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  • ROCOLAPUENTEARAGDepartamentodeIngenieradelaConstruccin

    Tema12.Arcillas,SuelosyTcnicasde

    Anlisis

    Presentacionesadaptadasaltextodellibro:Temasdequmica(II)paraalumnosdeITOPeICCP

    ROCOLAPUENTEARAGDepartamentodeIngenieradelaConstruccin

    UNIVERSIDADDEALICANTE

  • ROCOLAPUENTEARAGDepartamentodeIngenieradelaConstruccin

    ElncleodelaTierraesdenaturalezametlica

    yelmantoylacortezade

    constitucinltica,esdecir,rocosa.

    SabemosloqueesunarocalasvemosporlasuperficiedelaTierra.pareceunmaterialheterogneoy

    sinordeninternoposeencaractersticasmuy

    importantesquenosdaninformacinsobresuorigenehistoria.

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    quesunmineral?Unmineralesunasustanciaqumicaquehasolidificado

    naturalmenteenformacristalina.

    Lasrocaspuedendefinirsecomounconjuntodeminerales

    Enunasustanciacristalinalostomosque

    laconstituyenseencuentranubicadoscon

    ciertaregularidad

  • ROCOLAPUENTEARAGDepartamentodeIngenieradelaConstruccin

    Losmineralesmsimportantesencuantoalacomposicindela

    Tierrasonaquellosqueposeengrandes

    cantidadesdesilicioyoxgenoysonporeso

    llamadossilicatos.

    Lossilicatossonelgrupomineralms

    importanteyporelloselesconocecomo

    "formadoresderocas"

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    1.Silicatos.

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    Grupomuyimportanteenlaqumicainorgnica

    Formadospor:SilicioOxgenoCationesmetlicos

    Origen

    AtribuidoSiO2+H2OH2SiO3

    SiO2+2H2OH4SiO4

    Nosehanobtenido

    SiO2esinsolubleenH2O

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    Existensilicatosconpropiedadesmuydiferentes:

    Forsterita:

    Mg2SiO4

    NoexfoliaEsmuypesada

    Ortorrmbico

    Moscovita:

    KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2Monoclnico

    ExfoliacinlaminarEsmuyligera

    Anortita:

    CaAl2Si2O8

    NoexfoliaEsmuyligera

    Triclnico

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    1.1.EstructuradelosSilicatos DifraccinderayosX

    Formadospor:SilicioSi4+

    OxgenoO2

    Cationesmetlicos

    Compuestosinicos2,5

    Covalentepolar

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    Eltetraedrodesilicioyoxgenoeselbloquefundamentaldequeestn

    compuestoslossilicatos.

    Siliciocuatrocargaspositivas

    Oxgenodoscargasnegativas

    4+

    2

    2

    2

    2

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    Estetetraedrosepuedeconsiderarcomounanin

    silicatoSiO444+

    2

    2

    2

    2

    ylosintersticiosdelamismaestocupados

    porotroscationesmetlicosque

    compensanlacarganegativa.

    Laestructuracristalinadelossilicatosconsisteentetraedros

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    Tambinsepuedesustituirunodelos

    tomos de silicio por otro, por

    ejemplodealuminio(Al),

    la carga negativa generada puede ser satisfecha por uncatinpositivo,

    porejemploelsodio(Na)oelpotasio(K),conlocualselogranuevamenteunaestructuraneutra.

    elconjuntoquedadescompensado:

    elaluminioslo tiene trescargaselctricaspositivasenvezdecuatro,dejandounacarganegativa"extra"enunode lostomosdeoxgeno.

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    1.2.Clasificacindelossilicatossegnsucccccccestructura

    A.OrtosilicatosoNesosilicatos(Neso=ISLA)

    SilicatosconanionesSiO44independientes.

    Launidadbsicaconlaqueseconformanlossilicatoseseltetraedrodesilicio(SiO44).

    PuedenentrarencoordinacinAl,Fe(III),Be,B.

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    Olivino:Mg2SiO4Forsterita

    Sonmineralesdealtadensidad(pesados),altadurezayaltopuntodefusin.

    Granate:Fe2+Al2Si3O12Almandino

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    B.Metasilicatos.Silicatosconanioneslinealesoencadenas.

    LostetraedrosSiO44formancadenassimplesdelongitudindefinida

    obienlascadenascompartentambinvrticesdelostetraedros

    formandocadenasdobles.

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    Cadenassencillas:Piroxenos

    Ejemplo:

    DipsidoCaMg(SiO3)2

    Dipsido:CaMgSi2O6

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    Cadenasdobles:AnfbolesEjemplo:

    TremolitaCa2Mg5(Si4O11)2(OH)2

    Ca2Mg5Si8O22(OH)2

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    C.Filosilicatos.Silicatosconanioneslaminares.

    Estegrupoeselmsinteresante correspondealosmineralesarcillosos.

    Lostetraedros

    deSiO44se

    unenformando

    lminas

    bidimensionales.

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    Laslminasbidimensionalescon

    carganegativaseunenentres

    mediantecapasdecationesocapasde

    xidosodehidrxidosmetlicos,

    quetienencargapositiva.

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    Clasificacin:

    C1)Grupodeltalcoylapirofilita(Estructuradeltipo2:1)

    Talco:Mg3Si4O10(OH)2 Pirofilita:Al2Si4O10(OH)2

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    TalcoDoslminasdeSiO4(tetradricas)seunenmedianteunalmina

    quecontieneO2,OHyMg2+(octadrica).

    Poresosonmineralesdeltipo2:1(2

    Tetradricasx1Octadrico).

    SilosMgsesustituyenporAlquedalapirofilita.

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    PropiedadesExfoliacinhojosa,muyblandos.

    Cadalmina2:1esunalminadetalco.

    Talco:Mg3Si4O10(OH)2 Pirofilita:Al2Si4O10(OH)2

    Enelcristallaslminasdetalcoseunenentresmediantefuerzas de Van der Waals dbiles que permiten laexfoliacinlaminar

  • ROCOLAPUENTEARAGDepartamentodeIngenieradelaConstruccin

    C2)Grupodelasmicas(Estructuras2:1)

    LasustitucineneltalcoylapirofilitadeunacuartapartedelosSi4+porAl3+originaunexcesodecarganegativaqueescompensadaconionesK+;asresultanlasmicas.

    MICAS

    Si4Mg3O10(OH)2(talco)

    Si4Al2O10(OH)2(pirofilita)

    (Si3Al)Mg3O10(OH)2K(flogopita)

    (Si3Al)Al2O10(OH)2K(moscovita)

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    perosonunpocomsdurosqueeltalco.

    MICAS

    Si4Mg3O10(OH)2(talco)

    Si4Al2O10(OH)2(pirofilita)

    (Si3Al)Mg3O10(OH)2K(flogopita)

    (Si3Al)Al2O10(OH)2K(moscovita)

    LosK+sesitanenla

    parteexteriordelaslminas,

    unininterlaminar

    inica

    msfuertequelasfuerzasdeVanderWaals

    Estosmineralestambintienenexfoliacinhojosa

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    Estructuracristalinadelamoscovita(mica)

    Enlaceinico

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    Talco:Mg3Si4O10(OH)2

    Flogopita:KMg3Si3AlO10(F,OH)2

    Pirofilita:Al2Si4O10(OH)2

    Moscovita:KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2

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    Se sustituye slo una sexta parte de los Si por Al en eltalcoypirofilita.

    C3)Grupodelasillitas(Estructuras2:1)

    (Si333Al0'67)Al2O10(OH)2K067(illita)

    Si4Al2O10(OH)2(pirofilita)

    SiO4

    Al(OH)3

    Mg(OH)2entalco

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    Si4(Al167Mg033)O10(OH)2Na033(montmorillonita)

    C4)Grupodelasmontmorillonitas(Estructuras2:1)

    ProcedentambindelapirofilitaporsustitucindeunasextapartedelosAloctadricosporMg,yNaoKparacompensarelexcesodecarganegativa.

    Si4Al2O10(OH)2(pirofilita)

    SiO4

    Al(OH)3Mg(OH)2entalco

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    Propiedades:Eltamaodelaslminasesmuypequeo,deltamaodemicelas coloidales, por lo que forman dispersionescoloidales.

    El agua puede penetrar entre las lminas produciendohinchamientodelasustancia.

    Launininterlaminaresdbil

    Presenta fenmenos de cambio de cationes igual que laszeolitas.

    Lamontmorillonitaesunode loscomponentesprincipalesdelasarcillasdelossuelos.

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    C5)Grupodelascloritas.

    losmineralesdelgrupodelascloritasposeenestaestructura

    alternante

    Atraccin

    electrosttica

    entrelminas

    Mica(Si3Al)Mg3O10(OH)2Brucita(Mg2Al)(OH)6

    SienlasmicaslacarganegativaenlugardesercompensadaconK+secompensaconlminasdetipobrucita

    (Mg22+Al3+)(OH)6producindoseunaalternanciadelminas:

    Mica(Si3Al)Mg3O10(OH)2

    ()(+)()

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    ESTRUCTURACRISTALINADELASCLORITAS

    Mica(Si3Al)Mg3O10(OH)2

    Brucita(Mg2Al)(OH)6

    Mica(Si3Al)Mg3O10(OH)2

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    UnacapatetradricadeSiO4 seuneaunacapaoctadricadeO2,OHyMg2+,dichadistribucinsedenomina1:1

    C6)Grupodelacaolinita(Estructura1:1)

    Ejemplo:CaolinitaSi2Mg3O5(OH)4

    Lacaolinitaocaolnestambincomponentedelossuelosarcillososyesutilizadaenlaindustriacermica

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    Propiedades:Sonligerosysinexfoliacin.

    En ellos existen redes tridimensionales. Suelen serderivados de la slice, SiO2. Tambin entre ellos est elgrupodelosfeldespatos.

    D)Silicatosderedestridimensionales.

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    A.OrtosilicatosoNesosilicatos(Neso=ISLA)

    B.Metasilicatos.Silicatosconanioneslinealesoencadenas.

    Cadenassencillas:PiroxenosCadenasdobles:Anfboles

    C.Filosilicatos.Silicatosconanioneslaminares.

    C1)GrupodeltalcoylapirofilitaC2)Grupodelasmicas1/4C3)Grupodelasillitas1/6C4)Grupodelas

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