Arcillas
Páginas: 22 (5426 palabras)
Publicado: 12 de diciembre de 2012
LAS ARCILLAS
1. Definición 2. Composición 3. Estructura 4. Propiedades físico-químicas 5. Grupos de minerales de la arcilla 6. Proceso de formación 7. Extracción y procesado 8. Arcillas industriales 9. Aplicaciones 10. Bibliografía de interés
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1. DEFINICIÓN
El término arcilla puede tener dos significados relacionados pero distintos. En mineralogía, se denomina arcillaa todos aquellos minerales de sílice coloidales, es decir, con un tamaño de grano inferior a 2 µm (0,002 mm).
Granulometría Partícula Arcillas Limos Arenas Gravas Cantos rodados Bloques Tamaño (mm) < 0,002 0,002 – 0,06 0,06 – 2 2 – 60 60 – 250 > 250
Tabla 1. Tipos de minerales del sedimento atendiendo a su tamaño (granulometría).
Desde un punto de vista geológico, es una rocasedimentaria blanda y sin laminado aparente, compuesta por materiales arcillosos provenientes de la alteración de rocas cristalinas. Presenta afinidad por el agua, volviéndose plástica cuando se hidrata, pero es impermeable. Al secarse, disminuye su volumen y aumenta su dureza.
Al proceder de la descomposición de rocas cristalinas con feldespatos, en un proceso natural que tarda decenas de miles de años,son constituyentes esenciales de la mayoría de los suelos.
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2. COMPOSICIÓN
Las arcillas están incluidas en la clase mineral de los silicatos, todos ellos formados por una estructura básica de silicio y oxígeno. Representan el 25% de los minerales conocidos y son los componentes principales de las rocas ígneas (el 90% de la corteza terrestre). Los elementos químicos másabundantes en los silicatos, además de silicio y oxígeno, son aluminio, hierro, calcio, sodio y magnesio. Las arcillas son, en concreto, silicatos de alúmina hidratados originados por hidrólisis de los feldespatos, cuya fórmula genérica es Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O (caolinita). Los aniones O2- y OH- forman la estructura básica de las arcillas al disponerse en planos apilables. En los huecos de estaestructura es donde se sitúan los diferentes cationes, de tamaño mucho menor. La coordinación de cada catión está determinada por su radio iónico, de modo que: • Si4+ ocupa huecos de coordinación tetraédrica. • Al3+ puede ocupar huecos octaédricos o sustituir al silicio en coordinación tetraédrica. • Mg2+, Fe2+ y Fe3+ ocupan huecos de coordinación octaédrica. • K+, Na+ y Ca2+ se disponen en el espacioexistente entre los planos de aniones. Esta composición química puede sufrir variaciones al sustituirse unos iones por otros, lo que da lugar a los diferentes minerales de la arcilla.
Figura 1 - Estructura microscópica de moscovita y biotita, dos tipos de rocas arcilosas.
En la fracción textural arcillosa de un suelo se pueden encontrar componentes minerales plásticos como el caolín y laarcilla y, no plásticos o antiplásticos, como el cuarzo, la arena o la pegmatita. Además, puede haber partículas no minerales, es decir, materia orgánica.
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3. ESTRUCTURA DE LAS ARCILLAS
La unidad estructural fundamental de todos los silicatos es un tetraedro regular con un ión oxígeno en cada uno de sus vértices, rodeando al ión silicio situado en el centro del tetraedro;conocido como ión silicato (SiO4)4-. El silicio central puede estar sustituido en parte por cationes Al3+ o Fe3+; y más raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn.
Figura 2. Tres maneras de dibujar el silicio tetraédrico: a) a la izquierda, un modelo compuesto de bola y palo, muestra el catión silicio en color anarajando, rodeado de 4 aniones de oxígeno en azul; b) al centro, un modelo que llena elespacio; c) a la derecha, un esbozo geométrico.
El enlace que une los oxígenos y el ión central es mitad iónico y mitad covalente, ya que además de existir atracción electrostática se comparten electrones. Varios iones silicato pueden compartir oxígenos de los vértices y unirse entre sí, formando distintos tipos de estructuras más complejas que dan lugar a las diferentes clases de silicatos....
1. Definición 2. Composición 3. Estructura 4. Propiedades físico-químicas 5. Grupos de minerales de la arcilla 6. Proceso de formación 7. Extracción y procesado 8. Arcillas industriales 9. Aplicaciones 10. Bibliografía de interés
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1. DEFINICIÓN
El término arcilla puede tener dos significados relacionados pero distintos. En mineralogía, se denomina arcillaa todos aquellos minerales de sílice coloidales, es decir, con un tamaño de grano inferior a 2 µm (0,002 mm).
Granulometría Partícula Arcillas Limos Arenas Gravas Cantos rodados Bloques Tamaño (mm) < 0,002 0,002 – 0,06 0,06 – 2 2 – 60 60 – 250 > 250
Tabla 1. Tipos de minerales del sedimento atendiendo a su tamaño (granulometría).
Desde un punto de vista geológico, es una rocasedimentaria blanda y sin laminado aparente, compuesta por materiales arcillosos provenientes de la alteración de rocas cristalinas. Presenta afinidad por el agua, volviéndose plástica cuando se hidrata, pero es impermeable. Al secarse, disminuye su volumen y aumenta su dureza.
Al proceder de la descomposición de rocas cristalinas con feldespatos, en un proceso natural que tarda decenas de miles de años,son constituyentes esenciales de la mayoría de los suelos.
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2. COMPOSICIÓN
Las arcillas están incluidas en la clase mineral de los silicatos, todos ellos formados por una estructura básica de silicio y oxígeno. Representan el 25% de los minerales conocidos y son los componentes principales de las rocas ígneas (el 90% de la corteza terrestre). Los elementos químicos másabundantes en los silicatos, además de silicio y oxígeno, son aluminio, hierro, calcio, sodio y magnesio. Las arcillas son, en concreto, silicatos de alúmina hidratados originados por hidrólisis de los feldespatos, cuya fórmula genérica es Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O (caolinita). Los aniones O2- y OH- forman la estructura básica de las arcillas al disponerse en planos apilables. En los huecos de estaestructura es donde se sitúan los diferentes cationes, de tamaño mucho menor. La coordinación de cada catión está determinada por su radio iónico, de modo que: • Si4+ ocupa huecos de coordinación tetraédrica. • Al3+ puede ocupar huecos octaédricos o sustituir al silicio en coordinación tetraédrica. • Mg2+, Fe2+ y Fe3+ ocupan huecos de coordinación octaédrica. • K+, Na+ y Ca2+ se disponen en el espacioexistente entre los planos de aniones. Esta composición química puede sufrir variaciones al sustituirse unos iones por otros, lo que da lugar a los diferentes minerales de la arcilla.
Figura 1 - Estructura microscópica de moscovita y biotita, dos tipos de rocas arcilosas.
En la fracción textural arcillosa de un suelo se pueden encontrar componentes minerales plásticos como el caolín y laarcilla y, no plásticos o antiplásticos, como el cuarzo, la arena o la pegmatita. Además, puede haber partículas no minerales, es decir, materia orgánica.
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3. ESTRUCTURA DE LAS ARCILLAS
La unidad estructural fundamental de todos los silicatos es un tetraedro regular con un ión oxígeno en cada uno de sus vértices, rodeando al ión silicio situado en el centro del tetraedro;conocido como ión silicato (SiO4)4-. El silicio central puede estar sustituido en parte por cationes Al3+ o Fe3+; y más raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn.
Figura 2. Tres maneras de dibujar el silicio tetraédrico: a) a la izquierda, un modelo compuesto de bola y palo, muestra el catión silicio en color anarajando, rodeado de 4 aniones de oxígeno en azul; b) al centro, un modelo que llena elespacio; c) a la derecha, un esbozo geométrico.
El enlace que une los oxígenos y el ión central es mitad iónico y mitad covalente, ya que además de existir atracción electrostática se comparten electrones. Varios iones silicato pueden compartir oxígenos de los vértices y unirse entre sí, formando distintos tipos de estructuras más complejas que dan lugar a las diferentes clases de silicatos....
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