Os minerais de argila são filossilicatos aquosos de alumínio, às vezes com várias impurezas de ferro, magnésio, metais alcalinos e metais alcalino-terrosos, além de outros cátions encontrados em algumas superfícies planetárias ou nas proximidades.
Eles são formados na presença de água e, uma vez que foram importantes para o surgimento da vida, porque muitas teorias da abiogênese levam em consideração seu papel nesse processo. Eles são componentes importantes dos solos e têm sido benéficos para os seres humanos desde os tempos antigos na agricultura e produção.
Educação
As argilas formam folhas hexagonais planas semelhantes à mica. Minerais de argila são produtos de intemperismo comuns (incluindo intemperismo de feldspato) e produtos de baixa temperatura de mudança hidrotérmica. São muito comuns em solos, em rochas sedimentares de granulação fina, como xistos, pedras de lama e siltitos, bem como em xistos metamórficos e filitos de granulação fina.
Características
Os minerais de argila, como regra (mas não necessariamente), são de grão ultrafino. Geralmente, acredita-se que eles tenham um tamanho inferior a 2 micrômetros na classificação padrão de tamanhos de partículas, portanto, métodos analíticos especiais podem ser necessários para identificá-los e estudá-los. Isso inclui difração de raios X, métodos de difração de elétrons, vários métodos espectroscópicos, como espectroscopia Mössbauer, espectroscopia no infravermelho, espectroscopia Raman e SEM-EDS, ou processos automatizados de mineralogia. Esses métodos podem ser complementados por microscopia de luz polarizada, uma técnica tradicional que estabelece fenômenos fundamentais ou relações petrológicas.
Distribuição
Dada a necessidade de água, os minerais argilosos são relativamente raros no sistema solar, embora sejam comuns na Terra, onde a água interage com outros minerais e matéria orgânica. Eles também foram descobertos em vários lugares em Marte. A espectrografia confirmou sua presença em asteróides e planetoides, incluindo o planeta anão Ceres e Tempel 1, bem como a lua de Júpiter na Europa.
Classificação
Os principais minerais argilosos estão incluídos nos seguintes grupos:
- O grupo caulino, que inclui os minerais caulinita, dikkit, halloysite e nakrit (polimorfos Al2Si2O5 (OH) 4). Algumas fontes incluem o grupo caulinita-serpentina devido a semelhanças estruturais (Bailey, 1980).
- Um grupo de esmectita que inclui esmectites dioctahédicas, como montmorilonita, não tronita e beidellite e esmectitas trioctaedrais, por exemplo, saponita. Em 2013, testes analíticos do rover Curiosity encontraram resultados consistentes com a presença de minerais de argila de esmectita no planeta Marte.
- Grupo ilita, que inclui mica de argila. Illit é o único mineral comum deste grupo.
- O grupo clorito inclui uma ampla gama de minerais semelhantes com variação química significativa.
Outras espécies
Existem outros tipos desses minerais, como sepiolita ou atapulgita, argilas com longos canais de água, de estrutura interna. Variações de argila de camada mista são relevantes para a maioria dos grupos acima. Os pedidos são descritos como pedidos aleatórios ou regulares e também são descritos pelo termo "Reichweit", que em alemão significa "alcance" ou "cobertura". Artigos literários citam, por exemplo, a ilite-esmectita ordenada R1. Este tipo está incluído na categoria ISISIS. R0, por outro lado, descreve a ordem aleatória. Além deles, também é possível encontrar outros tipos estendidos de pedidos (R3, etc.). Os minerais argilosos argilosos, que são os tipos perfeitos de R1, geralmente têm seus próprios nomes. A clorita-esmectita ordenada por R1 é conhecida como corrensita, R1-ilita-esmectita-rectorita.
História do estudo
O conhecimento da natureza da argila tornou-se mais compreensível na década de 1930 com o desenvolvimento de tecnologias de difração de raios-x necessárias para a análise da natureza molecular das partículas de argila. A padronização da terminologia também surgiu durante esse período, com especial atenção a palavras semelhantes, o que levou a confusão, como uma folha e um avião.
Como todos os filossilicatos, os minerais argilosos são caracterizados por estratos bidimensionais de tetraedro de SiO4 em ângulo e / ou octaedro de AlO4. Os blocos de folhas têm a composição química (Al, Si) 3O4. Cada tetraedro de silício compartilha 3 de seus átomos de oxigênio de vértice com outros tetraedros, formando uma rede hexagonal em duas dimensões. O quarto vértice não é compartilhado com outro tetraedro, e todos os tetraedros "apontam" na mesma direção. Todos os vértices não separados estão em um lado da planilha.
Estrutura
Nas argilas, as folhas tetraédricas são sempre coladas às folhas octaédricas, formadas a partir de pequenos cátions, como alumínio ou magnésio, e coordenadas por seis átomos de oxigênio. O vértice sem forma da folha tetraédrica também faz parte de um lado da octaédrica, mas um átomo de oxigênio adicional está localizado acima da lacuna na folha tetraédrica no centro dos seis tetraedros. Este átomo de oxigênio é ligado a um átomo de hidrogênio formando um grupo OH na estrutura da argila.
As argilas podem ser divididas em categorias, dependendo do método de embalagem das folhas tetraédrica e octaédrica em camadas. Se em cada camada houver apenas um grupo tetraédrico e um octaédrico, ele pertence à categoria 1: 1. Uma alternativa, conhecida como argila 2: 1, tem duas folhas tetraédricas com um vértice indiviso de cada uma delas, direcionadas uma para a outra e formando cada lado da folha octogonal.
A conexão entre as folhas tetraédrica e octaédrica requer que a folha tetraédrica fique ondulada ou torcida, causando distorção ditrigonal da matriz hexagonal, e a folha octaédrica esteja alinhada. Isso minimiza a distorção geral da valência do cristalito.
Dependendo da composição das folhas tetraédrica e octaédrica, a camada não terá carga ou terá um valor negativo. Se as camadas são carregadas, essa carga é balanceada por cátions intercalares, como Na + ou K +. Em cada caso, a camada intermediária também pode conter água. A estrutura cristalina é formada a partir de uma pilha de camadas localizada entre outras camadas.
"Química da argila"
Como a maioria das argilas é feita de minerais, elas têm alta biocompatibilidade e interessantes propriedades biológicas. Devido à forma do disco e às superfícies carregadas, a argila interage com várias macromoléculas de substâncias como proteínas, polímeros, DNA etc. Alguns dos usos da argila incluem administração de medicamentos, engenharia de tecidos e bioprinting.
A química da argila é uma disciplina aplicada da química que estuda as estruturas, propriedades e reações químicas da argila, bem como a estrutura e propriedades dos minerais da argila. Este é um campo interdisciplinar que inclui conceitos e conhecimentos de química estrutural e inorgânica, físico-química, química de materiais, química analítica, química orgânica, mineralogia, geologia e outros.
O estudo da química (e física) das argilas e da estrutura dos minerais argilosos é de grande importância acadêmica e industrial, pois estão entre os minerais industriais mais amplamente utilizados como matéria-prima (cerâmica, etc.), adsorventes, catalisadores, etc.
