Minerales Arcillosos: Estructura, Tipos y Propiedades

Minerales Arcillosos: Origen y Formación

Los minerales arcillosos son filosilicatos laminares (filosilicatos) y se originan a partir de la meteorización de feldespatos (tectosilicatos).

Estructura de las Arcillas

Las arcillas están constituidas por:

Capa Tetraédrica

Está formada por la unión de tetraedros de Silicio (Si). Cada tetraedro está compuesto por un átomo de Si central rodeado por 4 átomos de oxígeno (O₂) dispuestos en forma de pirámide. Estos tetraedros se unen en una red hexagonal para formar la capa. La unión entre el Si y los oxígenos es covalente.

Capa Octaédrica

Está constituida por 6 moléculas de agua (H₂O) alrededor de un átomo de Aluminio (Al). Los octaedros adyacentes comparten iones hidroxilo (OH) para formar una capa similar a la de los tetraedros.

Alófanos

Los alófanos son un conjunto de minerales en los que los tetraedros de Si y los octaedros de Al se disponen de forma irregular (amorfos) y, en ocasiones, mezclados con otros tetraedros como los de fósforo. Generalmente, se originan a partir de cenizas volcánicas. Los alófanos presentan las siguientes características:

• Porosos
• Gran superficie específica
• Elevada capacidad de intercambio catiónico (CIC)
• Elevada capacidad de intercambio aniónico (CIA), lo que facilita la fijación de fosfatos
• Elevada capacidad de retención hídrica, propia de los suelos alófanos

Tipos de Arcillas

Arcilla con Menor Cantidad de Silicio

La caolinita es la arcilla que presenta la menor cantidad de Si y tiene propiedades coloidales menos definidas.

Arcillas en Suelos Alcalinos

La illita y la montmorillonita son las arcillas más frecuentes en suelos con reacción alcalina.

Origen de las Cargas Eléctricas en las Arcillas

Existen dos tipos de cargas eléctricas en las arcillas:

• Cargas temporales o dependientes del pH: se originan en el borde de las laminillas donde quedan cargas sin compensar.
• Cargas permanentes: se originan por la sustitución isomórfica de un átomo por otro dentro de la red cristalina.

Origen y Formación de las Arcillas

Las arcillas se desarrollan a partir de la meteorización de:

• Inosilicatos (piroxenos y anfíboles)
• Filosilicatos (micas)
• Tectosilicatos (feldespatos: ortoclasas y plagioclasas)

Los dos procesos principales de formación de arcillas son:

• Meteorización: transformación o alteración por sustitución isomórfica, disolución de iones interlaminares, pérdida de iones centrales y desintegración consecuente de los minerales a partículas coloidales.
• Descomposición: a partir de minerales primarios a sus componentes iónicos.

Clasificación de las Arcillas

La unión de las capas tetraédricas y octaédricas da lugar a diferentes tipos de arcillas:

Arcillas Bilaminares (1:1)

Formadas por una lámina de tetraedros de Si y otra de octaedros de Al. Ejemplo: caolinita.

Arcillas Trilaminares (2:1)

Formadas por dos láminas de tetraedros de Si con una lámina intermedia de octaedros de Al. Se diferencian dos tipos:

• Expandibles: como la montmorillonita, que contiene espacios interlaminares donde ingresan iones H⁺ para compensar las cargas permanentes (el Al puede ser sustituido por Mg o Fe). También pueden ingresar una o más capas de agua (H₂O). Su CIC es alta.
• No expandibles: como la illita, una mica hidratada donde la sustitución isomórfica se produce principalmente en los tetraedros, el Si por el Al. El déficit de carga queda principalmente equilibrado por un ion potasio (K) que se ubica entre los paquetes, por lo que no se expande. El CIC se determina por las cargas superficiales externas.

Arcillas Tetralaminares (2:2)

Ejemplo: clorita. Contiene una capa octaédrica de Magnesio (Mg) que compensa las cargas negativas originadas en la capa tetraédrica. No es expandible.