Propiedades de los Minerales Arcillosos en Suelos

Minerales Arcillosos

Las arcillas proceden de las rocas a través de procesos de erosión química. Como consecuencia, su composición es muy variable. Están constituidas por mezclas de minerales arcillosos, que son silicatos, fundamentalmente de aluminio, hierro y magnesio. Gran parte de las propiedades de las arcillas, como la plasticidad, responde a su composición mineralógica, por lo que se comentan aquí algunos de sus aspectos más notables.

Unidades Cristalinas Fundamentales

La gran variedad de minerales arcillosos obedece a la combinación de unas pocas unidades cristalinas fundamentales:

• Capa de tetraedros de sílice, unidos por sus vértices. En ella, los átomos de silicio ocupan el centro de los tetraedros, y los de oxígeno los vértices.
• Capa de octaedros, unidos por los vértices. El centro está ocupado por átomos de magnesio o de aluminio, y los vértices por grupos OH^-.

Las capas de octaedros son eléctricamente neutras y existen en la naturaleza como minerales aislados (Brucita y Gibbsita). No así la de tetraedros, que requiere una red de tetraedros en tres dimensiones para formar la sílice mineral.

En la red cristalina de las arcillas, es frecuente que existan sustituciones isomorfas, por las cuales algunos de los átomos centrales son sustituidos por otros de menor valencia (lo más frecuente es Si⁺⁴ por Al⁺³, y Al⁺³ por Mg⁺² o Fe⁺²). Como resultado, las partículas tienen un déficit de cargas positivas.

La combinación de estas unidades de diversas ordenaciones y con diferentes enlaces entre ellas produce los distintos minerales. La estructura cristalina resultante es laminar, y las partículas son aplanadas, con una dimensión mucho menor que las otras dos. A lo largo de las caras planas existen cargas negativas por las razones antedichas. En los bordes, donde termina la estructura, puede haber cargas positivas o negativas.

Tipos de Minerales Arcillosos

Caolinita

Abunda en los suelos naturales. El caolín, usado en fabricación de porcelana, es un suelo con alta proporción de caolinita. Consiste en grupos de dos capas, una de tetraedros y otra de octaedros de aluminio. La unión entre estos grupos es por enlaces de hidrógeno, relativamente débiles.

Illita

Es el componente más frecuente en las arcillas naturales. La agrupación fundamental es un grupo de tres capas, con una capa de octaedros de magnesio entre dos de tetraedros. La unión entre estas agrupaciones es mediante enlaces de potasio, relativamente fuertes. La relación espesor/diámetro es de 1/10 a 1/50. Tiene muchas sustituciones isomorfas, lo que la hace muy activa.

Montmorillonita

De estructura similar a la illita, pero con dos diferencias fundamentales: en primer lugar, tiene más sustituciones isomorfas, llegando a 1 de cada 6 átomos, con lo que tiene una importante carga eléctrica neta negativa; por otra parte, la unión entre agrupaciones no es de potasio, sino de valencia secundaria.