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Ippolito Graziani
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1 Le argille sono costituite da silice + allumina + acqua, ovviamente solo in termini di sostanze chimiche e non di struttura. Non sempre (o, meglio, quasi mai) si può parlare di H 2 O molecolare; piuttosto si deve far riferimento a gruppi -OH. 1

2 La caolinite ha come formula chimica Al(Si 2 O 5 ) 2 (OH) 4 ; è formata da lamelle sovrapposte costituite da strati di ottaedri di ossido di alluminio e tetraedri di silice. I gruppi -OH servono per bilanciare le cariche. Alcuni Si 4+ possono essere sostituiti da Al 3+, Fe 3+ o Mg 2+ : il bilancio della carica è garantito dall adsorbimento di ioni K + o Na +. Nella mica alcuni Si 4+ sono sostituiti da Al 3+ : anche qui lo squilibrio di carica è compensato da ioni K + che fanno da ponte (debole) fra gli ossigeni di due lamelle. La struttura della caolinite, della mica e della halloysite può determinare la presenza di molecole d acqua interlamellari fortemente orientate. 2

Alcuni Si 4+ possono essere sostituiti da Al 3+, Fe 3+ o Mg 2+ : il bilancio della carica è garantito dall adsorbimento di ioni K + o Na +.

3 La montmorillonite è costituita da una struttura doppia e simmetrica. Anche la clorite presenta struttura doppia e simmetrica. In questa alcuni atomi di Al 3+ sono sostituiti con Mg 2+. Il bilancio della carica è garantito da ottaedri di formati da Al o Mg con OH che si interpongono alle lamelle degli alluminosilicati. Per questo si ottiene una struttura lamellare molto fragile e sfaldabile (vedi ad es. il talco). 3

In questa alcuni atomi di Al 3+ sono sostituiti con Mg 2+.

4 Le argille una volta poste in acqua si scindono negli ioni costituenti (K+ e parte rimanente). 4

5 Diversa è la capacità di assorbire acqua da parte di caolinite e montmorillonite. Nel primo caso le lamelle tendono comunque ad attrarsi anche solvatando molecole d acqua; nel secondo caso tendono a respingersi e quindi a rigonfiare assorbendo sempre più acqua. 5

6 L analisi termo-gravimetrica consente di misurare la variazione di peso del campione al variare della temperatura impostata. Il sistema è costituito da un contenitore chiuso e da una bilancia posti all interno di un forno riscaldante. La temperatura in prossimità del campione è misurata mediante termocoppia. Le velocità di riscaldamento variano tra 1 C/min e 100 C/min (di solito si usano 10 C/min). L analisi viene effettuata su pochi milligrammi di campione. 6

Il sistema è costituito da un contenitore chiuso e da una bilancia posti all interno di un forno riscaldante.

7 Nell analisi DTA come sostanza di riferimento si usa in genere ossido di alluminio (allumina); tra 0 e 1800 C cambia solo la sua capacità termica ma non avvengono altre trasformazioni. E introdotta sotto forma di polvere grossolana per evitare problemi di sinterizzazione. L analisi DTA è normalmente accoppiata (nello stesso strumento) alla TGA. Nell analisi DSC il campione è posto all interno di un calorimetro, per cui, misurando direttamente gli assorbimenti di calore, l analisi nel complesso è molto più precisa della DTA (questo metodo viene impiegato, per esempio, per determinare la Tg dei vetri). Tutte queste analisi fanno riferimento al massimo ad un grammo di sostanza che deve essere quindi rappresentativo di tutto il sistema. 7

Nell analisi DSC il campione è posto all interno di un calorimetro, per cui, misurando direttamente gli assorbimenti di calore, l analisi nel complesso è molto più precisa della DTA

8 L analisi dilatometrica consente di determinare come variano le dimensioni del campione in funzione della temperatura. E spesso usata per misurare il coefficiente di dilatazione termica lineare. 8

9 La velocità di riscaldamento influenza la forma dei picchi e dei flessi. A basse velocità i picchi tendono ad assottigliarsi e i flessi diventano gradini. La derivata della TGA (DTG) mette maggiormente in risalto gli effetti gravimetrici. 9

10 Il comportamento termico della caolinite dipende molto dalla purezza. Note: 2) evapora H 2 O (piccole quantità); perdita di peso, effetto endotermico; 3) evoluzione di H 2 O dai gruppi OH; perdita di peso, effetto endotermico, riduzione del volume; 4) cristallizzazione; effetto esotermico, diminuzione del volume; 5) trasformazioni allotropiche; 6) evoluzione di H 2 O dai gruppi OH (importanza del livello di temperatura al quale avviene la produzione di gas); 7) evoluzione di CO 2 ; 8) la dolomite è un carbonato misto di calcio e magnesio. 10

effetto endotermico, riduzione del volume; 4) cristallizzazione; effetto esotermico, diminuzione del volume; 5) trasformazioni

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