojovým rozmístČním ve
strukturní mĜížce; bazální vzdálenosti spolehlivČ mČĜitelné difrakcí paprskĤ X. Schodovitý prĤbČh
hydratace u expanzivních jílových minerálĤ. Adsorpþní izotermy vodní páry u Na- a Camontmorillonitu. Smektity a vermikulity - charakteristické skupiny jílových minerálĤ s vnitĜnČ
krystalickým bobtnáním. Výrazná hystereze mezi adsorpcí a desorpcí vody. KvalitativnČ i kvantitativnČ
odlišná sorpce vody u Na- a Ca-montmorillonitu (tabelární pĜehled). Rostoucí stupeĖ uspoĜádání
vrstev vody v Na-smektitech s rostoucí substitucí AlIV za SiIV v tetraedrických sítích. UspoĜádání
molekul vody, rozhodující úloha mezivrstevních kationtĤ. VnitĜnČ krystalické bobtnání a na nČ
navazující osmotické bobtnání expandujících 2:1 jílových minerálĤ, obecná závislost na
mezivrstevních silách a hydrataþních silách vymČnitelných kationtĤ. Elektrostatická energie
16
pĜitažlivosti (Ea) mezi vymČnitelnými kationty a nejtenþími možnými lupínky montmorillonitu. Velikost
hydrataþní síly kationtu obecnČ [(valence kationtu)2 : polomČr kationtu]. S rostoucí hustotou
povrchových nábojĤ na jílovém minerálu strukturního typu 2:1 stoupá energie pĜitažlivosti mezi
strukturními vrstvami a vymČnitelným kationtem a jílový minerál slabČji bobtná nebo nebobtná
(vermikulit a ještČ více rezistentní illit nebo muskovit).
VnČjší neboli osmotické bobtnání: založeno na chemické nerovnováze mezi elektrickými
dvojvrstvami a okolní pórovou vodou. Velké nárĤsty rozmČru krystalové buĖky v ose c u expanzivních
jílových minerálĤ.. Pronikání vody do montmorillonitu a pokraþující vzdalování jednotlivých trojsíĢových
vrstev. Objemové nárĤsty u Na-montmorillonitu nČkolikanásobnČ vČtší než u Ca-montmorillonitu.
Orientovaná struktura adsorbovaných molekul vody v pĜípadČ Ca-montmorillonitu, možnost rychlého
pĜechodu do likvidního stavu. Slabé zmČny podél osy b v krystalových buĖkách Na-smektitĤ.
Pokraþující hydratace a rĤst napČtí v krystalové mĜížce smektitĤ.
A4 – Transport chemikálií v jílech. Jak se chovají jílové minerály pĜi kationtové
výmČnČ v pĜírodČ a v prostĜedí ovlivnČném þlovČkem. (K úþinnosti izolaþních
bariér.)
Dva transportní mechanismy v jílech: tok a difúze. Stacionární (stálý, nemČnný) tok, popsán
Darcyho zákonem. Stacionární difúze probíhající podle Fickova prvního zákona. Jiné a složitČjší
rovnice k vyjádĜení transportu za promČnlivých podmínek toku nebo difúze. Adsorpce a výmČna iontĤ
þásticemi jílových minerálĤ bČhem difúze. Adsorpce a desorpce, rychlejší než difúze. Adsorpce
vyjádĜená pomocí retenþního faktoru. Koeficienty zdánlivé difúze rĤzných iontĤ v kompaktnČ
stlaþeném bentonitu. „PrĤnikový þas“. Samodifuzivita molekul vody. Advekce. Pronikající ionty a
chemické slouþeniny, strukturní zmČny v kompaktovaném bentonitu. RĤst hydraulické vodivosti
(propustnosti). Snadná migrace kapalné fáze v geologicky nejmladších jílech. Možná transformace
jílových minerálĤ infiltrací meteorické vody. Adsorpþní selektivita alkálií vermikulitem. Adsorpce Cd
illitem. Na-flogopit jako selektivní sorbent 137Cs. Transport plynĤ kompaktovanou jílovou bariérou
(zvláštČ H2). Velikost þástic, minerální složení, stupeĖ kompace, mezivrstevní kationty a obsah vody
rozhodujícími faktory akvatické propustnosti jakéhokoliv jílového materiálu. Vliv velikosti þástic
v jílových bariérách na další fyzikální vlastnosti.
Sorpce a desorpce iontĤ z radioaktivního odpadu na úložištích. Adsorpce Cr, Ba, Cs rĤznými
jílovými minerály. Popis švédského projektu KBS-3, koncepce hlubinného úložištČ v Äspö. Poloþasy
radionuklidĤ. Radioaktivní aktinidy, lantanidy. Slíny a jejich sorpþní kapacita metalických iontĤ (Zn, Co,
Sr, Cs aj.). Kontaktní þas a dva rĤzné mechanismy adsorpce jílovými minerály. Vliv mikrostruktury Caa Na-montmorillonitu na hydraulickou vodivost kompaktovaného Na-bentonitu. Více propustný gel Camontmorillonitu vyplĖující prostory ve strukturnČ hustším Na-bentonitu. Organické vazby
s komplexotvornými vlastnostmi (cheláty). Vliv koloidní humusové kyseliny na transport radionuklidĤ
jílovou bariérou.
Bentonity a další jíly, úþinnost v izolaþních bariérách skládek a úložišĢ jakéhokoliv typu. Kritéria pĜi
posuzování vhodnosti jílu. PĜíklad vícevrstevné jílové bariéry: komunální odpadní skládka, toxické
odpadní úložištČ. Mikrostruktura, rozptyl a velikost pórĤ a fyzikální vlastnosti jílĤ v izolaþních bariérách.
Mikrostrukturní jednotky. Adsorpce a desorpce iontĤ jílovými minerály, pĜíklad Cs+ na montmorillonitu a
beidellitu. Na-bentonit jako pufr a tČsnicí materiál v podzemních úložištích. Resaturace bentonitu
vodou – velmi složitý dČj, ovlivnČný hydraulickými, mechanickými, termickými a chemickými procesy.
Hydraulická vodivost smektitových jílĤ, objem a spojitost propustných þástí mikrostruktury, tj. mČkkých
a stĜednČ hutných jílových gelĤ. Mez zkapalnČní Ca-montmorillonitu < Na-montmorillonitu. Slabá
mikrostrukturní stabilita Ca-montmorillonitu, snazší pronikání vody a plynĤ. Heterogenní mikrostruktura
kompaktovaného bentonitu. ýíselné dvojrozmČrné modelování hydraulické vodivosti kompaktovaného
jílu þi hlíny, rĤzné mikrostrukturní prvky. Experimenty LOT v podzemní laboratoĜi ve Švédsku.
Orientace jílových þástic kompaktujícím tlakem v bentonitech, nová zakĜivenost pórĤ. Hydratace,
dehydratace, mikrostrukturní zmČny v blocích silnČ kompaktovaného smektitového jílu izolujícího
nádoby s radioaktivním odpadem. Difúze jako pĜevládající transportní mechanismus radionuklidĤ
v jílových bariérách izolujících radioaktivní odpad. Objemové hustoty suchých bentonitĤ. Difúze
aniontĤ Cl- a I-. Zdánlivá difuzivita iontĤ. Faktor tĜení iontĤ bČhem difúze. Viskozita vody, vliv teplotních
zmČn. Bentonity nastavené nejílovým balastem: kĜemenným pískem (BES), drcenou hlubinnou
vyvĜelou horninou. PĜíznivé i nepĜíznivé vlastnosti balastu v izolaþních bariérách. Nehomogenní
rozptyl bentonitu a drceného balastu. Strukturní heterogennost. Podzemní laboratoĜ v Meuse/HauteMarne ve Francii, ve vápenatých bĜidlicích až slínovcích obsahujících illit, smektit, Il-Sm. Chemická
stabilita pĜítomných jílových minerálĤ. Možné chemické reakce a biologická mineralizace v jílových
17
bariérách. Interakce jílových minerálĤ a cementu v izolaþních výplních, betonové stavební prvky.
Stabilita jílových minerálĤ vĤþi gama záĜení. Analogie jílových bariér nukleárních odpadĤ a chemicky
nebezpeþných látek (napĜ. Hg). Deformaþní zmČny pĜi desalinizaci a resaturaci bentonitu. Úkol: zaruþit
reprodukovatelnost sušení, drcení, mletí, konzolidace þi kompakce stavebních komponent u jílového
podílu i balastu a zpĤsobu mísení. Cementace bentonitu v hydrataþní fázi vlivem zvýšené teploty.
Význam interdisciplinární spolupráce.
A5 – Modifikované jíly jako sorbentové a tČsnicí materiály.
Základní znaky sorbentových, tČsnicích a také katalytických jílĤ: minerální složení, kapacita
výmČny iontĤ, plocha vnČjšího a celkového povrchu, kationická (þi anionická) forma na výmČnných
místech, hydrataþní stav, objemová hustota, mikrostrukturní stavba. Jejich možné modifikaþní zmČny
chemickým, termickým nebo jiným fyzikálním zpracováním. Odlišné vazební síly mezi strukturními
sítČmi a strukturními vrstvami jílových minerálĤ. Deset skupin rĤznČ modifikovaných jílĤ.
Jílové minerály aktivované bČžnými hydrofilními anorganickými kationty. Jíly aktivované malými a
velkými jednomocnými a dvojmocnými kationty. Laboratorní a prĤmyslová kationtová aktivace.
Hydrofilní kationty alkálií a alkalických zemin. Homoiontové hydrofilní smektity (nejþastČji Na+).
Zesílené polymerizaþní vlastnosti smektitĤ s dvojmocnými vymČnitelnými kationty (Ca2+, Mg2+, Ni2+).
Kyselinou aktivovaný bentonit.
Slabá sorpce a desorpce nepolárních organických neþistot a dalších slouþenin pĜírodními jílovými
minerály. Fyzikální sorpce ovládané jen van der Waalsovými silami. NapĜ. nepolární alkylhalogenidy
(1,2-dibromoethan, pĤdní plynný dezinfekþní prostĜedek; trichloroethen, bČžné prĤmyslové
rozpouštČdlo). Výrazná histereze mezi sorpcí a desorpcí. Illit jako nejvýznamnČjší sorbent nČkterých
tČkavých nepolárních organických slouþenin. Sepiolit, sorbent nepolárních organických þinidel.
Aktivita povrchu fylosilikátĤ vĤþi polárním organickým molekulám (POM) a dalším nekationtovým
slouþeninám. Adsorpce polárních organických molekul expanzivními fylosilikáty. Adsorpce alkoholĤ
s krátkými ĜetČzci (napĜ. ethylenglykol, glycerin) nebo sacharidĤ. Užití: identifikaþní metody a mČĜení
mČrného povrchu jílových minerálĤ; poþáteþní vlhkost glykolovaných preparátĤ a vymČnitelné kationty
zdrojem odchylek. Tvorba organo-jílových komplexĤ s POM a heterovalentní mezivrstevní kationty;
z kapalné a plynné fáze. Adsorpce chinolinu jílovými a jinými minerály. Adsorpce s-triazinu (mateþná
slouþenina rozsáhlé skupiny herbicidĤ) nebo formamidu na Na-montmorillonit. Konzervace
biochemických materiálĤ adsorpcí v pĤdách a recentních sedimentech. Adsorpce a vazba nČkterých
bází aminĤ (pyridin, anilin, cyklohexylamin, ethylendiamin aj.) a dalších organických slouþenin, silný
vliv pH. VzrĤst adsorpce s protonací organických molekul (protonovaný pyridin, thymin, adenin, uracil,
cytosin; aminokyseliny, peptidy, kodein, porfyriny) expanzivními fylosilikáty. Adsorpce a nábojová
nestejnorodost a také mikrostrukturní rozdíly.
A6 – Expanzivní fylosilikáty s organickými kationty a jejich užití vþetnČ úlohy
selektivních hydrofobních sorbentĤ.
První organo-montmorillonity „Bentony“ (Jordan, 1949). Souþasné laboratorní a výrobní postupy.
UplatnČní zejména Ĝady alkylamoniových iontĤ CnH2n+1NH3+. PĜíklad syntézy cetyltrimethylamoniummontmorillonitu, kde R je (CH2)14; užití k sorpci toxickýxh par benzenu. Podstata a cíl této kationtové
výmČny na smektitech: povrch hydrofilní (s Na+, Ca2+ nebo jinými hydrofilními kationty) ĺ povrch
hydrofobní a tedy organofilní (s organickým kationtem). Hydrofobní kvalita organo-smektitĤ a délka
ĜetČzce alkylových skupin (násobky CH2). Nový sorpþní proces: hydrofobní vazba mezi organickou
fází organo(kation)-jílového komplexu a hydrofobní organickou molekulou. Adsorpce fenolu a
obdobných slouþenin. Organo-jíly jsou jednak adsorpþní (s kvarterními amoniovými kationty
[(CH3)3NR]+, kde R má malé þíslo), jednak organofilní (s alkylamoniovými kationty, kde R • 12). PomČr
mezi alkylovými ĜetČzci a zbylými molekulami vody v mezivrstevním prostoru smektitĤ. Fázové
pĜechody alkylových ĜetČzcĤ s rostoucí teplotou, od 10 do 120 oC. Adsorpce organických slouþenin na
hranách povrchu jílových minerálĤ, výmČna aniontĤ a kationtĤ (pH!). ěada alkylamoniových nebo
alkyldiamoniových smektitĤ, rozmČry pórĤ v nich; jejich volná plocha povrchu a kapacita výmČny
kationtĤ. Sorpþní a retenþní vlastnosti alkylamonium-montmorillonitĤ pro nČkteré alkoholy. Adsorpce
organických kationtĤ montmorillonitem v závislosti na velikosti þástic minerálu a jeho nábojové
hustotČ. Bobtnání dioktadecyldimethylamonium-smektitĤ pĜi adsorpci urþitých organických slouþenin.
Komplexy nČkterých fylosilikátĤ s alkylfosforeþnany.
18
Užití expanzivních fylosilikátĤ s mezivrstevními organickými kationty vþetnČ úlohy selektivních
hydrofobních sorbentĤ: zahušĢovadla do barev, lakĤ, voskĤ, mazacích krémĤ, pojiva bezvodých
slévárenských pískĤ, pĜídavek do dehtu, asfaltĤ, živiþných emulzí, pryskyĜic, jílových tmelĤ, mastí,
kosmetických pĜípravkĤ, do organických plastĤ, bobtnají a dispergují v organických rozpouštČdlech;
organo-smektity jako sorbenty toxických organických slouþenin (napĜ. pentachlorofenolu z vod).
Maximální a minimální hydrofobní a organofilní vlastnosti organo-smektitĤ, délka ĜetČzcĤ. Možnosti
zpracování kontaminovaných pĤd zneþištČných napĜ. fenanthrenem, polycyklickými aromatickými
uhlovodíky aj. Hexadecyltrimethylamonium-smektity jako sorbenty bČžných kontaminantĤ spodních
vod (napĜ. benzen, toluen, xylen). Fotostabilizace pesticidĤ vĤþi sluneþním paprskĤm pomocí
organomontmorillonitu; vliv pĤvodních alkalických mezivrstevních kationtĤ. Organo-jílové komplexy v
„makrobariérách“ a „mikrobariérách“.
19
ZÁVAZNÁ PěIHLÁŠKA
Závaznou pĜihlášku je nutné vrátit organizaþnímu výboru do 15. þervna 2004.
VyplĖujte þitelnČ!
Jméno: .....................................
Titul: ....................
PĜíjmení: ..................................
Název instituce: .............................................................
Ulice: ................................... MČsto: .........................
PSý: .................................... Stát: ............................
E-mail: ...........................................................................
Fax: ................................. Telefon: ...........................
Statut: úþastník
student
doprovázející osoba
Zúþastním se :
uvítací párty
exkursí
slavnostní veþeĜe
(vše v cenČ konferenþního poplatku)
Zaplatil jsem: ...................Kþ konferenþní poplatek
.....................Kþ ubytování v koleji
.....................Kþ snídanČ v koleji
..........................
podpis
ODESLÁNÍ ABSTRAKTU
Abstrakt je nutné odeslat organizaþnímu výboru do 15. kvČtna 2004. Bude vytištČn
v dodané formČ v knize abstraktĤ.
VyplĖujte þitelnČ!
Jméno pĜedkládajícího autora + spoluautorĤ: ................
.......................................................................................
Definitivní název pĜíspČvku: ...........................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
Prezentace: pĜednáška
poster
Adresa: (ulice, PSý, mČsto): .........................................
.......................................................................................
.......................................................................................
Spojení: (e-mail, telefon, fax): ........................................
.......................................................................................
Požadavek na techniku pĜi pĜednášce (diaprojektor, zpČtný projektor, poþítaþový
projektor): ......................................................................
.......................................................................................
Mám zájem publikovat pĜíspČvek v konferenþním sborníku:
..........................
podpis
20
PěIHLÁŠKA UBYTOVÁNÍ A STRAVOVÁNÍ
PĜihlášku ubytování a stravování je nutné vrátit organizaþnímu výboru do 15. þervna
2004.
VyplĖujte þitelnČ!
Studentská kolej
JednolĤžkový pokoj s pĜíslušenstvím
DvoulĤžkový pokoj s pĜíslušenstvím
(cena 615,- Kþ/noc)
(cena 415,- Kþ/osoba/noc)
Noc z 12.9. na 13.9.2004
Noc z 13.9. na 14.9.2004
Noc z 14.9. na 15.9.2004
Noc z 15.9. na 16.9.2004
Noc z 16.9. na 17.9.2004
DvoulĤžkový pokoj si pĜeji obývat s ...............................
Mám zájem o snídani: (cena 70,- Kþ)
13.9.2004
14.9.2004
15.9.2004
16.9.2004
17.9.2004
Mám zájem o obČdy v menze, Albertov, Praha 2 (cena cca 90,- Kþ):
13.9.2004
14.9.2004
15.9.2004 je zajištČn obČd mezi exkurzemi v cenČ poplatku
16.9.2004
17.9.2004
................................................
podpis
21