Identificação dos argilominerais
Devido à pequena dimensão dos grãos aliada à variabilidade das formas estruturais, os argilominerais requerem o emprego de técnicas e métodos analíticos para identifica-los. Existem vários processos possíveis para determinar-se o argilomineral de uma amostra (Anexo 1), mas o método de difração de raio x (DRX) é o mais indicado nas determinações das fases cristalinas, pois, na maior parte dos sólidos (cristais), os átomos se ordenam em planos cristalinos, separados entre si por distâncias da mesma ordem de grandeza dos comprimentos de onda dos raios X. Além disso, o DRX apresenta vantagens quando comparado a outras técnicas, como: simplicidade e rapidez na preparação da amostra, confiabilidade nos resultados, possiblidade de análise de materiais compostos por uma mistura de fases e análise quantitativa destas fases.
Na DRX, ao incidir um feixe de raios X em um cristal, o mesmo interage com os átomos presentes, originando o fenômeno de difração. A difração de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equação A), a qual estabelece a relação entre o ângulo de difração e a distância entre os planos que a originaram. Onde n é a ordem de difração (normalmente considera-se n= 1), λ é o comprimento de onda da radiação incidente, d é a distancia interplanar e θ o ângulo de difração medido em relação aos raios incidentes.
nλ = 2d.senθ (A)
Cada argilomineral possui uma distancia interplanar característica, sendo que, em condições normais, utilizando-se apenas a reflexão principal, muitas vezes não é possível determinar com segurança o argilomineral presente. Neste caso, recomenda-se a utilização dos procedimentos de glicolagem e/ou aquecimento.
O procedimento de glicolagem baseia-se na capacidade de alguns argilominerais admitirem em sua estrutura ligações com álcoois, e estes por sua vez, com a água. Desta forma, aumenta-se a distância interplanar referentes à direção (00l). Como exemplo prático, tem-se o pico principal da montmorilonita, que passa de 12 ou 14 Å para aproximadamente 17 Å, sendo possível distinguí-la da vermiculita, que mantém o pico em 14 Å. No processo de aquecimento busca-se eliminar as moléculas de água adsorvidas nos argilominerais, resultando na redução da distância interplanar referentes à direção (00l). Como exemplo prático, novamente tem-se o pico principal da montmorilonita, que se desloca para 10 Å. O mesmo ocorre com o pico da vermiculita.
FONTE: Albers, 2002.
Métodos e suas descrições
Análise química
Os resultados das análises químicas proporcionam informações valiosas para a caracterização e também para a previsão e entendimento do comportamento dos argilominerais em certas aplicações. Contudo, estes dados só por si são insuficientes já que se obtêm os elementos químicos provenientes do material, mas não a forma como estão ligados. Por isso a análise química deve ser utilizada com outro método para maior confiabilidade dos resultados.
Espectrometria de absorção de infravermelhos (EAIV)
Esta técnica é baseada na absorção de radiação infravermelha pelos modos de vibração das ligações entre os átomos. A radiação infravermelha faz com que os átomos ou grupos de átomos da amostra vibrem com maior rapidez e com maior amplitude em torno das ligações covalentes que os unem. À medida que os átomos vibram, só podem oscilar com certas frequências, e as ligações sofrem várias deformações. Quando a ligação absorve energia, ela sofre alterações e, ao retornar ao estado original, libera essa energia, que então é detectada pelo espectrômetro.
Análise térmica diferencial (ATD)
As curvas de ATD revelam mudanças de energia que ocorrem num material durante seu aquecimento ou resfriamento. Os perfis dessas curvas são em função da estrutura cristalina e da composição química do material e cada substância tem corresponde a uma curva de ATD específica.
Análise térmica gravimétrica (ATG)
Este método revela apenas as modificações de peso que ocorrem durante o aquecimento do material que podem ter duas causas: decomposição ou oxidação. A ATG fornece informações mais restritas que a ATD, mas, no entanto, para análises quantitativas de certas sustâncias as informações obtidas podem ser mais precisas.
Dissolução química seletiva
Esse método permite a extração e a determinação de sais solúveis, carbonatos, sulfetos, óxidos e hidróxidos de ferro, óxidos de titânio e matéria orgânica, muitas vezes associados aos argilomierais. A determinação qualitativa e quantitativa de determinados componentes que dado seu caráter não cristalino ou de fracos teores não poderiam ser determinados de outras formas.
Microscopia
É a técnica indicada para o estudo das formas dos cristais individuais. Permite observar as variações morfológicas que muitas vezes estão relacionadas com as estruturas cristalinas. Permite ainda detectar a presença de pequenas impurezas não identificadas por DRX.
Espectrofotometria de absorção Mossbauer (EAM)
É uma técnica analítica com pouco mais de vinte anos de idade e baseia-se no efeito Mossbauer, isto é, na absorção ressonante dos raios y por certos materiais. Esse método proporciona informações importantes sobre o estado de oxidação e o número de coordenação de certos elementos químicos que fazem parte da estrutura cristalina do argilomineral.
Intercalação de moléculas inorgânicas e orgânicas nos espaços estruturais
Determinados compostos inorgânicos e orgânicos podem penetrar nos espaços estruturais de certos argilominerais, aumentando a dimensão da unidade estrutural ao longo do eixo c. Esta propriedade denominada intercalação tem sido usada para a determinação de certas propriedades específicas dos argilominerais e ainda para determinar a geometria e certas propriedades das moléculas intercalantes.
Ressonância magnética nuclear
Permite determinar as estruturas da água que envolve exteriormente as partículas e da água que ocupa os microporos dos argilominerais. É possível também retirar informações sobre o número de coordenação do argilomineral analisado.
Fotos dos equipamentos do laboratório da VALE CDM ( Centro de Desenvolvimento Mineral ) de Santa Luzia
Difratômetro de Raio-X D8 Advance da Bruker
Equipamento de fusão em Mufla
Analisador de Íon seletivo
Analisador de Íon seletivo
Aparelho de mineralogia automatizada QEMSCAN da Burker
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Espectrometria de Fluorecência de Raio-x
FONTE:
SCAPIN, Marcos. Aplicação da difração e fluorescência de raio X (WDXRF): ensaios em argilominerais. 2003. 80 f. Dissertação (Mestrado) – Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares. São Paulo.
GOMES, Celso Figueiredo. Argilas: O que são e para que servem.1ª edição. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1988. 457 p. ISBN 9789723100273.