Micas y Arcillas

Materiales terrestres

L AS MICAS Y LAS ARCILLAS Estos dos grupos minerales, cuyos nombres habrás oído más de una vez, pertenecen a una clase de silicatos llamados f i l o s i l i c a t o s . Los filosilicatos están formados por l á m i n a s de tetraedros. En la actividad "La estructura de los silicatos" elaboramos un modelo de lámina. Para poder manipular las láminas, procederemos como en la construcción del modelo tridimensional, pegando los tetraedros sobre las transparencias de acuerdo con el siguiente esquema (quizá sea conveniente eliminar los hilos):

En el hueco central de los anillos, los filosilicatos generalmente contienen contienen un grupo OH- , situado a la misma altura que los oxígenos apicales (de los vértices no compartidos). La proyección frontal de uno de estos hexágonos es la siguiente:

En realidad, el esquema anterior, prolongado indefinidamente, representa una capa de tetraedros. Las l á m i n a s que forman los filosilicatos son diferentes combinaciones de capas de tetraedros. Estas diferentes diferentes combinaciones combinaciones dan lugar a los diferentes minerales minera les de este grupo. En esta estructura, el silicio puede estar sustituido por aluminio (Al 3 +) o hierro (Fe 3 +).

Desarro Desarro llado por po r Esperanza Blanco

Pri m er ciclo de ESO


GRUPO DE LAS MI CAS Las micas están formadas por láminas compuestas de dos capas tetraédricas enfrentadas entre sí. En los huecos que quedan entre las dos capas se alojan iones de magnesio o aluminio, que se coordinan con los oxígenos apicales. Estas láminas nunca son eléctricamente neutras (no están compensadas todas las cargas).

Los minerales de este grupo se forman por apilamiento de estas lámi nas unidas entre sí mediante cationes pequeños, como el potasio.

Esta unión de las láminas es muy débil, por lo que los minerales de mica se deshacen fácilmente en hojas muy delgadas y transparentes, que es su principal característica. Como no son conductoras de la electricidad ni del calor, la facilidad con que se rompen en láminas favorecen su uso como mat erial aislante de ambos. Se utiliza, por ejemplo, para fabricar puertas transparentes de hornos y estufas. También en la fabricación de piezas pequeñas en aislamientos eléctricos. Además es incombustible. Triturada, se utiliza para dar brillo a las pinturas .

Desarro llado por Esperanza Blanco

Pri mer ciclo de ESO


¿Có m o r e c o n o c e r u n m i n e r a l d e m i c a? La característica más destacada de las micas es su facilidad para deshacerse en hojas muy delgadas. A veces, incluso, es difícil mantener el mineral intacto en las manos, debido a la facilidad con que se separan las láminas. Nos centramos en los dos minerales de mica más conocidos, la b i o t i t a y la m o s c o v i t a , aunque el grupo se completa con la flogopita, la margarita y la lepidolita. Son minerales muy frecuentes en las rocas plutónicas y las rocas metamórficas, y se pueden reconocer a simple vista. En algunos casos, como en las pegmatitas, se presentan en forma de cristales muy grandes. La b i o t i t a es de c o l o r oscuro, a veces amarillento. Las hojas delgadas tienen color ahumado. Se presenta en forma de cristales tabulares. Cuando aparece en una roca plutónica o metamórfica se ve de color negro, por lo que podría confundirse con otros minerales oscuros. En este caso, se distingue porque brilla cuando se le ilumina adecuadamente.

Cristal de biotit a

Mineral biotit a

La m o s c o v i t a se deshace en hojas completamente transparentes. Cuando aparece en cristales gruesos puede adquirir tonalidades amarillentas o rojizas. En las rocas se detecta fácilmente, ya que brilla mucho. Suele formar cristales tabulares.

Cristal de m oscovita


Mineral m oscovita



GRUPO DE LAS ARCI LLAS Las arcillas, al igual que las micas, están formadas por láminas apiladas. Sin embargo, en su estructura existe una diferencia aparentemente sin importancia, pero que es la responsable de la gran diferencia en cuanto a propiedades que existe entre estos dos grupos. Las láminas de las arcillas pueden estar formadas por dos capas tetraédricas, como en las micas, o por una sola capa tetraédrica, dando lugar a diferentes minerales de arcilla. Sin embargo, estas láminas no se unen entre sí mediante cationes, como ocurre en las micas. En las arcillas, las láminas se mantienen d é b i l m e n t e unidas mediante fuerzas de atracción generadas por las cargas eléctricas sobrantes de cada lámina. Estas cargas residuales permiten, además, la adhesión de algunos cationes a las superficies interlaminares, que pueden entrar y salir de dicho espacio con facilidad.

Este grupo de minerales posee una serie de propiedades peculiares que permiten su utilización en importantes aplicaciones industriales. Estas propiedades derivan de las características estructurales de estos minerales, concretamente de: o

Su pequeñísimo tamaño de partícula.

o

Su presentación en láminas débilmente unidas.

o

Poseer carga eléctrica residual.

Vamos a describir con un poco más de detalle algunas de sus propiedades más importantes, las aplicaciones que resultan de dichas propiedades, y propondremos, si es posible, alguna experiencia para comprobar dichas propiedades. Cabe destacar que, debido a la diferencia estructural entre los diferentes tipos de arcillas, algunas propiedades son más versátiles en unos minerales que en otros, por lo que en cada tipo de aplicación industrial, unos minerales de arcilla son más deseables que otros.




P RO PI ED A D ES F I S I CO- Q U Í M I CA S Ca p a ci d a d d e I n t e r c a m b i o c a t i ó n i co Es una propiedad fundamental de las e s m e c t i t a s . Cuando se sumergen en una solución acuosa, los iones que se encuentran alojados en el espacio interlaminar, así como los iones que se alojan en los huecos situados entre las capas tetraédricas, pueden salir fácilmente del mineral y ser sustituidos por otros existentes en dichas soluciones. Esta propiedad es utilizada en la industria química para filtrar sustancias líquidas, permitiendo así eliminar determinados iones no deseados.

Ca p a c i d a d d e a b s o r c i ó n El agua es otra sustancia que puede alojarse fácilmente en los diferentes huecos de la estructura, así como en el espacio interlaminar. Cuantos más huecos tenga la estructura de la arcilla, mayor será su capacidad de absorción. Esta es una de las propiedades más conocidas de las arcillas, y su aplicación principal es como absorbentes. La s e p i o l i t a es la de mayor capacidad de absorción, y se utiliza para la elaboración de la "cama de gato", además de otras aplicaciones industriales.

Podemos comprobar su capacidad de absorción realizando una experiencia muy sencilla. Sólo es necesario comprar en el supermercado una bolsa de sepiolita (es muy barata). Echamos una pequeña cantidad de sepiolita en el fondo de una probeta graduada, hasta una de las señales y anotamos el volumen. Después, llenamos otra probeta de agua, anotando el volumen. Ahora añadimos el agua de esta probeta a la de sepiolita, muy lentamente, y seguimos añadiendo agua mientras no se encharque el fondo de la probeta (mientras la arcilla siga absorbiendo agua). Cuando esto ocurra, nos detenemos y medimos el volumen de agua total absorbido por el volumen de sepiolita de partida. Igualmente, comprobamos si se ha producido alguna variación significativa en el volumen total de la sepiolita. De no ser así, significa que el agua ha ocupado los huecos que existían en la estructura de la sepiolita.

Hidratación e hincham iento Cuando la absorción de agua tiene lugar en el espacio interlaminar, la cantidad de agua que puede entrar en este espacio depende de la fuerza de atracción entre las láminas. En las arcillas con uniones más débiles, el agua que entra en el espacio interlaminar es capaz de separar las láminas, provocando el hinchamiento de la estructura. A medida que progresa el hinchamiento, alternándose las láminas de arcilla y las capas de agua, puede llegar a producirse la separación completa de las láminas, disgregándose la arcilla en láminas individuales, formándose un c o l o i d e . Aprovechando esta propiedad, característica de las b e n t o n i t a s , este mineral se utiliza para la elaboración de lodos que sirven para lubricar y reducir la fricción en determinados procesos de ingeniería, como por ejemplo en las perforaciones.



Materiales terrestres En ingeniería, los suelos que contienen arcillas con gran capacidad de hinchamiento se conocen como suelos expansivos , y representan un riesgo para las construcciones civiles, ya que son suelos inestables que, al cambiar de volumen, desestabilizan los cimientos y provocan el hundimiento de las estructuras.

En la experiencia anterior, comprobar si la sepiolita ha perdido su textura granulada (que es la forma en que ha sido preparada en la fábrica). Si aún conserva su textura granulada significa que no se ha producido la separación de las láminas. Si es posible adquirir bentonita (tierra de Fuller), realizar una experiencia que permita comprobar el grado de hinchamiento de estas arcillas. Las propiedades coloidales de la arcilla, unido al hecho de que son químicamente inertes (no reaccionan con ningún compuesto químico), las hacen válidas para múltiples usos en la industria química, como relleno para dar consistencia y textura a determinados productos, como cosméticos, medicamentos, pinturas, fertilizantes, recubrimientos asfálticos, alimentos animales, etc.

Plasticidad Una de las propiedades fundamentales de las arcillas es su plasticidad. Esto es debido a que, como las uniones entre las láminas son muy débiles, la entrada de agua entre dichas láminas facilita el deslizamiento de unas láminas sobre otras. También ayuda el hecho de estar formadas por partículas muy pequeñas. Esta capacidad para ser moldeable hace que la arcilla sea utilizada en una gran variedad de aplicaciones en la construcción y en la fabricación de útiles de cocina y objetos artísticos y decorativos. Una vez elaborados los objetos (ladrillos, azulejos, cerámicas), se cuecen en los hornos. En este proceso pierden toda el agua intersticial y los cationes, y las láminas colapsan apilándose unas encima de otras, de forma que no vuelven a recuperar ninguna de sus propiedades anteriores. En cualquier caso, no se utilizan arcillas expansivas para estas aplicaciones. En la fabricación de cerámica de calidad (porcelana) la más apreciada es la c a o l i n i t a . Por su color blanco y su brillo, se utiliza en la industria del papel, para dar un acabado satinado y rellenar los huecos que quedan entre las fibras de celulosa.

¿Có m o r e c o n o c e r u n m i n e r a l d e a r c i l l a ? Debido a su tamaño, nunca encontraremos un mineral de arcilla, sino una acumulación de arcillas o una roca de arcilla. El color no nos sirve de referencia, ya que son muy variados. Las acumulaciones de arcilla (sedimentos) son fáciles de reconocer por su grano fino. Si están húmedas, forman un barro muy denso y pegajoso. Si están secas, producen polvo. En cualquier caso, al coger un poco de arcilla entre los dedos y frotar, conseguimos deshacer completamente el material, sin que quede ningún grano visible, y las huellas digitales de los dedos quedan rellenas y manchadas. Si es una roca, tiene aspecto macizo y no podemos distinguir absolutamente ningún tipo de grano o de estructura.



Micas y Arcillas

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