ANALISIS POR ATD, DETERMINACION DE SUPERFICIE Y RMN DE SOLIDOS, DE LA INFLUENCIA DEL CATÍON INTERLAMINAR EN LOS CAMBIOS ESTRUCTURALES DE MONTMORILLONITAS Y SUS PRODUCTOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y MECÁNICOS

MARIELA. A. FERNÁNDEZ; MARIA DOLORES ALBA; ROSA. M. TORRES SÁNCHEZ

Cordoba

Congreso; XVII Congreso de Fisicoquímica y química inorgánica; 2011

Los minerales del grupo de las esmectitas, son bien conocidos por su uso en diversas aplicaciones, tales como adsorbentes de metales pesados y compuestos catiónicos, lodos para perforación, moldes de fundición, elaboración de pastas para la industria cerámica, etc. En la actualidad son una fuente versátil para la preparación de materiales nanoestructurados de avanzada tecnología, que incluyen organoarcillas, arcillas pilareadas, compuestos de intercalación, nanocompuestos polímero-arcilla, etc. La Montmorillonita es una arcilla esmectita cuyas deficiencias de carga estructurales, localizada fundamentalmente en la capa octaédrica, están compensadas por cationes en su intercapa. Ya en 1958, Kulbicki destaco la posibilidad de que el tipo de cationes desempeñara un papel importante en la transformación térmica de estos minerales. Posteriormente, se evidenció también su importancia en la degradación estructural con tratamientos de molienda. En este trabajo se evalúa, la influencia de la distinta homoionización y tratamientos térmico o mecánico en la estructura de una montmorillonita (M), estudiado por análisis térmico, determinación de la superficie y cambios en la coordinación del Al y Si por RMN de sólidos. Fracciones de M (Volclay, USA) fueron intercambiadas con Li, K, Na, Ca y Al y posteriormente estos productos se sometieron a tratamiento térmico (600°C durante 1 h) o mecánico (molino de atrición, Herzorg durante 300seg). La perdida de agua de hidratación (entre 100 y 300°C) varió en el orden Al>Li≈Ca>Na>K, correlacionándose directamente con los valores de Sw, solo para las muestras iniciales y las tratadas mecánicamente. Los valores en % de dicha perdida siguieron un orden con los tratamientos: muestras iniciales> mecánicas> térmicas, coincidiendo con los valores obtenidos para la perdida de agua estructural (500- 900°C). Mientras la deshidroxilación de la intercap a (250-500°C) generó valores de perdida de agua que invirtió el orden a: muestras mecánicas> iniciales> térmicas. Los RMN de 29Si muestran para todas las arcillas iniciales dos señales una centrada a ca. - 94 ppm, rango Q3 típico de montmorillonita y otra de menor intensidad (10-18%) a ca. - 109 ppm, correspondiente a entornos Q4. Como es de esperar en M con cationes hidratados en la interlámina no se observan cambios apreciables en los entornos Q3 de Si. Tanto el tratamiento térmico como mecánico provocan un ensanchamiento de los entornos de Si Q3 debido a una destrucción parcial del orden local de estos átomos de la red, siendo mas intenso tras el tratamiento mecánico. Los RMN de 27Al de las muestras originales se caracterizan por una señal intensa a ca. 0 ppm (Al octaédrico) y un conjunto de señales entre 50-70 ppm (Al tetraédrico). El tratamiento mecánico provoca una disminución de la intensidad del Al octaédrico en el orden Na, Li > K, Ca > Al generado por un desorden local en los átomos de la red que hacen que aumente la asimetría y la constante de acoplamiento cuadrupolar de los núcleos 27Al haciéndolos invisibles a la detección. Este mismo efecto pero en menor intensidad se observa también tras el tratamiento térmico en las M intercambiadas con Ca y Al.