minerales

Indice
1. Introducción
2. Sistema Arcilla - Agua
3. Adsorcion
4. Area Superficial
5. Capacidad De Intercambio Cationico - CIC
6. Referencias

1. Introducción

Los minerales arcillosos presentan un tamaño reducido de partícula, y presencia de carga en su superficie, lo cual le otorga propiedades físico - químicas muy particulares: retención y liberación de moléculas orgánicas einorgánicas, capacidad para
mantenerse dispersas o reunirse en agregados voluminosos, hinchamiento, etc.
Sus pequeñas dimensiones hacen que se comporte como un sistema coloidal cuando entra en contacto con agua, mientras que la presencia de cargas le permiten atraer sustancias ubicadas en la solución en contacto con ellas.
Estos minerales presentan cargas con dos orígenes diferentes: permanentes ydependientes de pH.
Las cargas permanentes, constantes o estructurales se han generado, a través de los procesos geológicos, debido a sustituciones isomórficas en las estructuras cristalinas, generalmente negativas debido al reemplazo de átomos de la estructura por otros de menor valencia (magnesio por aluminio, aluminio por silicio). Estas cargas resultan independientes del entorno del mineral.
Enlos bordes, sin embargo, aparecen cargas que son dependientes del pH del medio y por lo tanto son variables. Surgen de la disociación de grupos superficiales, como muestra el siguiente esquema:
Si-OH2+ ¬ Si-OH ® Si-O-
pH < pzc pH = pzc pH > pzc

Sólo se encuentran neutralizadas bajo una cierta condición de pH, denominada pzc : punto de carga cero (point of zero charge), que depende del tipo deenlace químico involucrado. Cuando el pH se eleva por encima del pzc, en un medio mas alcalinizado, la superficie de borde adquiere carga negativa (pH > pzc) mientras que al descender por debajo del pzc, en un medio más ácido, se vuelve positiva. Esto no implica que el valor de pzc sea neutro, dependiendo del grupo funcional implicado puede oscilar entre ácidos y alcalinos.
En la siguiente tablase muestran las fórmulas estructurales de algunos minerales arcillosos del grupo de las montmorillonitas, procedentes de la norpatagonia Argentina:

Nº Al2O3 Fe 2O3 MgO SiO2


FORMULA ESTRUCTURAL

1 19.1 4.27 3.86 58.7


[(Si3.90Al0.10)(Al1.40Fe3+0.21Mg0.38)O10(OH)2]M+0.48

2 19.2 4.56 3.29 58.2


[(Si3.91Al0.09)(Al1.44Fe3+0.23Mg0.33)O10(OH)2]M+0.42

2. Sistema Arcilla - AguaCuando un mineral arcilloso se pone en contacto con el agua se forma una dispersión coloidal cuyo comportamiento depende de las interacciones entre los componentes del sistema que, básicamente son los siguientes:
- partículas de arcilla,
- moléculas de agua,
- cationes,
- aniones

En el caso de tratarse de una superficie cargada negativamente los cationes asociados a ella reciben el nombrede contraiones, mientras que los aniones acompañantes se denominan coiones. Si se trata de una superficie cargada positivamente los contraiones son los aniones de la solución, y los coiones son los cationes de la solución.

Superficies cargadas
La distribución de los sitios de carga en los minerales es de vital importancia en la adsorción de los contraiones y de las moléculas de agua.
Cuandolas láminas de mineral son neutras, los oxígenos basales son capaces de actuar como bases de Lewis débiles : donan o aportan electrones formando enlaces débiles con los complejos superficiales acuosos.
Pero a medida que se incrementan las sustituciones isomórficas dentro de las láminas de silicato se genera exceso de carga negativa en la superficie, lo cual lleva a los oxígenos a actuar como basesfuertes de Lewis formando complejos cada vez mas estables con moléculas de agua (dipolo) a través de la interacción tipo puente hidrógeno.

Hidratación de arcillas
La hidratación de las arcillas involucra la adsorción de moléculas de agua sobre su superficie, lo cual puede ocurrir a través de:
- hidratación de los cationes de intercapa
- interacción de la superficie del mineral con las...