질석은 높은 보수력과 여타 무기용토와 비교되지않을 만큼 특이하게 높은 양이온 교환용량(CEC,보비력)을 가진 재료임.


그래서 질석은 어떻게 그런 CEC를 가질수 있게 된걸까?


먼저 질석이 만들어지기 전 모암은 어떤모습인지 살펴보자.




7ded8076b58268f63fe7e9e158db343adf10748aefe2de79d54e9714


금운모 원석


17) Micas and Clays

The sheet silicates

www.youtube.com



운모류 광석에 대한 자세한 소개는 영상으로 대체한다.


큰 특징으로 층상(겹겹이 쌓인)구조의 규산염기반 광물로 활용성이 높아 여러곳에 활용된다는것


이 겹겹이 쌓인 판들이 지표로 올라와 열수(뜨거운물)에 의해 풍화가 일어나기 시작한다.


여기서 물의 수소이온이 운모에 붙어있던 칼륨이온들을 떼어내기 시작함.


층을 접착제처럼 연결해주던 칼륨이온이 빠져나가 층들끼리 결합력이 약해진다.



7889f40dcdc21af560bb85ec1b84136fcb5c12731496c78ce77ade0fa25c36b50ff1fcd69f747d7635b984c919072b07ec301effb26d3a961cf98b4eaba70e0e1a497e5d0840b6f92afab3a22b180a6d1228f8cc691e7167058222b1b2f484e0f70e60dde37047b1ead747e0682e47a134d5d024df283b3d8078e57469cb329d515ddb61de55569b9ce248615c8e37cb25f8c7e0d309064e6a09b5bec61d5da8a3fa1df9e18b


운모가 풍화로인해 결합력이 약해진 모습


2eafc522e0ed2ea37cb2dfb603dd2d2989c34b3a95de50e5d70e5191e4ddfa6ea51864e153


열을 가하기 전 질석의 원형


https://www.youtube.com/watch?v=R2UeCzjnyKQ&t=1s


Sunsilicates - Exfoliation of vermiculite

Sunsilicates - Exfoliation of vermiculite video

www.youtube.com


열을 가해 질석이 팽창하는 모습의 영상.


24b0d774a88376b660b8f68b12d21a1d8da0e01139e5


비로소 팽창한 질석


이 풍화된 운모원석에 열을 가하게 되면 비로소 우리가 사용하는 질석이 만들어진다.


질석은 층층이 부풀어 아코디언같은 모양을 하고있어 사이사이 물을 잘 머금기 때문에 보수력이 높다.


거기에 풍화과정 중 칼륨이온이 빠져나간 자리에 다른 양이온들을 채울수 있게 됨. 질석이 CEC가 높은 이유가 바로 그것.


또 원래 칼륨이 빠져나간 자리였기 때문에 공간에 모양이 딱 맞는 칼륨은 구멍에 끼여 더 강하게 붙잡힌다. 이것을 토양학에선 질석의 칼륨고정이라고 부름.


높은 CEC 덕분에 양이온 양분 뿐만 아니라 식물이 양분흡수를 위해 뿌리에서 근산을 분비하면서 나오는 수소이온들을 많은 양이온 공간을 가진 질석이 안정적으로 받아주기도 한다.


0eb5d132c2e20ce647b2d7b21391766dc5376333bef5c5a22042cb616d08b7e038a6a17f60e3c00d09643de6846686d4b778bba0106cffabaca67c395b195d05



1ea9c233e6c62db46bf2d9b35b83696c5b3193778d029a525c86108abcffd3f87efa58a00d432bf5c55b620b352237a1dcae0fe03fac7e90e4e6d1061ba288241dcb41ea6bf048ca90eeb9fd4f74958529e32ebf7e7028eb75a36fb847e7


질석의 구조를 입체로 보여주는 도해



0ab8dd2febdb07816bb1d3a717c52139d1507a25010e3c679630a26946a0d50f68bcaddac09d6303e0d51d9501da31aca6c76134aac2a530


표에서 수화양이온 그림표현이 애매해서 그림 추가함.



표를 간략하게 설명하자면 T층(규소 껍데기층) O층(알루미늄,마그네슘,철이 산소와 수산화 이온에 둘러싸인 내부층)이 각 판을 이루고 층간을 만듬.

이것은 물리적인 층이 아닌 원자배열이 층을 이루는것. 질석은 원자배열 자체도 층상구조고 눈으로 보는 암석의 물리적인 구조도 층상구조이다.


층과 층사이에는 양이온이 수화된 형태로 있기때문에 물분자들을 잘 붙잡는 구조가 만들어진다(친수성). 아코디언같은 물리적 구조와 더불어 원자배열 자체도 물을 잘 붙잡을 수 있게 생김.


간단하게 정리하자면


모암이였던 운모가 풍화를 거치면서 질석으로 변성되고, 수소이온에 의해 탈락된 칼륨이온의 빈자리(수화된 마그네슘이 대체)덕분에 질석은 높은 보비력을 갖게된다.