Este documento describe las propiedades de las arcillas y cómo interactúan con el agua. Explica que las arcillas están compuestas de alumino-silicatos y tienen una carga eléctrica negativa que atrae cationes e iones de agua. Esto permite que las arcillas intercambien cationes y absorban grandes cantidades de agua, causando intumescencia. También discute las propiedades clave de las arcillas como permeabilidad, sensibilidad y plasticidad, las cuales dependen de su capacidad para absorber y retener agua.

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ACTIVIDAD CATIÓNICA DE LAS ARCILLAS
Carlos Alberto Frías Fraíre
e-mail:Carlos_Frias_Fraire@hotmail.com
Materia: Laboratorio de Fluidos
Ingeniería Petrolera quinto semestre
Daniel Gutiérrez Ramos
2.1.1 No es una substancia única.
1.- INTRODUCCIÓN. Cuando decimos que no es una
substancia única nos referimos a que está
El objetivo principal de éste ensayo es constituida por alumisilicatos los cuales
estudiar porque las arcillas pueden son propios de las arcillas.
absorber agua, y que es lo que hace que La arcilla tiende a formar soluciones
puedan absorber agua, una de las coloidales, al igual que tienen cierta
propiedades más importantes de las plasticidad al combinarse con cierta
arcillas se encuentran el intercambio cantidad de agua, también tienen la
catiónico; los nexos los cuales permiten capacidad de retener más o menos agua
poder intercambiar átomos. También que e intercambiar iones o moléculas.
poseen ciertas características como la Las arcillas presentan diversas
permeabilidad, intumescencia, coloraciones, siendo la blanca la más pura
sensibilidad, plasticidad, entre otras, las
cuales ayudaran caracterizar mejor las 2.2 Fisicoquímica de las arcillas.
arcillas y poder diferenciar en que arcillas .Para que se pueda explicar con más
son mejores que otras en la absorción de claridad la estructura interna de las
agua. arcillas, tenemos el siguiente enunciado
de la teoría de las arcillas, “La superficie
2.- DESARROLLO. de cada partícula de suelo posee carga
eléctrica negativa de esta forma atrae a
¿Qué es una arcilla? los iones positivos del agua” al igual que
La palabra arcilla proviene del latín también atrae cationes de diferentes
“argilla” y se encuentra en griego “argos” y elementos como el sodio (Na), potasio (K),
su significado es blanco. calcio (Ca), magnesio (Mg), aluminio (Al),
La arcilla es originada a partir de la entre algunos elementos.
meteorización de las rocas, y sus
partículas son inferiores al tamaño de La anterior teoría funciona de la siguiente
2μm. manera, las moléculas del agua son
polarizadas, en otras palabras funcionan
2.1 Características De Las Arcillas. por medio de dipolos permanentes, por
Una de sus características de las esta razón se dice que el agua siempre
arcillas es que están compuestas, en su podrá atraer otro volumen de agua, y el
mayoría de filosilicatos, en especial de agua adsorbida aumenta con la carga
silicatos de aluminio que por lo general eléctrica de cada catión.
son silicatos de aluminio hidratados, y en
otras ocasiones también de silicatos de 2.2.1 Intercambio catiónico.
magnesio, hierro y algunos otros metales, La capacidad del intercambio catiónico
pero también hidratados. (CIC) expresa la cantidad de bases
adsorbidas en las partículas de acilla
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2. .
capaces de ser removidas. Las arcillas o moléculas vecinas. Éste nexo una vez
pueden cambiar los cationes adheridos a establecido resulta más débil que la del
ellas… ¿cómo?, sencillamente, haciendo iónico o que la covalente.
que circule a través de ellas una solución
del catión que se desee agregar. Nota: cuando se establece entre dos
láminas de las que constituyen un cristal
Nota: Hay que tener en cuenta que hay de arcilla produce uniones relativamente
algunas arcillas que son menos sensibles débiles y no muy estables.
al intercambio de cationes, por ejemplo
las caolinitas; mientras otras que tienen 2.3.2 Nexos Secundarios
más posibilidades de intercambio como Son aquellos nexos que se establecen
las ilitas, por mencionar algo. entre las moléculas y a ellos corresponden
los niveles de energía relativamente bajos
2.3 Nexos en comparación a la de los átomos.
2.3.1 Nexos Primarios En estos nexos se muestra la fuerza de
Los nexos que ocurren entre los átomos van deer Waals que son consecuencia de
de un cristal de arcillas son los siguientes: la naturaleza polar de las moléculas de
muchas sustancias.
2.3.1.1 Nexos Iónicos La característica principal de este tipo de
Éste se establece entre dos átomos que moléculas es, que sus centros de carga
tengan incompleto el número de positiva y negativa no coinciden, por esta
electrones en sus bandas más exteriores. razón la molécula en conjunto funciona
Sucede que uno de los átomos pierde como un dipolo permanente. Por lo tano
electrones de su banda externa que los nexos secundarios pueden
pasaran a ocupar lugares de los establecerse entre cualquier tipo de
electrones faltantes en la banda externa molécula.
del otro.
2.4 Relaciones entre partículas cristalinas
Nota: Los átomos que ganen o pierdan de arcilla y agua.
uno o más electrones por este mecanismo Cuando nos referimos de relación entre
se denominan iones y poseen cargas partículas, estamos hablando entre las
eléctricas desbalanceadas, positiva o relaciones existentes entre los cristales de
negativa ya sea que haya ganado o arcilla que forman la estructura solida del
perdido electrones. suelo y el agua que las rodea.
Este punto se refiere mucho a la
2.3.1.2 Nexos Covalentes formación de una capa entorno al cristal
Éste ocurre entre dos átomos donde a de arcilla sumergido en agua donde se
cada uno le falta uno o más electrones en hace un enfoque a que las cargas
sus bandas extremas. En estos casos lo eléctricas (negativas o positivas) sean
que pasa es que se comparten electrones estables para entender la atracción o
con un átomo vecino. repulsión que presentan las partículas
cristalinas de las arcillas.
2.3.1.3 Nexos A Través De Un Núcleo de
Hidrogeno 2.5 Propiedades
El núcleo del átomo de hidrogeno, son su Algunas de las propiedades más
carga positiva puede ejercer fuerzas de importantes de las arcillas son la
cierta consideración sobre átomos, iones
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3. .
intumescencia, permeabilidad, Porcentaje de agua a partir de la cual la
sensibilidad y la plasticidad, por nombrar arcilla deja de ser platica y se comporta
algunas. como liquida
2.5.1 Intumescencia 2.5.4.3 Índice de Plasticidad
Cuando hablamos de intumescencia nos Contenido de agua para una arcilla entre
referimos cuando los suelos arcillosos su límite líquido y su límite platico.
absorben agua, en consecuencia a esto Matemáticamente expresado como una
tendremos un aumento de volumen; esto diferencia:
sería el fenómeno contrario a la IP = LL − LP
contracción Donde :
Algunas arcillas como la bentonita pueden IP = Índice Plástico
aumentar de volumen 1600% o más LL =Límite Líquido
después de una prolongada empapada, LP =Límite Plástico
en cambio otras arcillas como la caolinitica
aumentan cuando mucho un 10% CONCLUSIONES
En conclusión podemos decir que la arcilla
2.5.2 Permeabilidad posee características muy importantes y
Las arcillas tienen baja permeabilidad, sus vienen relacionadas con el tipo de arcilla
aperturas inter-granulares son demasiado ya que sus propiedades pueden cambiar
pequeñas para permitir la circulación dependiendo también de los componentes
rápida. que la compongan, al igual que sus nexos
juegan un papel importante en la
2.5.3 Sensibilidad estabilidad de sus átomos. El agua es otro
Las partículas arcillosas poseen cargas componente que actuará de manera muy
eléctricas parecidas, por lo que originan especial con la arcilla porque gracias a las
mutua repulsión, siendo arrastradas a lo propiedades de la primera se podrá saber
largo de las corrientes o dispersadas en que tanta absorción pueda tener la roca,
un cuerpo de agua. saber cual es u permeabilidad, su
sensibilidad, plasticidad, entre otras; al
2.5.4 Plasticidad igual de saber qué tipo de arcillas son
Se dice que la arcilla es platica cuando es mejores absorbiendo agua.
sometida a un esfuerzo capaz de soportar
deformaciones rápidas sin rebote elástico, REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
sin variaciones volumétricas, sin
desmoronarse o agrietarse, y obviamente [1] Universidad Autónoma Gabriel René
conservando la forma adquirida al cesar el Moreno
esfuerzo Santa Cruz, apuntes [En línea] Disponible
en:
2.5.4.1 Límite Plástico www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_de
Es el porcentaje que necesita la arcilla _minas_y_petroleos/geologiafundamentos
para que empiece a manifestarse la /default5.asp
elasticidad
[2] Juárez, Badillo. Mecánica de suelos,
2.5.4.2 Límite Líquido 1999. 703p
[3] Besoain, Eduardo. Mineralogía de
arcillas de suelos, 1985. 1205p.
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4. .
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