CIENCIA DE LA ARCILLA COLOIDAL (BENTONITA) INTRODUCCIÓN Los minerales de arcilla se distinguen de otros materiales coloidales por la forma altamente anisométrica y frecuentemente irregular de la partícula, la amplia distribución de tamaño de partícula, los diferentes tipos de cargas (cargas permanentes en las caras, cargas dependientes del pH en los bordes), la heterogeneidad de la capa (CEC), la desarticulación (en el caso de las esmectitas), la flexibilidad de las capas y los diferentes modos de agregación PARTÍCULAS MINERALES DE ARCILLA ESTRUCTURAS DE PARTÍCULAS Y AGREGADOS Las partículas minerales de arcilla, en particular las de las esmectitas, nunca son cristales en sentido estricto . Muchos cristógrafos están consternados por las partículas de arcilla que los científicos llaman a menudo «cristales». De hecho, un "cristal" de esmectita es más equivalente a un ensamblaje de capas de silicato que a un cristal verdadero. Las partículas de montmorillonita que se ven en el microscopio electrónico nunca tienen la forma regular de cristales reales, pero parecen papel rasgado en pedazos irregulares. Vali y Koos (1986) publicaron imágenes instructivas de partículas de esmectita. El núcleo de las partículas está rodeado por capas de silicato desordenadas y dobladas con bordes deshilachados. Las capas o partículas finas de unas pocas capas sobresalen de los paquetes y envuelven poros en forma de cuña. Las partículas revelan muchos puntos de contactos débiles entre las pilas de las capas. Una vista esquemática de las partículas de montmorillonita. CARPAS DE CAPA Y BORDE Las atracciones electrostáticas entre las capas y los cationes de la intercapa aumentan el orden de apilamiento en minerales más altamente cargados de la arcilla 2:1. Los dominios con capas igualmente espaciadas se vuelven más gruesas y la influencia de los defectos en la forma y posición de las (001) reflexiones disminuye. En la fórmula general para 2:1 minerales de arcilla, la carga media de las capas de silicato está indicada por (x + y) por unidad de fórmula. La célula de la unidad del enrejado mineral de la arcilla contiene dos unidades de la fórmula (si, al) 4O10 y tiene las dimensiones a y b i el plano de la capa. La densidad de la carga superficial (de), expresada como C/m2, es dada por Donde 1,602 x 10^(–19) C es la carga elemental de un electrón. Las densidades de carga superficial típicas figuran en la tabla 5,1. La carga media de la capa de montmorillonites varía entre 0,2 y 0,4 EQ/Unit de la fórmula (si, al) 4O10, pero la mayoría de los montmorillonites tienen cargas de la capa alrededor de 0,3 EQ/la unidad de fórmula Co que responde a una densidad de carga superficial de 0,10 C/m2 Tabla: Carga de la capa (x + y), densidad de la carga superficial y área equivalente * CA de los minerales de la arcilla DISPERSIONES COLOIDALES Una característica excepcional de partículas dispersadas del montmorillonita es delaminación en capas individuales del silicato o los paquetes finos de ellos cuando los cationes intercambiables son cationes del álcali, preferencial Li + y na +, y la concentración de la sal es suficientemente pequeño. Este estado se denomina a veces 'Hinchazón osmótica' por los científicos de arcilla. La distancia interparticular media (obtenida a partir de la dispersión de ángulo pequeño) responde a la adición de sales de sodio en una disminución casi lineal. Disarticulación (delaminación) de partículas de esmectita alcalina en dispersiones acuosas. DISPERSION DE CAOLINES La anchura de las partículas de caolinita varía de aproximadamente 0,1 a 20 mm. El contenido de minerales auxiliares (feldespatos, cuarzo, mica, esmectitas) en los caolines varía con el tamaño de partícula. A menudo se puede obtener caolinita pura a partir de caolines seleccionando las fracciones de tamaño de partícula apropiadas. En fracciones de 0,1 mm, las esmectitas se enriquecen; En fracciones> 1 mm, cuarzo, feldespatos y micas abundan (Jepson, 1984). Sin embargo, la variación de la composición con el tamaño de partícula depende del depósito, y la caolinita pura no se puede obtener en ningún caso por fraccionamiento. DISPERSIONES DE SMECTITAS Y VERMICULITAS Las partículas de esmectita pueden ser tan grandes como 2 mm y tan pequeñas como 0,1 mm, con tamaños medios de aproximadamente 0,5 mm (Grim y Gu Üven, 1978, Odom, 1984). La morfologıa de las partıculas individuales varıa desde platy a forma de lath; Algunos son incluso fibrosos pero sobre todo las partículas son de forma irregular. Los agregados pueden ser compactos, foliados o reticular Deslaminación de partículas de capa mixta. Diferentes tipos de partículas fundamentales se forman dependiendo de la variación de la densidad de cationes entre capas, es decir, la distribución de carga. (A) Carga de capa media baja: las partículas se dividen (flechas) entre las capas de carga baja y las capas de carga baja y más alta (punteadas), pero no entre las capas de alta carga. (B) Carga de la capa media más alta: las partículas se dividen sólo entre las capas de carga baja. CONCLUSIONES La característica más importante de las arcillas es la delaminación la cual es fundamental para la propiedad moldeable que tiene la arcilla al contacto con el agua.
