A chemical, thermal and X-ray study about a sample of vermiculite from Badajoz has been carried out. The realized investigations, i. e. chemical analysis, exchangeable cations, cation-exchange capacity, dehydration curve, differential thermal analysis and X-ray study, show that this mineral is a not well crystalized, calcium and magnesium saturated, rather weathered vermiculite.Se ha efectuado un estudio químico y fisicoquímico de una vermiculita de Badajoz. Las determinaciones realizadas, análisis químico, cationes cambiables, capacidad de cambio, curva de deshidratación, análisis térmico diferencial y diagramas de difracción de rayos X, indican que el material investigado es una vermiculita, algo degradada, no muy bien cristalizada, cuyos cationes de cambio son magnesio y calcio, predominando este último

Chaves Sánchez, Manuel

González García, Francisco

idUS. Depósito de Investigación Universidad de Sevilla

CARACTER1ZAcrON y PROPIEDADES DE UNA VERMICULITA DE BADAJOZ por F. GONZALEZ, FCA. TIÍISTAN DE CHAVES .v M. CHAVES L as vermi culitas son silicato s de estructura laminar cuya cons-titución y propic<!ades gua rdan es trecho parentesco con las de las micas, de la s cuales, especialmente {le la biotita, parecen proceder por hidratac ió n y pér<lida de álcali. Pertenecen al grupo de silicatos que forman redes «de tres ca-pas»; so n trioctaédricos, contienen una alta proporción de mag-nesio en co ordina ción octaédrica, y poseen alta -cupaci da{l de cam -hio del orden de 140 meq .j 100 grs., siendo Mg++ o Mg++ y Ca++, lo s cationes de ca mhi o . Por 10 que respecta a la hidratación, mues-tran estrechas relaciones con los silicato s del gr'upo de la 111011t-lllorillonita , de lo s que difieren a este respecto en algunas carac-terística s impuestas por la mayor ca rg·a negativa de las láminas hllldamental es de l sili cato)' por la naturaleza de lo s cationes de cambio. Las ·propiedades de la s vermiculitas han sido estudiadas dete- . nidamente por Gruuer (3), Hendricks y Jefferso n (5), Barshad (1 y 2), Walker {S y D), Walker y Milne (10) y otros. Uno de nos-otros ha estudiado con Hoyos y Martín Vivaldi (O) la s propieda-t)es de u11a verll1 iculita de Beni Bu xe ra, que resultó ser un mate-rirtl muy puro. En 11. presente nota se estudia la co mpos ición )' propiedades de una vermicu lita de Badaj oz. La muestra ~e recogió en una vi -s ita que uno de nosotros hubo de realizar al grupo minero L8. Judía , de Burgl1illos del Cerro (Badajoz). El material se presenta ¡6 ,\~A LES DE ED.\FOlOGtA y FI S IOLOCL\ VEGETAL en terrones fácilmente desmenuzables. formad os por un co njunto de laminillas de tamaiio aproxi mado de un milímetro cuadrado y color verde OSCUfO pardusco . Existen, aunque en muy escaSa pro-porción, láminas de tamaño algo mayo r, hasta de un centímetro cuadrado, que se seleccionaron para su estudi o aparte. La 'muestra en g eneral tiene un aspecto muy homogclleo, y la observación micr oscópi ca 110 revela la presencia el e constituyentes extraños. Tanto . Ias láminas g randes como las pequeila s presentan muy élctlsada In propi edad de hojnldrar sc cuando se someten a ca!en-tamicnto brusco. L as dete rm inaciones analí ticas se efectuaron por separado en ambos materia les, sin que mostra ran diferencias apreciables, 10 que co nfirma la homogeneidad del producto. Se hicieron las siguientes determi naciones: L os resultados se recogen en la siguiente tabla en la que se in-cluye, para comparación , la co mposición quími ca de la ye rmiculita de Ben i-Buxera : T .\ II L \ Amfliús qu ím ica I\;¡dlljox Beni Buxera Si O~ . .. ..... 35. ¡ So ,o :\9·~0 ° '0 AIZOj . . . . . . /8 , 12 12 ,9 7 Fe~03' . . . ... (;1.1 S J,q 6 Fea .. ... .... 0. 13 0.64-" Tia" .. . .. ... 0.62 1.29 Mod . . . .... . Ii ·79 25,2 4 • CaO ... _ . ... 2. ¡ 2 • 1-1 .0 - I LOO •• 7.4 2 9,36 P~rdid:t c:Hc .. 8.14 _ s,¡O - - --100,00 0/0 101 ,9 6 °/0 Como puede aprecia rse, In \'e rmi cu1ita de Badajoz tiene me-nor contenido de sí lice, mayor proporción de A l- lo que debe co rrespo nder a l1n a gran sustitución iso morfa de S iH por AIH en 2 C .\k l\CnR1Z"\CIÓ~ y ¡'R01'If. D.\DI::S m .: UN:\ \'ER~UC UI.lT,\ DI=: BADAJOZ j7 coordinación tetraédrica-, un contenido notablemente superior en F e3+, menor proporción de Fe~+ y un. contenido mucho más bajo de Mg:l+ que la de Beni-nuxera. Es de notar también la existencia de un apreciable contenido en Ca:!+,. ausente en esta última, 10 que corresponde, como veremos má s adelante , a la ex istencia de Ca!!-!-de ca 111 bio . CURVA DE OESHIDHAT1\Cr ÓN La tabla 2 co ntiene lo s datos correspondientes a ul1a muestra puesta previamente hasta equilibrio. con la tensión de vapor del 50)-1, ,,1 tíO pOr 100. Estos elatos son la media de seis determina-ciones pa ralelas y se representan gráficamente en la figura nú -mero 1 , T A ~LA 1I Te mperatura C' 100 200 300 , 00 600 ¡20 820 tooo 1·1:0 perd id. gr!;./ IOO g rs. 6,9 1 i, T S i· i 8 )0:,40 10,48 1 1,'; j 13,30 15 ,00 La curva de .deshidratación encaja bien en la que corresponde a este tipo ue silicatos, y es semejante a la de la vermic111ita de Beni-Buxera . Posee, sin embargo , como se apreció ya en el allá"""' li sis químico, un menor contenido de agua <..le hidratación . La par-te de la curva co rrespondiente a este agua tiene una curvat ura muy acentuada, Estos hechos están ele acuerdo con la determina-ción de cationes cambiables, ya que, COmo vere¡nos, la muestra está Saturada con 1\1g++ y Ca++, predominando este último. Uno de nosotros, investigando sobre la hidratación y deshidratación de 3 78 AN¡\[.ES DE EDA FO LOG iA \' t" ISlO LOGíA VEGETAL muestra s ·de montmorillonita saturadas co n la serie de cationes Mg++-Ca++-Sr++-Ba++, ha ~bservado que la cun'atura del trozo de la curva correspondie nte a la pérdida del ag ua de hidratación aumenta a l aumenta r el t amaii o del ca ti ón , es decir, del !"Tg++ a l 200 400 ,00 800 JOOO t~ C. Frr. . I Curva de desh idratac itin de vcrm i ~ \l li t a de 11adnj oz. Ba++, por ser en este seJl t ido más fácil la deshidratación . El que la ve rmic uli ta de Badajoz sea pr incipalmente cá lcica es p robable-m ente el hecho responsable uc la caracterí st ica cita,da en la <les-h idra tació n, qne se ap recia también en los reg istros del análi sis térmico diferencial. 4 C.\R .\ CTERIZACIÓN y I'ROPIED,\DES DE U:\,\ \:ERMJCllLIT:' DE BADAJOó! 79 A~ALISIS TÉRMINO DIFERENCIAL La curva correspondiente se obtuvo en aparato con bloque de níquel, frente a alúmina calcinada como materia l inerte y con una velocidad de calentamie'nto de 1.2,5° por minuto, y se representa en la figura núm. 2. 200 400 .00 800 . 1000' C. FIG. 2 Curva de análisis térmico diferencial de verrniculita, de Badajoz. Aparecen los dos picos endotérmicos de bajas temperaturas ca....: rácterísticos de las ve rmiculita s alcalinotérreas. Estos efectos en....: doténnicos se presentan , según Ba rshad (2), a temperaturas de 160°, el primero, y a 260°, el segundo, para muestras naturales de vermi'culitas magnésicas, ~s decir, con ~1g++ C0111 0 único cation de cambi o La posición de esto s picos varía ligeramente al ' variar la naturaleza del catión. de modo que la ,'ermiculi ta cálcica. es decir, con Ca++ Como e~c1usivo catión de cambio, presenta el segundo efecto endotérm1co a temperatura algo más baja, a U1106 240°, se-gún el citado auto\', Atrihllimos este descenso en la temperatura del segundo pico . encJotérmico a la mayor facilldad en la deshidratación de la mues-tra cálcica , como indicamos anteriorment e, Hemos podido apre-5 80 ANALES DE. EO!-FOLOGÍA y nSlOLOGiA VECI:.'TAL ciar este hecho en la vermiculita de Badajoz que, como puede ver-se en la figura núm . 2, presenta dichos efectos endotérmicos a temperaturas de 1500 y .230°, como corresponde a su alto cante"-nido en Ca++ de cambio. Por el contrario, la de Beni-Buxera (6) -vermiculita magnésica-presenta ambos efectos más separados entre sí, a temperaturas de 1700 y 280°, respectivamente. En la parte correspondiente a la región de altas temperaturas aparece el efecto endotérmico a unos 800' (en realidad a tempera-tura ligeramente inferior), pero no hemos registrado el pico exo-térmico que encuentra Barshad para muestras cálcicas, y, sohre todo, magnésicas. La presencia de un efecto endotérmico a tem-peratura de unos 6500 parece denotar la presencia de mautmori-Honita, con lo cual están de acuerdo algunos diagramas de difrac-cion de rayos X. La depresión existente entre 500-600' podría de-berse a pequeñas cantidades de illita . CATIONES CAMBIABLES Se hall determinado en los líquidos resultantes del desplaza-miento con disolución normal de acetato amónico neutro. En 'la muestra amónica, lavada con alcohol metílico neutro y seca al aire, se determinó el NH. + desplazando el NH, por destilación directa COll NaOH al 30 por 100, recogiendo sobre SO"H" 'NI". En otra determinación se realizó una Kjehldahlización de la mues-tra y se arrastró el NH3 en corriente de vapor de agua; el re_ sultado no varió respecto al anterior, y se refleja en la tabla nú-mero 3. junto con los restantes datos: TABLA 111 Ca++ de cambio.. . . . ...... . . Mg++ . » •. ....... . •.. . Total . . ... .. ............ ' .. Capacidad de cambio por des-plazamiento del NH.+ ...... . 63,6 meq¡ loo grs. 48. 1 111,7 101,'2 .. Como indican los datos anteriores, la muestra está saturarla con Mg++ y Ca++ predominando este último, lo que repercute fuertemente en sus propiedades, como hemos expuesto anterior-mente. A pesar de las precauciones tomadas en la destilación del 6 '.~ ~\ . ' C.\IUl:n: tIlZ .\l.: rÓx y l 'ROPIED,\DES DJo: Ul' ,\ \ ' EIOtl ('l'LlTA W: 1I .\U.\j02 S "l \:" ~ i\H3 para determinar la capacidad total de cambio de la muestra, "V e l número de miliequivalentes encontrado es a lgo inferior a la Suma de los cationes cambiables. Atribuimos este hecho a la exis-tencia como impureza de algún compuesto de calcio que se 501u-biliza en parte por los repetidos la \'ados co n la disolución de ace-tato amónico . Teniendo en cuenta . esta circun stancia, la muestra vendría a estar saturada 1,0r IvIg++ y Ca++, predominando ligera-mente est e último . De todas forma " la capacidad de cambi o de este mate rial (101 meq¡ lOO grs.) es inferior a la ql1 e co rresponde alas vermiculitas (del ord en de 14·0 meq/ 100 grs .). Esta observación , junto C011 otras deducidas de las determina-ciones anteriores, tales como cristalización deficiente del silicato, alto contenido de F e+++, bajo co ntenido en Fe++ y en Mg++, p'n~~encia probable de alguna "montmorillonita e i1lita , y poca n1..: lió<:z en las líneas de difracción de rayos X, indica qUe ei mate-rial se encuentra algo degradado y en curso de transfol'macirn . Los roentgendiagramas se hiciero n en Ull apa rato de difrac-ción de rayos X del L aboratorio de Fí sit.:a ele la Universidad de Sevilla, empleando anticátoda de Cr, potencia l de 40 K v. e inten-sidad de 4 mA. La tabla número 4 co nti ene los valores de d para las líneas obsenradas y la intensidad de las misma s. Se han in-cluido los dnt os de la ver.miculita de Beni-Buxera para campa.: ración. T A. B L A IV Difracción de Rayos X \'erm . Badajoz Verm. Beni . Bultera N" dA. dA. 14 ,60 r. r. 14,43 r. r. " 10 - 9 d . d. banda 2 7.45 d. 7,2) d . difu!iR ha cia ma-yores espaciados 3 4 ,QO d. d. 4-,80 d. 4 3,ó8 d. 3,00 111. , 2,Q4 r. ',89 m. 6 2,38. d. d. 2,42 d. d. 7 2,10 d. d. 2,° 7 d. d. 8, ,'IN/U.ES DE E D:'IFOLOGi,\ Y nSIOLOGi.\ VEGET:\I. Se obtuvieron también al"gullos diagramas cortando un troci-to de 3 ,x 0,2 mm. de 1111a de las láminas de exfoliación que se montó como cristal oscilante con el plano de exfoliación en la misma dirección que el haz de rayos X . En estos diagramas se observaron, junto a las llneas 1 a 5 anteriores de int ensidad muy reforzada, otras líneas muy dé biles que correspollden a una pe-queña cantidad de l11ontmorillonita. * .:t * Aunque la ex istencia de una pequeüa cantidad de impurezas, cuya presencia se sugiere por algunas de las det~rminaciones efec-tuadas, re sta algo de validez a la fó rmula estructural, que puede obtenerse a partir de lo s dato s de análisis químico, teniendo en cuenta sin embargo que aquéllas se encu entran en muy exigua proporción , es interesante calcular la fórmula mineralógica del silicato, que es la siguiente: L: = ,,836 En este cálculo, realizado por el método de l-larvey (4), hem os asi g nado a posiciones tetraédricas todo el SiH y el AP+ necesario para completar un to tal de 4; el res to del AP+, el F e+++, Fe++, TiH y todo el JvI g++. excepto el de camb io , se ha asig nad o a po-siciones octaédricas '; el Ca++ y Ulla cantidad de 1\1g++ equivalen-te al obten ido en la determinación de ba ses c,lll1bi ahle ~, ~e ha asig -nado a p os iciones interlamina res, es decir, a cationes de ca mbi o . Resulta de esta ma11 era para el número de cation es en coor-dinación octaéd rica, por mitad de cl' lula elemental , el , valor ~ = 2,83G. El valor teóri co ell si licato!' trioctaédrico~ a los cua-les p erten ece la vermi c111ita , es :~: pero 110 hay nin g un a razón para que todos lo ~ espacio s octacdricos tenga n necesariamente que estar ocupa-dos, e inclu so, de seguirse esta norma , resultaria un valor ha jo para el número de cati ones cambiables. En el ca so concreto de la vermiculita de Bauajoz, si sit l1ásemo s en posicio-nes de coordinación G fo do el :'vI g , se ll ega ría a un valor ~ = 2,943, pe ro 110 ql1edaría ning ún M g++ en posiciones interla-8 C:\ R:\CTERJZ :\CIÓ!\ y I'ROrJED .... DES DE U!\:\ VER~ICULITA DE llAD '-\JOZ 83 minares , es deci r, como lVlg++ de cambio, lo cual estaría eviden_ · temente en contra~l i cc ión con los hech os experimentales . Por esto es timam os más correcto asignar a posiciones interlaminares el Mg++ de cambio, poniendo el resto en coordinación octaédrica junto ron ;\1+++, Fe+++, Fe++ y Ti·t +, con la que resulta para ~ .el valor ya citado 2,8.36. Aunque como ya hemos indicad.o , el valor teórico idea l para silicatos trioctaédricos es 3, en la práctica exis-te un pequeño margen de tolerancia compatible con la estabili-dad del cristal, de modo que ,según Ross y Hendricks (7) los va-lores de ,¡ .más frecuentes están comprendido s entre 2,88 y 3. En la vermiculita de Bada joz el valor de ~ está situado prácticamen-te en el extremo inferior de este intervalo. Sin embargo, este valor es más bien algo bajo, y e'stimamos que este hecho está probablemente relacionado con el. estado de degradación del sil icato a que hemo s hecho mención anterior-mente. E n resumen , de las determinaciones realizadas podemos con-cl uir que el material investigado es una venniculita, no muy bien cristaliza da l con alto contenido en Fe3+, con Mg++ y Ca++ como cationes de cam'bio , predominando este último. Bl material se encuentra. en es tado de deg,radación y contiene pequeñas cantida-des de montmorillonitn y probablemente ill ita , prOdtlctos de su transformación. Estamos muy agradecidos al Laboratorio de Fí sica de la Un~­versidad de Sevilla, al Pro(esor Bru y al Dr. Pérez Rodríguez por las fa cilidades que no s han dado para la obtención de los riientgen-diagramas hSTITC TO OE EO:\ 1-'O I.OG i.-\ \' FI.'i IOLOC Í:\ \'EGETAL Secrid" de Sr'llilla Laborato rio d e Ql{imfClJ ¡IIorg6l1ira d e la Farl/lIad d e CirlldaJ. SevIlla . R ESU ~EN Se ha dectuado un estudio químico y fisicoquímico de una ,'ermiculita de B:1 dajoz. Las determinaciones realizacln.5, anáJ:si s químico, cationes cambiables, 9 ANALES DE. EDAFOLOCiA y FISIOLOGíA VECETAL capacidad dc cambio, curva de deshidrataóón, análisis térmico diferencial y dia-gramas de difracción de r:!yos X, indican que el mator:al investigado es una vermiculit3, algo degrauada, no muy bien cri stalizada, cuyos cationes de cambio son magnesio y calcio, predominando este último. S U MMAU Y A chcmical, 1hOl"mal and X-ray study about a samplc o( vermiculite írom Badajoz has been carried out. The rcaEzcd invcstigations, i. e. cheomica! analy-sis, cxchangcablc· cation~, cation-exchangc capacity, dehydration curve, diIIc-cential thermal analysis ¡llld X-ny study, show that this mineral is a l10t well crystalir.cd, calcium and magnesium satur¡¡t(~d, rathcr weathljl"cd vermiculite. BIBL !O lij( ,\Fj " tI}. B ,\It SIl i\D, r. 1't13l.i. Soil Sci . 61 , 42::;-442. (2) - - - 1948. Atn. Mi n. 33, 655<678. (3) GR U:-.IER, J. \V. 1934. ·Am. Min. 19, 5;.7·575. (4) HAR",:r, C. O. 1943. Al". Min. 28, 541.i)43. (5) l-h:l'w IOCKS, S. B. y JEFFE RSOX, l\l. E . 1938. Am. Min. 23, 8M-SG2. (6) Hoyos, A.; CON"L''', F. y M ,IRriN V IVALDl, J. 1000. An . de Fis. y Quim. XLVI 715. (i J Ro:;~, C. S. y 1-1J:;SDRICKS, S. B. 1945. Mincrals oí ¡he montmorillonite ¡;roup. U. S. Depart. roL (Geo!. Surv.) \Vashington. lS) W .... LKt::lt, G. F. 1949. Min. Mag. XXVIII, 693. (O) --- 1950. Ming. Mag. XXIX, 72. (10) - - Y MILNE, A.. 1!}50. Trans. 4rd. lnt . COllg. Soil S(,~ i . Vol. Ir, 62-G7. 10 

Caracterización y propiedades de una vermiculita de Badajoz

https://idus.us.es/xmlui/bitstream/handle/11441/66274/Caracterizaci%c3%b3n_vermiculita.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Caracterización y propiedades de una vermiculita de Badajoz

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

idUS. Depósito de Investigación Universidad de Sevilla