Kil
Kil, kil mineralleri içeren ince taneli bir tür doğal toprak malzemesidir. Killer, kil parçacıklarını çevreleyen moleküler su filmi nedeniyle ıslakken plastiklik kazanır, ancak kuruduktan veya fırınlandıktan sonra sert, kırılgan ve plastik olmayan bir hale gelir. Saf kil minerallerinin çoğu beyaz veya açık renklidir, ancak doğal killer, az miktarda demir oksitten kaynaklanan kırmızımsı veya kahverengimsi bir renk gibi safsızlıklardan kaynaklanan çeşitli renkler gösterir. ⓘ
Kil bilinen en eski seramik malzemedir. Tarih öncesi insanlar kilin yararlı özelliklerini keşfetmiş ve onu çanak çömlek yapımında kullanmışlardır. En eski çanak çömlek parçalarından bazıları M.Ö. 14.000 yıllarına tarihlenmektedir ve kil tabletler bilinen ilk yazı aracıdır. Kil, kağıt yapımı, çimento üretimi ve kimyasal filtreleme gibi birçok modern endüstriyel işlemde kullanılmaktadır. Dünya nüfusunun yarısı ile üçte ikisi, taşıyıcı yapısının önemli bir parçası olarak genellikle tuğlaya dönüştürülmüş kilden yapılmış binalarda yaşamakta veya çalışmaktadır. ⓘ
Kil çok yaygın bir maddedir. Büyük ölçüde kilden oluşan şeyl, en yaygın tortul kayadır. Doğal olarak oluşan birçok tortu hem silt hem de kil içermesine rağmen, killer boyut ve mineralojideki farklılıklarla diğer ince taneli topraklardan ayrılır. Kil mineralleri içermeyen ince taneli topraklar olan siltler, killerden daha büyük parçacık boyutlarına sahip olma eğilimindedir. Kum, silt ve %40'tan az kil karışımlarına balçık denir. Suyu emdiklerinde hacim olarak kolayca genişleyen kil mineralleri olan şişen killer (ekspansif kil) bakımından yüksek topraklar, inşaat mühendisliğinde büyük bir zorluktur. ⓘ
Kil doğada bol miktarda bulunan bir malzemedir. Fakat saf kil bulmak oldukça zordur. Kilin içerisinde en çok kalker, silis, mika, demir oksit mineralleri bulunur. İllit, kaolinit, montmorillonit ve diğer killer diye 4 ana grup kil vardır. Genellikle 0,002 mm'den daha küçük taneli malzemeye kil adı verilmektedir. Kil sarımtırak, kırmızımtırak, esmer gibi renklerde bulunur. Bu özelliğini bileşiminde bulunan yanıcı maddeler verir. Kilin yapısı itibarıyla su çekme özelliği vardır. Bu nedenle kil daima nemlidir. Kili meydana getiren maddeler sulu alüminyum silikatlerdir. m Al2O3 , n SiO2 , p H2O genel kimyasal bileşim formülü ile ifade edilen kil, çok saf olduğu zaman hidrate Alümin Silikat (kaolinit) adını alır. Kaolinit'in kimyasal formülü, Al2O3 .2SiO2. 2H2O dur. ⓘ
Mülkler
Kilin belirleyici mekanik özelliği, ıslakken plastik olması ve kurutulduğunda veya fırınlandığında sertleşme kabiliyetidir. Killer, oldukça plastik oldukları geniş bir su içeriği aralığı gösterirler; kilin kalıplanabilecek kadar nemli olduğu minimum su içeriğinden (plastik limit olarak adlandırılır), kalıplanmış kilin şeklini koruyabilecek kadar kuru olduğu maksimum su içeriğine (sıvı limit olarak adlandırılır) kadar. Kaolinit kilinin plastik limiti yaklaşık %36 ila %40, sıvı limiti ise yaklaşık %58 ila %72 arasında değişir. Yüksek kaliteli kil aynı zamanda, bir kil örneğini düz bir şekilde yuvarlamak için gereken mekanik iş miktarıyla ölçüldüğü gibi serttir. Sertliği yüksek derecede iç kohezyonu yansıtır. ⓘ
Kil, kendisine plastisitesini veren yüksek miktarda kil minerali içerir. Kil mineralleri, oksijen ve hidroksit iyonlarını birbirine bağlayarak küçük, ince plakalar halinde bağlanmış alüminyum ve silikon iyonlarından oluşan sulu alüminyum filosilikat mineralleridir. Bu plakalar sert ancak esnektir ve nemli kilde birbirlerine yapışırlar. Ortaya çıkan agregalar kile, onu plastik yapan kohezyonu verir. Kaolinit kilinde, plakalar arasındaki bağ, plakaları birbirine hidrojenle bağlayan su moleküllerinden oluşan bir film tarafından sağlanır. Bu bağlar, kil kalıplanırken plakaların birbiri üzerinden kaymasına izin verecek kadar zayıftır, ancak plakaları yerinde tutacak ve kalıplanan kilin kalıplandıktan sonra şeklini korumasına izin verecek kadar güçlüdür. Kil kurutulduğunda, su moleküllerinin çoğu uzaklaştırılır ve plakalar doğrudan birbirlerine hidrojenle bağlanır, böylece kurutulmuş kil sert ama yine de kırılgandır. Kil tekrar nemlendirilirse, bir kez daha plastik hale gelecektir. Kil, çanak çömlek aşamasına kadar pişirildiğinde, bir dehidrasyon reaksiyonu kilden ilave suyu uzaklaştırarak kil plakalarının daha güçlü kovalent bağlarla birbirlerine geri döndürülemez şekilde yapışmasına neden olur ve bu da malzemeyi güçlendirir. Kil minerali kaolinit, tekrar nemlendirildiğinde sert ve katı kalan kil olmayan bir malzemeye, metakaoline dönüşür. Stoneware ve porselen aşamaları boyunca daha fazla fırınlama, metakaolini mullit gibi daha güçlü minerallere yeniden kristalleştirir. ⓘ
Kil partiküllerinin küçük boyutu ve plaka formu kil minerallerine yüksek bir yüzey alanı kazandırır. Bazı kil minerallerinde plakalar, sodyum, potasyum veya kalsiyum gibi pozitif iyonlardan (katyonlar) oluşan bir çevre tabakası tarafından dengelenen negatif bir elektrik yükü taşır. Kil, diğer katyonları içeren bir çözelti ile karıştırılırsa, bunlar kil parçacıklarının etrafındaki tabakadaki katyonlarla yer değiştirebilir, bu da killere iyon değişimi için yüksek bir kapasite verir. Potasyum ve amonyum gibi besin katyonlarını tutma kapasiteleri de dahil olmak üzere kil minerallerinin kimyası, toprak verimliliği için önemlidir. ⓘ
Kil, tortul kayaların yaygın bir bileşenidir. Şeyl büyük ölçüde kilden oluşur ve tortul kayaçlar arasında en yaygın olanıdır. Bununla birlikte, kil yataklarının çoğu saf değildir. Doğal olarak oluşan birçok tortu hem silt hem de kil içerir. Killer, boyut ve mineralojideki farklılıklarla diğer ince taneli topraklardan ayrılır. Kil mineralleri içermeyen ince taneli topraklar olan siltler, killerden daha büyük parçacık boyutlarına sahip olma eğilimindedir. Bununla birlikte, parçacık boyutu ve diğer fiziksel özelliklerde bir miktar örtüşme vardır. Silt ve kil arasındaki ayrım disipline göre değişir. Jeologlar ve toprak bilimciler genellikle ayrımın 2 μm parçacık boyutunda (killer siltlerden daha incedir) gerçekleştiğini düşünürken, sedimantologlar genellikle 4-5 μm, kolloid kimyacılar ise 1 μm kullanır. Geoteknik mühendisleri, toprağın Atterberg limitleri ile ölçülen plastisite özelliklerine dayanarak siltler ve killer arasında ayrım yapar. ISO 14688 kil partiküllerini 2 μm'den küçük, silt partiküllerini ise daha büyük olarak derecelendirir. Kum, silt ve %40'tan az kilden oluşan karışımlara balçık denir. ⓘ
Bazı kil mineralleri (simektit gibi) şişen kil mineralleri olarak tanımlanır, çünkü su alma kapasiteleri yüksektir ve bunu yaptıklarında hacimleri büyük ölçüde artar. Kuruduklarında, orijinal hacimlerine geri büzülürler. Bu durum kil yataklarında çamur çatlakları veya "patlamış mısır" dokusu gibi ayırt edici dokular oluşturur. Şişen kil mineralleri (bentonit gibi) içeren topraklar inşaat mühendisliği için önemli bir zorluk teşkil eder, çünkü şişen kil binaların temellerini kırabilir ve yol yataklarını bozabilir. ⓘ
Kil, düşük ısı derecesinde bir etüve konulursa sertleşir; önce serbest haldeki suyunu, daha sonra da emdiği suyun önemli bir kısmını kaybederek gittikçe artan bir rötre yapmaya başlar. Etüvün ısı derecesi 200 °C'yi geçmezse bu olay geriye dönüşebilir. Bu durumda kil soğuduğu zaman öğütülerek pudra haline getirilerek su ile yoğurulursa plastisite gösterebilir. ⓘ
Oluşum
Kil mineralleri en yaygın olarak silikat içeren kayaların uzun süreli kimyasal ayrışması sonucu oluşur. Yerel olarak hidrotermal aktiviteden de oluşabilirler. Kimyasal ayrışma büyük ölçüde, yağmur suyunda çözünen veya bitki kökleri tarafından salınan düşük karbonik asit konsantrasyonları nedeniyle asit hidrolizi ile gerçekleşir. Asit, alüminyum ve oksijen arasındaki bağları kırarak diğer metal iyonlarını ve silikayı (ortosilik asit jeli olarak) serbest bırakır). ⓘ
Oluşan kil mineralleri kaynak kayanın bileşimine ve iklime bağlıdır. Sıcak iklimlerde granit gibi feldispat bakımından zengin kayaların asitle ayrışması kaolin üretme eğilimindedir. Aynı tür kayanın alkali koşullar altında ayrışması illit üretir. Smektit, alkali koşullar altında magmatik kayanın ayrışmasıyla oluşurken, gibsit diğer kil minerallerinin yoğun ayrışmasıyla oluşur. ⓘ
İki tür kil yatağı vardır: birincil ve ikincil. Birincil killer toprakta kalıntı birikintiler olarak oluşur ve oluşum yerinde kalır. İkincil killer, orijinal yerlerinden su erozyonu ile taşınan ve yeni bir tortul yatakta biriken killerdir. İkincil kil yatakları tipik olarak büyük göller ve deniz havzaları gibi çok düşük enerjili çökelme ortamlarıyla ilişkilidir. ⓘ
Çeşitler
Killerin ana grupları kaolinit, montmorillonit-smektit ve illiti içerir. Klorit, vermikülit, talk ve pirofillit de bazen kil mineralleri olarak sınıflandırılır. Bu kategorilerde yaklaşık 30 farklı "saf" kil türü vardır, ancak çoğu "doğal" kil yatağı, diğer ayrışmış minerallerle birlikte bu farklı türlerin karışımlarıdır. Killerdeki kil mineralleri, kimyasal veya fiziksel testlerden ziyade X-ışını kırınımı kullanılarak en kolay şekilde tanımlanır. ⓘ
Varve (veya varved clay), bu katmanların mevsimsel olarak birikmesiyle oluşan ve erozyon ve organik içerikteki farklılıklarla işaretlenen görünür yıllık katmanlara sahip kildir. Bu tür tortular eski buzul göllerinde yaygındır. İnce tortular, bu buzul gölü havzalarının kıyı şeridinden uzaktaki sakin sularına verildiğinde, göl yatağına yerleşirler. Ortaya çıkan mevsimsel katmanlaşma, kil tortu bantlarının eşit dağılımında korunur. ⓘ
Hızlı kil, Norveç, Kuzey Amerika, Kuzey İrlanda ve İsveç'in buzullaşmış arazilerine özgü benzersiz bir deniz kili türüdür. Oldukça hassas bir kildir, sıvılaşmaya yatkındır ve birçok ölümcül toprak kaymasında rol oynamıştır. ⓘ
Kullanım Alanları
.JPG)
Modelleme kili sanatta ve el sanatlarında heykel yapmak için kullanılır. Killer, hem faydacı hem de dekoratif çanak çömlek yapımında ve tuğla, duvar ve yer karoları gibi inşaat ürünlerinde kullanılır. Farklı kil türleri, farklı mineraller ve fırınlama koşulları ile kullanıldığında, toprak, taş ve porselen üretmek için kullanılır. Tarih öncesi insanlar kilin yararlı özelliklerini keşfetmiştir. Bulunan en eski çanak çömlek parçalarından bazıları Japonya'nın orta Honshu bölgesindendir. Bunlar Jōmon kültürüyle ilişkilendirilmiş ve bulunan kalıntılar yaklaşık MÖ 14.000 yılına tarihlendirilmiştir. Pişirme kapları, sanat objeleri, çanak çömlekler, pipolar ve hatta okarina gibi müzik aletlerinin hepsi pişirilmeden önce kilden şekillendirilebilir. ⓘ
Kil tabletler bilinen ilk yazı aracıdır. Kâtipler, stylus adı verilen kör bir kamış kullanarak çivi yazısı ile yazıyorlardı. Amaca yönelik kil toplar sapan mühimmatı olarak kullanılmıştır. Kil, kağıt yapımı, çimento üretimi ve kimyasal filtreleme gibi birçok endüstriyel işlemde kullanılmaktadır. Bentonit kili, kum döküm üretiminde kalıp bağlayıcı olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. ⓘ
Tıp
Kilin ilaç olarak geleneksel kullanımı tarih öncesi çağlara kadar uzanmaktadır. Mide rahatsızlığını yatıştırmak için kullanılan Ermeni bole buna bir örnektir. Papağan ve domuz gibi bazı hayvanlar da benzer nedenlerle kil yutmaktadır. Kaolin kili ve attapulgit ishal önleyici ilaçlar olarak kullanılmıştır. ⓘ
İnşaat
.jpg)
Balçığın belirleyici bileşeni olan kil, taş gibi diğer eski, doğal olarak oluşan jeolojik malzemeler ve ahşap gibi organik malzemelerle birlikte Dünya'daki en eski yapı malzemelerinden biridir. Dünya nüfusunun yarısı ile üçte ikisi, hem geleneksel toplumlarda hem de gelişmiş ülkelerde, hala taşıyıcı yapının temel bir parçası olarak kilden yapılmış, genellikle tuğla şeklinde pişirilmiş binalarda yaşamakta veya çalışmaktadır. Aynı zamanda pek çok doğal yapı tekniğinin de ana bileşenlerinden biri olan kil, kerpiç, koçan, kerpiç odunu ve dal örgü, kil sıva, kil sıva kılıfı, kil zemin, kil boya ve seramik yapı malzemesi gibi yapı ve yapı elemanlarının oluşturulmasında kullanılmaktadır. Kil, tuğla bacalarda ve sudan korunan taş duvarlarda harç olarak kullanılmıştır. ⓘ
Cevher işleme atıklarına boşaltılacağı tahmin edilen kil mineralleri kütlesi milyonlarca tonu bulmaktadır. Endişe verici bir şekilde, makro ve mikro bileşenler tehlikeli olmayan konsantrasyonlarda bulunduğunda, teknojenik çökeltiler geleneksel bertaraflarının ötesinde yeniden kullanım ve değerlendirme olanakları sunmasına rağmen, atıkların çevresel yönetimi için daha az çaba sarf edilmektedir. Saponit, genellikle haksız bir şekilde kötü muameleye maruz kalan atık bileşeninin açıklayıcı bir örneğidir. Elektrokimyasal ayrıştırma, yüksek smektit grubu mineral konsantrasyonlarına, daha düşük mineral partikül boyutuna, daha kompakt yapıya ve daha büyük yüzey alanına sahip modifiye saponit içeren ürünlerin elde edilmesine yardımcı olur. Bu özellikler, saponit içeren ürünlerden yüksek kaliteli seramikler ve ağır metal sorbentleri üretimi için olanaklar sağlar. Ayrıca, seramik hammaddesinin hazırlanması sırasında kuyruk öğütme işlemi gerçekleşir; reaksiyon için ince partiküller gerektiğinden, bu atığın yeniden işlenmesi, kil hamurunun nötralize edici bir ajan olarak kullanılması açısından büyük önem taşımaktadır. Alkali kil bulamacı ile Histosol deasidifikasyonu üzerine yapılan deneyler, eklenen posanın %30'unda ortalama pH seviyesi 7.1 olan nötralizasyona ulaşıldığını göstermiş ve çok yıllık otların bulunduğu bir deney sahası tekniğin etkinliğini kanıtlamıştır. ⓘ
Suya karşı nispeten geçirimsiz olan kil, barajların çekirdekleri gibi doğal sızdırmazlığa ihtiyaç duyulan yerlerde veya atık depolama sahalarında toksik sızıntıya karşı bir bariyer olarak da kullanılmaktadır (atık depolama sahasının kaplanması, tercihen jeotekstillerle birlikte). 21. yüzyılın başlarında yapılan çalışmalar, atık sulardan ağır metallerin uzaklaştırılması ve havanın temizlenmesi gibi çeşitli uygulamalarda kilin emme kapasitelerini araştırmıştır. ⓘ
Kilin özellikleri
Kil sarımtırak, kırmızımtırak, esmer gibi renklerde bulunur. Bu özelliğini bileşiminde bulunan yanıcı maddeler verir. Kilin yapısı itibarıyla su çekme özelliği vardır ve plastisite, kohezyon, renk, rötre özellikleridir. ⓘ
Plastisite teorisi
Ezilmiş kile uygun miktarda su karıştırıldığı zaman işlenebilme ve şekillendirme özelliği kolaylaşır. Böylece kil kolayca şekil alır. Örneğin, un su ile karıştırıldığı zaman işlenebilir ve şekillendirilebilir. Buna karşılık kum, su ile karıştırıldığı zaman herhangi bir plastik özellik kazanamaz. Kilin plastisite özelliği kazanabilmesi için muhakkak surette su ile karıştırılması gereklidir. Su dışında hiçbir madde kile plastisite özelliği kazandırmaz. Bu konuda yapılmış deneylerde birçok sıvı (alkol, gaz, terebentin, amonyak, aseton vb.) kullanılmışsa da hiçbirisi ile bu özellik elde edilmemiştir. ⓘ
Kohezyon
Bu özellik kil hamuruna kuruduğu zaman kendisine verilmiş olan şekli muhafaza etme kabiliyeti sağlar. Örneğin kum bu özelliğe sahip olmadığı için su ile ıslandıktan sonra kurumaya terk edildiği zaman küçük bir darbe ile kendi kendine dağılır. Kilin kohezyona sahip olabilmesi için mutlaka su ile yoğurulması gereklidir. Su dışında kalan diğer sıvılarla kil kohezyon kazanmaz. ⓘ
Renk
Killer metal oksitlerle karışık bir şekilde bulunduklarından doğal olarak renklenmiş durumdadırlar. Ayrıca organik maddeler de ihtiva eder. Kilin saf olması halinde rengi beyaz olur ve kaolen adını alır. Bunun ötesinde killerin renkleri sarı, pembe, kırmızımsı, mavimsi gri, yeşil ve siyahımsı olabilir. Kilin rengi içinde bulunan maddeler hakkında fikir vermektedir. ⓘ
- Kilde limonit bulunması halinde rengi esmerdir.
- Kilde demir peroksit bulunması halinde rengi kırmızıdır.
- Kilde manganez dioksit bulunması halinde rengi siyahtır.
- Kilde organik maddeler bulunması halinde menekşe rengindedir. ⓘ
Bununla beraber, kilin pişmeden evvelki rengi piştikten sonra da aynı renkte kalacağını göstermez. Çünkü oksitlerin yüksek ısı derecelerinde renkleri değişir. ⓘ
Dermatolojide Kil
Kille temizlenen saçlar, saç dökülmelerine karşı korunmuş olur. Kil, ölü derinin vücuttan uzaklaştırılmasını sağlar. ⓘ