Fisico Quimicas De Las Arcillas

La actividad físico-química de los suelos depende de:

• Superficie específica de las partículas, que a su vez es función de:

 Morfología de las partículas (Esférica, Laminar, fibrosa...)

 Tamaño de las partículas

• Desarrollo de cargas eléctricas

• Capacidad de Intercambio Catiónico (función de las anteriores)

La superficie específica de las partículas

La superficie específica de las partículas depende de dos factores:

•Morfología de las partículas: La superficie específica aumenta cuanto más se aleja la morfología de la equidimensionalidad Esfera < Lámina < Fibra

•Tamaño de partícula: La superficie específica aumenta al disminuir el tamaño de partícula

La meteorización física es el fenómeno por el cual las rocas, suelos y sedimentos se disgregan en fragmentos progresivamente más pequeños debido a la acción de agentes externos como la temperatura, el agua, el viento, el hielo y la vegetación.

Superficie específica: Adsorción

ADSORCIÓN: Fenómeno por el cual una sustancia (iónica no), atraída por fuerzas, se adhiere a la superficie de otra por un periodo más o menos corto. Según la naturaleza de estas fuerzas que intervienen en la unión y según la sustancia se clasifica en:

• Intercambio iónico: Fuerzas electrostáticas con iones

•Fisisorción: Fuerzas débiles de van der Waals con moléculas orgánicas o iones y puentes de H

•Quimisorción: Fuertes fuerzas covalentes o electrostáticas de corto rango con moléculas orgánicas o iones

Intercambio Catiónico

“Proceso reversible por los cuales las partículas sólidas del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases”.

Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC):

“Cantidad total de cationes intercambiables que un material o suelo puede adsorber a un determinado pH”

•Proceso dinámico reversible que se desarrolla en la superficie de las partículas. Se origina por desequilibrios eléctricos de las partículas del suelo y por lo tanto, las partículas que tengan mayor cantidad de carga por unidad de superficie son las más activas

•Para neutralizar las cargas eléctricas de la partícula se adsorben iones en su superficie. Estos iones quedan débilmente retenidos sobre las partículas del suelo y se pueden intercambiar con la solución del agua del suelo en cantidades estequiometricamente equivalentes:

6 K+3 Ca2+ ó 2 Al3+

El intercambio es rápido. Cuando un coloide está más o menos seco, los iones están adheridos a su superficie, pero cuando se moja, se disocian de la superficie y es posible el intercambio

La carga eléctrica en las arcillas

La carga eléctrica neta o total del suelo es la suma algebraica de sus cargas positivas y negativas. Existen dos tipos de cargas:

•Carga permanente: por sustitución isomórfica

•Carga variable (con el pH): Al anfótero

Dispersividad de arcillas

DISPERSIÓN: “Proceso mediante el cual las partículas individuales de arcilla son liberadas del conjunto del material y se ponen en suspensión en agua, pudiendo ser arrastradas por el flujo”

FACTORES:

•Mineralogía de arcillas:

ESMECTITAESMECTITA > ILLITA > CAOLINITA

•Proporción relativa entre cationes de cambio monovalentes (Na+) y divalentes (Ca2+, Mg2+) del suelo y composición química del agua.

Sodium Absorption Ratio (SAR)en el extracto de aguade poros:

Exchangeable sodium percentage (ESP)en la muestra de material:

Sensitividad de arcillas

•Arcillas sensitivas (QUICK CLAYS) son arcillas de origen marino, saturadas en sales, ricas en Na+. Fundamentalmente arcillas no activas (Caolinitas, Illitas, Cloritas) que al percolar agua de lluvia (dulce), sufren un lavado del sodio, una contracción repentida de la DCED y una pérdida de estabilidad estructural.

•La pérdida de Na+ como catión de cambio hace que baje bruscamente el Límite Líquido, mientras la humedad se mantiene constante, disminuyendo la plasticidad

•Sensitividad: Resistencia al corte no drenado en muestra inalterada /muestra remoldeada

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades fisico-químicas. Dichas propiedades derivan, principalmente, de:

* Su extremadamente pequeño tamaño de partícula (inferior a 2 mm)

* Su morfología laminar (filosilicatos)

* Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a la aparición de carga en las láminas y a la presencia de cationes débilmente ligados en el espacio interlaminar.

Como consecuencia de estos factores, presentan, por una parte, un valor elevado del área superficial y, a la vez, la presencia de una gran cantidad de superficie activa, con enlaces no saturados. Por ello pueden interaccionar con muy diversas sustancias, en especial compuestos polares, por lo que tienen comportamiento plástico en mezclas arcilla-agua con elevada proporción sólido/líquido y son capaces en algunos casos de hinchar, con el desarrollo de propiedades reológicas en suspensiones acuosas.

Por otra parte, la existencia de carga en las láminas se compensa, como ya se ha citado, con la entrada en el espacio interlaminar de cationes débilmente ligados y con estado variable de hidratación, que pueden ser intercambiados fácilmente mediante la puesta en contacto de la arcilla con una solución saturada en otros cationes, a esta propiedad se la conoce como capacidad de intercambio catiónico y es también la base de multitud de aplicaciones industriales.

• Superficie específica

La superficie específica o área superficial de una arcilla se define como el área de la superficie externa más el área de la superficie interna (en el caso de que esta exista) de las partículas constituyentes, por unidad de masa, expresada en m2/g.

Las arcillas poseen una elevada superficie específica, muy importante para ciertos usos industriales en los que la interacción sólido-fluido depende directamente de esta propiedad.

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