PROPIEDADES FISICOQUMICAS DE LAS ARCILLAS

PROPIEDADES FISICO-QUMICAS DE LAS ARCILLASdependen de su estructura y composicin Y DIFIEREN ENTRE ELLAS; ES DECIR (LOS CAOLINES, LA ESMECTITA, LUTITAS, ATAPULGITA-SEPIOLITA, TODOS ELLOS CONTIENEN EN SU COMPOSICIN AL SLICE: (Al2Si2O5(OH)4 o Fe2Si2O5(OH)4 ) ; (Mg3Si4O10(OH)2 o (Fe, Mg)3Si4O10(OH)2 ) TODOS TIENE COMO BLOQUE BASICO AL OCTAEDRO O TETRAEDRO; PERO SU DISPOSICIN Y LA COMPOSICIN DE LAS HOJAS OCTAEDRICAS Y TETRAEDRICAS hace que Presentan DIFERENCIAS EN SUS PROPIEDADES FISICAS Y QUMICAS.

CARACTERISTICAS DE LAS ARCILLASPresentan tamao reducido de partculas (1 micra=0.001 mm).Presentan carga elctrica en su superficie Retencin y liberacin de molculas orgnicas e inorgnicas atrae sustancias al tener contacto con ellos.Capacidad para dispersarse o reunirse en agregados voluminosos.Hinchamiento, por su sistema coloidal atrae al agua.En los bordes de su estructura aparecen cargas elctricas que le hacen dependientes del pH. (procesos geolgicos>>>carga (-)>> presencia de CO3 =) (los SO4= son las que generan carga(+))pH > 6 arcilla rico en Ca; pH pzcEn los bordes de la estructura, aparecen cargas que dependen del pH.LO QUE SUCEDE EN SU ESTRUCTURA INTERNABase - silicato: El tetraedro compuesto por un tomo central de silicio (Si4+ >> saturado elctricamente ) y cuatro tomos de oxgeno en las esquinas (O2- >> insaturado elctricamente).Las esquinas tienden a atraerse elctricamente a otro tomo de carga (+). >>>produce cadena de tetraedros. O-Si-O-Si-O-Si-O-... sustituir el Si4+ por otro, por ejemplo (Al 3+), con lo cual el arreglo quedara desbalanceado (cargado (-)) >> genera reaccin por atraccin electrosttica. nuevamente se tiene una cadena de tetraedros combinado con cationes diferentes (Na+, K+, Ca2+, etc. )LA PROPIEDAD EXTRAORDINARIA de esta estructura es su posibilidad de SUSTITUIR el tomo del Si por otro de menor carga (ej. El Al) >>> mecanismo que le confiere a las arcillas propiedades superficiales nicas y CIC.

Propiedades ms importantes1. SUPERFICIE ESPECIFICA (m2/g o cm2/g) =mientras ms alto es este valor, el material tendr mayor rea de contacto,>>>mayor interaccin>>>mayor contacto >>> facilidad de Rxn qumica o fsica.Las arcillas tienen valor alto, que le d carcter coloidal >>> se mueven dentro de un campo elctrico (Electroforesis).

Tipo de arcillarea superficial (m2/g)rea superficial (cm2/g)Caolinita de elevada cristalinidadHasta 15m2/g150,000Caolinita de baja cristalinidadHasta 50 m2/g500,000IlitaHasta 50 m2/g500,000Montmorillonita80-300 m2/g3000,000Sepiolita100-240 m2/g2400,000Paligorskita100-200 m2/g2000,000VALORES DE OTROS PRODUCTOS:Cemento Portland2,800Arena fina1000Arena Gruesa100Rango de reas superficial de las arcillas Vs Otros Productos.2. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO (CIC) (meq/100g)(en 100 g de arcilla cuanta carga elctrica hay)Capacidad de la arcilla de intercambiar cationes con el medio >>> est en f (rea superficial y de la carga superficial)En solucin acuosa los iones situados en el espacio INTER LAMINAR , as como los iones alojados en los huecos situados entre las capas tetradricas, salen con facilidad de la arcilla, >>> se produce la sustitucin de cationes existentes en la solucin acuosa.H+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > NH4+ > Na+ > Li+ (cationes que reemplazan o desplazan)

MineralCIC (meq/100g)Montmorillonita80 - 150Illitas10 - 40Clorita10 - 40Caolinita3 - 10Capacidad de intercambio Catinico de los minerales de arcilla3. Capacidad de Adsorcin fenmeno de acumulacin de partculas sobre una superficie. La sustancia que se adsorbe es el adsorbato y el material sobre el cual lo hace es el adsorbenteLas arcillas pueden adsorber agua u otras molculas en el espacio inter laminar o huecos de la estructura.Cuanto ms huecos o espacios inter laminares tenga la estructura interna >>> mayor capacidad de adsorcin.La absorcin de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al peso

4. Hidratacin e inchamiento caracterstico de las esmectitas (montmorillonita) (estructura T-O-T)La absorcin de agua en el espacio inter laminar tiene como consecuencia la separacin de las lminas dando lugar al hinchamiento f(atraccin electrosttica catin-lmina)>>> a medida que se intercalan las capas de agua, la separacin entre lminas aumenta-hay repulsin de cargas >>>lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas lminas de otras.Cuando el catin inter laminar es el Na+ , las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociacin de cristales individuales de esmectita >>> alto grado de dispersin y un mximo desarrollo de propiedades coloidales. Si por el contrario, tienen Ca2+ o Mg2+ como cationes de cambio, su capacidad de hinchamiento ser mucho ms reducida.

MECANISMO DE REACCIN ARCILLA VS. AGUAEtapa 1: la arcilla se encuentra en un estado deshidratado >>> (Na+), (K+) o (Ca2+) adsorbidos en el espacio inter laminar.Etapa 2: las (-)en la arcilla se acumulan en las superficies planas, mientras que los bordes acumulan (+). >>>Na+ tienden a concentrarse sobre las caras planas.Etapa 3: el H2O al ponerse en contacto con la arcilla son atradas fuertemente hacia las superficies planas debido a la presencia de Na+. (a escala molecular, las fuerzas electrostticas son las ms importantes)Etapa 4: en este estado, las molculas de agua se hacen ms dipolares, atrayendo a otras de su especie.Etapa 5: la (-) en la superficie de las laminillas se incrementa conforme las molculas de agua se enlazan unas con otras al aumentar su polarizacin, hasta que las lminas se repelen entre s separndose unas de otras >>>espacio inter laminar se expande, originando el hinchamiento caracterstico de las arcillas.Etapa 6: las molculas de agua continan llenando el espacio inter laminar, neutralizando parcialmente las superficies expuestas, hasta que el agua es eliminada mediante algn procedimiento de secado, lo cual origina una contraccinEtapa 7: el equilibrio de la hidratacin es alcanzado cuando termina la mezcla de la arcilla con el agua >>> estructura interna hidratada que hace coincidir los bordes cargados (+) con las caras planas cargadas (-), de modo que se forma una estructura de castillo de naipes >>>el agua entra y sale libremente. Este castillo puede derrumbarse mediante una agitacin vigorosa de la suspensin, pero tiende a formarse de nuevo si la agitacin termina, esto es, si el medio queda libre de esfuerzos mecnicos.

5. PLASTICIDAD se define como la capacidad de deformarse sin agrietarse ante un esfuerzo mecnico conservando la deformacin al retirarse la carga.Las arcillas son eminentemente plsticas (por su morfologa laminar, tamao de partcula extremadamente pequeo ,elevada rea superficial y alta capacidad de hinchamiento)En las arcillas depende fundamentalmente del contenido de agua, si est seca no es plstica, se disgrega, y con exceso de agua se separan las lminas.Depende tambin del tamao de partcula y de la estructura laminar.los cationes pequeos sin solvatar, adsorbidos alrededor de una partcula de arcilla, proporcionen una mayor plasticidad que los cationes grandes solvatados (ej. El Na+ frente al Ca2+ >>>+adhesin de agua + espesor de pelcula hmeda menos cohesin + plstico ).

ConclusionesLas propiedades fsicas y qumicos de las arcillas dependen de su estructura y composicin.Las arcillas presentan tamao reducido de partculas (1 micra=0.001mm), lo que le da alto valor de rea superficial, mayor propensin al contacto con el medio que los rodea y por lo tanto facilidad de realizar reaccin qumica.Presentan cargas elctricas en su superficie, dando lugar a que pueda retener y liberar molculas o tomos orgnicos o inorgnicos; y que se suceda un hinchamiento por presentar un sistema coloidal que atrae al agua.Si la arcilla tiene un pH > 6 se tiene arcilla bsico rico en Calcio; pH