La caolinita es un mineral arcilloso con composición química Al₂Si₂O₅(OH)₄. Es un mineral industrial importante. Las rocas ricas en caolinita se denominan caolín. La caolinita es un grupo común de minerales arcillosos que son silicatos de aluminio hidratados ; contienen los componentes principales del caolín (arcilla china). El grupo incluye la caolinita, que es químicamente similar pero amorfa a la caolinita, y sus formas más raras: estalagmita, nacrita, haloisita y alófano.
Es un mineral de silicato en capas con una capa de sílice tetraédrica (SiO4) unida a una capa octaédrica de octaedros de alúmina (AlO6) a través de átomos de oxígeno.
La caolinita, la nacrita y la dickita se presentan como masas compactas o granulares y grumos similares a la mica como placas hexagonales pequeñas, a veces alargadas. Los feldespatos son productos de cambio natural de feldespatoides y otros silicatos. El anóxido, anteriormente considerado un mineral del grupo de la caolinita con una proporción de sílice a alúmina superior a la normal, ahora se considera caolinita y sílice libre (principalmente no cristalina). Para fórmula química y propiedades físicas detalladas
La caolinita es la materia prima de ladrillos, cerámica y tejas. Ha desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de la civilización humana. El más importante de estos minerales es la caolinita. La caolinita forma placas blancas, microscópicas y pseudohexagonales.
masas compactas o granulares y grumos similares a mica. Otros tres minerales, estalagmita, nacrita y haloisita, químicamente idénticos a la caolinita, pero con un sistema monoclínico. Cuatro encontrados juntos ya menudo visualmente indistinguibles.
La caolinita es un producto natural de la degradación de la mica , la plagioclasa y los feldespatos de sodio y potasio bajo el efecto del agua, el dióxido de carbono disuelto y los ácidos de la materia orgánica. Se utiliza en la agricultura; como relleno en alimentos como el chocolate; mezclado con pectina como antidiarreico; como expansor de pintura; como agente reforzante en el caucho; y como agente en polvo en operaciones de fundición.
Nombre : El nombre caolín deriva de Gaoling, un pueblo chino cerca de Jingdezhen, en la provincia de Jiangxi, al sureste de China. El nombre se incorporó al inglés en 1727 a partir de la versión francesa de la palabra: kaolin.
La caolinita tiene una baja capacidad de contracción-expansión y una baja capacidad de intercambio catiónico (1–15 meq/100 g). Es un mineral blando, terroso y generalmente blanco (arcilla filosilicatada dioctaédrica) producido por la meteorización química de minerales de silicato de aluminio como el feldespato . En muchas partes del mundo es de color rosa-naranja-rojo con óxido de hierro , lo que le da un color óxido característico. Las concentraciones más bajas dan colores blanco, amarillo o naranja claro. A veces se encuentran capas alternas, como en el Parque Estatal Providence Canyon en Georgia, Estados Unidos. Los grados comerciales de caolín se suministran y transportan como polvo seco, fideos semisecos o lodo líquido.
Asociación : Cuarzo , feldespato, moscovita.
Polimorfismo y series : La dickita, la halloysita y la nacrita son polimorfos.
Grupo mineral : Grupo caolinita-serpentina.
Datos de la celda : Grupo espacial: P1: a = 5.15 b = 8.95 c = 7.39 ® = 91,8 ± ¯ = 104,5 ±¡105,0 ± ° = 90 ± Z = [2]
Patrón de difracción de rayos X en polvo : Scalby, Yorkshire, Inglaterra (1A). 7.16 (vvs), 3.573 (vvs), 4.336 (vs), 2.491 (s), 2.289 (s), 2.558 (ms), 2.379 (ms)
Propiedades químicas
| Clasificación química | Filosilicatos Grupo caolinita-serpentina |
| Fórmula | Al2Si2O5 (OH) 4 |
| Impurezas comunes | Fe, magnesio, Na, K, Ti, Ca, H2O |
Estructura de caolinita que muestra enlaces de hidrógeno entre capas
En comparación con otros minerales arcillosos, la caolinita es química y estructuralmente simple. Se define como un mineral de arcilla 1: 1 o TO porque sus cristales consisten en capas apiladas de RO. Cada capa TO consta de una lámina tetraédrica (T) de iones de silicio y oxígeno unida a una lámina octaédrica (O) de iones de oxígeno, aluminio e hidroxilo. La capa T se llama así porque cada ion de silicio está rodeado por cuatro iones de oxígeno que forman un tetraedro. La capa de O se llama así porque cada ion de aluminio está rodeado por seis iones de oxígeno o hidroxilo dispuestos en las esquinas de un octaedro. Las dos capas de cada capa están fuertemente unidas entre sí mediante iones de oxígeno compartidos, mientras que las capas están unidas mediante enlaces de hidrógeno entre el oxígeno en la cara exterior de la capa T de una capa y el hidroxilo en la cara exterior de la capa O. de la siguiente capa.
Transformaciones Estructurales
Las arcillas del grupo de las caolinitas sufren una serie de transformaciones de fase después del tratamiento térmico en aire a presión atmosférica.
Fresado
La molienda de caolinita da como resultado la formación de una fase mecanoquímicamente amorfa similar al metacaolín, aunque las propiedades de este sólido son bastante diferentes. Se requiere una gran energía para convertir la caolinita en metacaolín.
El secado
Por debajo de 100 °C (212 °F), la exposición al aire seco eliminará lentamente el agua líquida del caolín. El estado final de esta transformación se llama “sequedad de la piel”. Entre 100 °C y aproximadamente 550 °C (1,022 °F), el agua líquida restante se expulsa de la caolinita. El estado final de esta transformación se denomina “sequedad ósea”. En este rango de temperatura, la eliminación de agua es reversible: si el caolín se expone al agua líquida, se reabsorberá y se descompondrá en forma de partículas finas. Las transformaciones posteriores representan cambios químicos irreversibles y permanentes.
Metacaolín
La deshidratación endotérmica de la caolinita comienza a 550-600 °C y produce metacaolín desordenado, pero se observa una pérdida continua de hidroxilo hasta los 900 °C (1,650 °F). Aunque históricamente ha habido mucho desacuerdo sobre la naturaleza de la fase de metacaolín, una extensa investigación ha llevado al consenso general de que el metacaolín no es una simple mezcla de sílice amorfa (SiO2) y alúmina (Al2O3), sino una estructura amorfa compleja que retiene algunos de eso orden de rango más largo (pero ciertamente no cristalino) debido al apilamiento de capas hexagonales.
Propiedades físicas
| Hábito cristalino | |
| Color | Blanco a crema y amarillo pálido, también a menudo teñido de varios tonos, siendo comunes los bronceados y marrones. |
| racha | Blanco, o más pálido que la muestra. |
| Dureza | 2 - 2½ |
| Lustre | Ceroso, nacarado, opaco, terroso |
| Escote | Perfecto el {001}. |
| Diafanidad | Translúcido, Opaco |
| Sistema de cristal | Triclínico |
| Tenacidad | Flexible pero inelástico |
| Densidad | 2.63 g/cm3 (Calculado) |
| Fractura | Irregular/desigual, concoideo, subconcoideo, micáceo |
Propiedades ópticas
| Tipo | biaxiales (-) |
| Color / Pleocroísmo | Transparente a translúcido como monocristales |
| 2V: | Medido: 24° a 50°, Calculado: 44° |
| valores de RI: | nα = 1.553 - 1.563 nβ = 1.559 - 1.569 nγ = 1.560 - 1.570 |
| Birrefringencia | 0.017 |
| Humanitaria | Bajo |
| Dispersión: | ninguna |
Aparición
Sustituye a otros minerales de aluminosilicato durante la alteración hidrotermal y la meteorización. Es un componente común a partir del cual se puede formar la fracción arcillosa de los sedimentos por precipitación directa.
La caolinita es uno de los minerales más comunes; Como caolín, se extrae en Malasia, Pakistán, Vietnam, Brasil, Bulgaria, Bangladesh, Francia, Reino Unido, Irán, Alemania, India, Australia, Corea del Sur, República Popular China, República Checa, España, Sur. África, Tanzania y Estados Unidos.
Los mantos de saprolita caolinítica son comunes en Europa occidental y septentrional. Las edades de estos mantos van desde el Mesozoico hasta el Cenozoico Temprano.
La arcilla caolinita abunda en suelos formados por la erosión química de rocas en climas cálidos y húmedos, como las selvas tropicales. Al comparar suelos a lo largo de una pendiente hacia climas cada vez más fríos o secos, la proporción de caolinita disminuye, mientras que la de otros minerales arcillosos, como la ilita (en climas fríos) o la esmectita (en climas secos), aumenta. Estas diferencias en el contenido de minerales arcillosos, relevantes desde el punto de vista climático, se utilizan a menudo para revelar cambios climáticos en el pasado geológico, donde los suelos antiguos quedaron enterrados y preservados.
Área de usos
- El uso principal del mineral caolinita (alrededor del 50% del tiempo) es en la producción de papel; Su uso proporciona brillo en algunos tipos de papel estucado.
- en cerámica (componente principal de la porcelana)
- en pasta de dientes
- como material emisor de luz en bombillas incandescentes blancas
- en cosmética
- En material de aislamiento industrial llamado Kaowool (un tipo de lana mineral)
- en cremas protectoras y protectoras de la piel 'pre-work'
- en pintura para prolongar titanio pigmento blanco dióxido y cambiar los niveles de brillo
- para cambiar las propiedades del caucho tras la vulcanización
- en adhesivos para cambiar la reología
- como spray aplicado a los cultivos para prevenir el daño de los insectos en la agricultura ecológica y para evitar las quemaduras solares en las manzanas
- Como encalado en las casas tradicionales con paredes de piedra en Nepal (el método más común es pintar la parte superior con caolín blanco y el medio con arcilla roja; la arcilla roja puede extenderse hasta el fondo o el fondo puede pintarse de negro)
- Como relleno o como recubrimiento para mejorar la superficie en la fabricación de papel, como relleno en Edison Diamante Discos Debido a que la caolinita puede contener trazas muy pequeñas de uranio y el torio, como indicador en la datación radiológica, era común para tratar el malestar estomacal (más recientemente, preparaciones de caolinita producidas industrialmente para el tratamiento de la diarrea), similar a lo que los loros (y luego los humanos) usaron originalmente en América del Sur.
- para mascarillas o jabones (conocidos como “arcilla blanca”) envolturas corporales, tratamientos corporales de spa como capullos o simplemente tratamientos localizados como pies, espalda o manos. Se puede agregar aceite esencial para agregar un aroma agradable, o se pueden agregar algas para aumentar los valores nutricionales de la golosina.
- como adsorbente en el tratamiento del agua y de las aguas residuales para promover la coagulación de la sangre en los procedimientos de diagnóstico, p. ej., el tiempo de coagulación del caolín
- en forma de metacaolín modificado como puzolana; Cuando se agrega a una mezcla de concreto, el metacaolín acelera la hidratación del cemento Portland y participa en la reacción puzolánica con la portlandita, que se forma en la hidratación de los principales minerales del cemento (por ejemplo, la alita).
- en forma de metacaolín modificado como ingrediente básico para compuestos de geopolímeros
Seguridad
Las personas pueden estar expuestas al caolín en el lugar de trabajo al inhalar el polvo o por contacto con la piel o los ojos.
La Seguridad y Salud Ocupacional
La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal (límite de exposición permisible) para la exposición al caolín en el lugar de trabajo en 15 mg/m3 de exposición total y 5 mg/m3 de exposición respiratoria en una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 10 mg/m3 de exposición total TWA 5 mg/m3 de exposición respiratoria durante una jornada laboral de 8 horas.
Ingeniería geotécnica
Araştırma sonuçları, kaolinitin jeoteknik mühendisliğinde kullanımının alternatif olarak, özellikle mevcudiyeti toplam kaya kütlesinin %10,8'inden az ise, daha güvenli illit ile değiştirilebileceğini göstermektedir.
Distribuidores
Material puro de muchas localidades, incluyendo:
- en Kauling, provincia de Kiangsi, China.
- En numerosos pozos de arcilla china en Cornualles y Devon, Inglaterra.
- En Limoges, Haute-Vienne, Francia.
- Cerca de Dresde, Kemmlitz y Zettlitz, Sajonia y otros lugares de Alemania.
- Ancha XNUMX% en la cuenca del Donets, Ucrania.
- En los EE.UU., en Macon, condado de Bibb, Georgia; en la mina de Dixie Clay Company y en Lamar Pit, cerca de Bath, condado de Aikin, Carolina del Sur; cerca de Webster, condado de Jackson, Carolina del Norte; cerca de Murfreesboro, condado de Pike, y en Greenwood, condado de Sebastian, Arkansas; de Mesa Alta, condado de Rio Arriba, New Mexico.
- En Huberdeau, Quebec, y cerca de Walton, Nueva Escocia, Canadá
Referencias
- Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2018 de enero de 25). Caolinita. Enciclopedia Británica. https://www.britannica.com/science/caolinita
- Bonewitz, R. (2012). Rocas y minerales. 2ª ed. Londres: DK Publishing.
- Dana, JD (1864). Manual de Mineralogía… Wiley.
- Handbookofmineralogy.org. (2019). manual de Mineralogía. [en línea] Disponible en: http://www.handbookofmineralogy.org [Consultado el 4 de marzo de 2019].
- Mindat.org. (2019): Información mineral, datos y localidades.. [en línea] Disponible en: https://www.mindat.org/ [Consultado. 2019].
- Smith.edu. (2019). Geociencias | Colegio Smith. [en línea] Disponible en: https://www.smith.edu/academics/geosciences [Consultado el 15 de marzo de 2019].
