Los minerales arcillosos son filosilicatos acuosos de aluminio, a veces con diversas impurezas de hierro, magnesio, metales alcalinos y alcalinotérreos, así como otros cationes encontrados en o cerca de algunas superficies planetarias.
Se forman en presencia de agua, y una vez fueron importantes para el surgimiento de la vida, porque muchas teorías de la abiogénesis tienen en cuenta su papel en este proceso. Son componentes importantes de los suelos y han sido beneficiosos para los humanos desde la antigüedad en la agricultura y la producción.
Educacion
Las arcillas forman láminas hexagonales planas similares a la mica. Los minerales arcillosos son productos de meteorización comunes (incluida la meteorización de feldespato) y productos de cambio hidrotérmico a baja temperatura. Son muy comunes en suelos, en rocas sedimentarias de grano fino como esquistos, lutitas y limolitas, así como en esquistos y filitas metamórficas de grano fino.
Caracteristicas
Los minerales arcillosos, como regla (pero no necesariamente), son de grano ultrafino. En general, se cree que tienen un tamaño de menos de 2 micrómetros en la clasificación estándar de tamaños de partículas, por lo que se pueden requerir métodos analíticos especiales para identificarlos y estudiarlos. Estos incluyen la difracción de rayos X, los métodos de difracción de electrones, varios métodos espectroscópicos como la espectroscopía de Mössbauer, la espectroscopía infrarroja, la espectroscopía Raman y SEM-EDS, o procesos de mineralogía automatizados. Estos métodos pueden complementarse con microscopía de luz polarizada, una técnica tradicional que establece fenómenos fundamentales o relaciones petrológicas.
Distribución
Dada la necesidad de agua, los minerales de arcilla son relativamente raros en el sistema solar, aunque están muy extendidos en la Tierra, donde el agua interactúa con otros minerales y materia orgánica. También se han descubierto en varios lugares de Marte. La espectrografía confirmó su presencia en asteroides y planetoides, incluido el planeta enano Ceres y Tempel 1, así como la luna de Júpiter Europa.
Clasificación
Los principales minerales arcillosos se incluyen en los siguientes grupos:
- El grupo de caolín, que incluye los minerales caolinita, dikkit, halloysita y nakrit (polimorfos Al2Si2O5 (OH) 4). Algunas fuentes incluyen el grupo caolinita-serpentina debido a similitudes estructurales (Bailey 1980).
- Un grupo de esmectita que incluye esmectitas dioctaédricas, como montmorillonita, nontronita y beidellita, y esmectitas trioctaédricas, por ejemplo, saponita. En 2013, las pruebas analíticas realizadas por el rover Curiosity encontraron resultados consistentes con la presencia de minerales de arcilla de esmectita en el planeta Marte.
- Grupo Illite, que incluye mica de arcilla. Illit es el único mineral común de este grupo.
- El grupo clorito incluye una amplia gama de minerales similares con una variación química significativa.
Otras especies
Existen otros tipos de estos minerales como la sepiolita o la atapulgita, arcillas con largos canales de agua, de estructura interna. Las variaciones de arcilla de capa mixta son relevantes para la mayoría de los grupos anteriores. Los pedidos se describen como pedidos aleatorios o regulares y se describen con más detalle con el término "Reichweit", que en alemán significa "rango" o "cobertura". Los artículos literarios citan, por ejemplo, el illite-smectite R1 ordenado. Este tipo está incluido en la categoría ISISIS. R0, por otro lado, describe el orden aleatorio. Además de ellos, también se pueden encontrar otros tipos extendidos de pedidos (R3, etc.). La arcilla mezclada de minerales de arcilla, que son los tipos perfectos de R1, a menudo reciben sus propios nombres. La clorita-esmectita ordenada por R1 se conoce como corrensita, R1-illita-esmectita-rectorita.
Estudiar historia
El conocimiento de la naturaleza de la arcilla se hizo más comprensible en la década de 1930 con el desarrollo de las tecnologías de difracción de rayos X necesarias para analizar la naturaleza molecular de las partículas de arcilla. La estandarización de la terminología también surgió durante este período con especial atención a palabras similares, lo que llevó a la confusión, como una hoja y un plano.
Como todos los filosilicatos, los minerales arcillosos se caracterizan por estratos bidimensionales de tetraedros angulares de SiO4 y / o octaedros de AlO4. Los bloques de láminas tienen la composición química (Al, Si) 3O4. Cada tetraedro de silicio comparte 3 de sus átomos de oxígeno de vértice con otros tetraedros, formando una red hexagonal en dos dimensiones. El cuarto vértice no se comparte con otro tetraedro, y todos los tetraedros "apuntan" en la misma dirección. Todos los vértices no separados están en un lado de la hoja.
Estructura
En las arcillas, las láminas tetraédricas siempre están unidas a láminas octaédricas, formadas a partir de pequeños cationes, como aluminio o magnesio, y coordinadas por seis átomos de oxígeno. El vértice sin forma de la lámina tetraédrica también forma parte de un lado de la octaédrica, pero un átomo de oxígeno adicional se encuentra por encima del espacio en la lámina tetraédrica en el centro de los seis tetraedros. Este átomo de oxígeno está unido a un átomo de hidrógeno que forma un grupo OH en la estructura de arcilla.
Las arcillas se pueden dividir en categorías según el método de empaquetado de láminas tetraédricas y octaédricas en capas. Si en cada capa solo hay un grupo tetraédrico y otro octaédrico, entonces pertenece a la categoría 1: 1. Una alternativa, conocida como arcilla 2: 1, tiene dos láminas tetraédricas con un vértice indiviso de cada una de ellas, dirigidas una hacia la otra y formando cada lado de la lámina octogonal.
La conexión entre las láminas tetraédrica y octaédrica requiere que la lámina tetraédrica se corrugue o retuerza, causando una distorsión ditrigonal de la matriz hexagonal, y la lámina octaédrica esté alineada. Esto minimiza la distorsión de valencia general del cristalito.
Dependiendo de la composición de las hojas tetraédrica y octaédrica, la capa no tendrá carga o tendrá un negativo. Si las capas están cargadas, esta carga se equilibra mediante cationes entre capas, como Na + o K +. En cada caso, la capa intermedia también puede contener agua. La estructura cristalina está formada por una pila de capas ubicadas entre otras capas.
"Química de arcilla"
Como la mayoría de las arcillas están hechas de minerales, tienen una alta biocompatibilidad y propiedades biológicas interesantes. Debido a la forma del disco y las superficies cargadas, la arcilla interactúa con una serie de macromoléculas de sustancias como proteínas, polímeros, ADN, etc. Algunos de los usos de la arcilla incluyen la administración de fármacos, la ingeniería de tejidos y la bioimpresión.
La química de la arcilla es una disciplina aplicada de la química que estudia las estructuras químicas, las propiedades y las reacciones de la arcilla, así como la estructura y las propiedades de los minerales de la arcilla. Este es un campo interdisciplinario, que incluye conceptos y conocimientos de química inorgánica y estructural, química física, química de materiales, química analítica, química orgánica, mineralogía, geología y otros.
El estudio de la química (y física) de las arcillas y la estructura de los minerales arcillosos es de gran importancia académica e industrial, ya que se encuentran entre los minerales industriales más utilizados como materias primas (cerámica, etc.), adsorbentes, catalizadores, etc.
