Els minerals d'argila són fitosilicats aquosos d'alumini, de vegades amb diverses impureses de ferro, magnesi, àlcali i metalls alcalins de la terra, a més d'altres cations que es troben en o prop d'algunes superfícies planetàries.
Es formen en presència d’aigua i una vegada van ser importants per a l’aparició de la vida, perquè moltes teories de l’abaogènesi tenen en compte el seu paper en aquest procés. Són components importants dels sòls i han estat beneficiosos per als humans des de l’antiguitat en l’agricultura i la producció.
Educació
Les argiles formen làmines hexagonals planes similars a la mica. Els minerals d'argila són productes habituals (inclosa la meteorització de feldespat) i productes a baixes temperatures del canvi hidrotèrmic. Són molt freqüents en sòls, en roques sedimentàries de gra fi com esquistes, pedres de fang i cargol, així com en esquists metil·lòfics i fitilites de gra fi.
Característiques
Els minerals de l’argila, per regla general (però no necessàriament), són ultrafinals. Es creu generalment que tenen una mida inferior a 2 micròmetres en la classificació estàndard de les mides de partícules, per la qual cosa es poden requerir mètodes analítics especials per identificar-los i estudiar-los. Aquests inclouen la difracció de raigs X, mètodes de difracció d’electrons, diversos mètodes espectroscòpics com l’espectroscòpia de Mössbauer, l’espectroscòpia d’infrarojos, l’espectroscòpia Raman i SEM-EDS, o processos de mineralogia automatitzada. Aquests mètodes es poden complementar amb microscòpia de llum polaritzada, una tècnica tradicional que estableix fenòmens fonamentals o relacions petrològiques.
Distribució
Atesa la necessitat d’aigua, els minerals d’argila són relativament rars en el sistema solar, tot i que estan molt estès a la Terra, on l’aigua interactua amb altres minerals i matèria orgànica. També han estat descoberts en diversos llocs de Mart. L’espectrografia va confirmar la seva presència a asteroides i planetoides, inclosos els nanos planeta Ceres i Tempel 1, així com a la lluna de Júpiter Europa.
Classificació
Els minerals argilosos principals s’inclouen en els grups següents:
- El grup de caolins, que inclou els minerals kaolinite, dikkit, halloysite i nakrit (polimorfs Al2Si2O5 (OH) 4). Algunes fonts inclouen el grup kaolinite-serpentina per semblances estructurals (Bailey 1980).
- Un grup de smectites que inclou smectites dioctaèdriques, com ara la montmorillonita, la nontronita i el beidèl·lit, i les smectites trioctèriques, per exemple, la saponita. El 2013, les proves analítiques del rover Curiosity van trobar resultats consistents amb la presència de minerals d'argila smectita al planeta Mart.
- Grup illit, que inclou mica d’argila. Illit és l’únic mineral comú d’aquest grup.
- El grup de clorits inclou una àmplia gamma de minerals similars amb una variació química significativa.
Altres espècies
Hi ha altres tipus d’aquests minerals com la sepiolita o l’atapulgita, argiles amb canals llargs d’aigua, interns en l’estructura. Les variacions d'argila en capa mixta són rellevants per a la majoria dels grups anteriors. La comanda es descriu com a comanda aleatòria o regular i es descriu més endavant amb el terme "Reichweit", que en alemany significa "gamma" o "cobertura". Els articles literaris citen, per exemple, l’ordenada analfabet-smectita R1. Aquest tipus s'inclou a la categoria ISISIS. R0, en canvi, descriu l’ordenació aleatòria. A més d’ells, també es poden trobar altres tipus de comandes ampliats (R3, etc.). Els minerals d’argila barrejats, que són els tipus perfectes de R1, sovint reben els seus propis noms. La clorita-smectita ordenada per R1 es coneix com a corrensita, R1-illita-smectita-rectorita.
Estudiar història
El coneixement de la naturalesa de l’argila es va fer més comprensible als anys trenta amb el desenvolupament de les tecnologies de difracció de raigs X necessàries per a l’anàlisi de la naturalesa molecular de les partícules d’argila. L'estandardització de la terminologia també va sorgir durant aquest període amb una atenció especial a les paraules similars, que van provocar confusions, com un full i un plànol.
Com tots els filosilicats, els minerals argilosos es caracteritzen per estrats bidimensionals de tetraedres SiO4 angulats i / o octaedres AlO4. Els blocs de fulles tenen la composició química (Al, Si) 3O4. Cada tetraedre de silici comparteix 3 dels seus àtoms d'oxigen en vèrtex amb altres tetraedres, formant una gelosia hexagonal en dues dimensions. El quart vèrtex no es comparteix amb un altre tetraedre i tots els tetraedres "apunten" en la mateixa direcció. Tots els vèrtexs no separats es troben a un costat del full.
Estructura
En argiles, les làmines tetraèdriques sempre s’enllacen a làmines octaèdriques, formades a partir de petits cations, com l’alumini o el magnesi, i coordinades per sis àtoms d’oxigen. El vèrtex sense forma de la làmina tetraèdrica també forma part d’un costat de l’octaèdric, però un àtom d’oxigen addicional està situat per sobre del buit de la làmina tetraèdrica al centre dels sis tetràedres. Aquest àtom d’oxigen està unit a un àtom d’hidrogen formant un grup OH a l’estructura de l’argila.
Les argiles es poden dividir en categories segons el mètode d’envasar fulls tetraèdrics i octaèdrics en capes. Si a cada capa només hi ha un grup tetraèdric i un octaèdric, aleshores pertany a la categoria 1: 1. Una alternativa, coneguda com argila 2: 1, té dues làmines tetraèdriques amb un vèrtex no dividit de cadascuna d’elles, dirigides cap a l’altra i formant cada costat del full octogonal.
La connexió entre els fulls tetraèdrics i octaèdrics requereix que la làmina tetraèdrica es corrugi o torci, provocant una distorsió ditrigonal de la matriu hexagonal, i la làmina octaèdrica s'alinea. Això minimitza la distorsió general de la valència del cristal·lit.
Segons la composició de les làmines tetraèdriques i octaèdriques, la capa no tindrà càrrega ni tindrà una negativa. Si es carreguen les capes, aquesta càrrega s’equilibra mitjançant cations entrellaçats, com Na + o K +. En cada cas, la capa intermèdia també pot contenir aigua. L’estructura de cristall es forma a partir d’una pila de capes situades entre altres capes.
"Química de l'argila"
Com que la majoria de les argiles es fabriquen a partir de minerals, tenen una elevada biocompatibilitat i propietats biològiques interessants. A causa de la forma del disc i de les superfícies carregades, l’argila interactua amb diverses macromolècules de substàncies com proteïnes, polímers, ADN, etc. Alguns dels usos de l’argila inclouen el lliurament de fàrmacs, l’enginyeria de teixits i la bioprintació.
La química de l’argila és una disciplina aplicada de la química que estudia les estructures químiques, les propietats i les reaccions de l’argila, així com l’estructura i les propietats dels minerals d’argila. Es tracta d’un camp interdisciplinari que inclou conceptes i coneixements de química inorgànica i estructural, química física, química de materials, química analítica, química orgànica, mineralogia, geologia i altres.
L’estudi de la química (i física) de les argiles i l’estructura dels minerals d’argila té una gran importància acadèmica i industrial, ja que es troben entre els minerals industrials més utilitzats com a matèries primeres (ceràmica, etc.), adsorbents, catalitzadors, etc.
