Estudo da intercalação de água e das transições dos estados de hidratação de nanossilicatos sintéticos

Abstract

As argilas estão presentes em quase toda a terra e são matérias-primas para muitas tecnologias feitas pela humanidade. O pequeno tamanho das partículas e a estrutura microporosa da argila conferem a essas a capacidade de absorver água, causando sua expansão. Como a água intercala entre as camadas, o número de moléculas de água intercaladas e seus arranjos moleculares dependem da umidade relativa, da temperatura e da forma como esses processos são realizados. Para aplicações relacionadas com o processo de expansão das argilas, é de suma importância entender as interações entre suas placas, os íons, as moléculas de água intercaladas e o efeito resultante dessas interações, por exemplo, a histerese. Nesse contexto, o presente trabalho estuda a hidratação de íons intercalados na argila sintética Fluorohectorita e o efeito do seu histórico de preparo: amostra pré-aquecida e não-pré-aquecida. A estrutura da Fluorohectorita é composta por camadas negativamente carregadas de ~ 0,7 nm de espessura que são feitas de duas folhas tetraédricas de SiO4 ligadas por uma folha octaédrica de Mg6-xLix. Devido à substituição de ions com cargas diferentes nas suas placas, essas camadas podem ter uma carga líquida, que é compensada por cátions na intercamada de diferentes tipos, no nosso caso de Na+ e Li+. Através da combinação de difração de raios X de síncrotron, difração de raios X a baixos ângulos e análise termogravimétrica a adsorção de água na Fluorohectorita foi estudada e a quantidade de moléculas de água por cátion foi obtida. Os resultados concordam com outros estudos experimentais e de simulação.