Etude bibliographique
Argiles
21
I.1.4. Propriétés des minéraux argileux
Les propriétés particulières des minéraux argileux sont dues à la petite taille des
particules, à la structure en feuillet et à leur charge variable.
I.1.4.1. Surface spécifique des argiles
Les argiles se présentent sous formes hexagonales, leur surface spécifique est
composée de la surface externe comprise entre les particules et la surface interne
correspondant à l’espace interfoliare (voir Figure 1 en Annexe I-1).
Les argiles par leurs petites tailles confèrent une surface importante allant de 5 à
800m²/g. Cette particularité conditionne un bon nombre de propriétés à l’echelle
macroscopique telle que la capacité de sorption des argiles due à la présence de sites SiOH
et AlOH à la surface et en bordure des feuillets.
I.1.4.2. Capacité d’échange cationique
Les minéraux argileux peuvent avoir des charges variables induites par des
substitutions isothermiques, pouvant être tétraédrique (Si
4+
par Al
3+
) ou octaédrique (Al
3+
par Fe
2+
oubien Mg
2+
par Li
+
), créant un déficit de charges positives au sein du cristal. Ce
déficit est compensé par la présence des cations interfoliaire (Na
+
, Ca
2+
...etc.) liés électrostatiquement aux feuillets, généralement en surface, ces faibles liaisons permettent à ces
cations de s’échanger avec les cations de la solution externe. La concentration en cations
échangeables est dite capacité d’échange cationique, souvent mesurée en milliéquivalent par
100 grammes d’argiles.
I.1.4.3. Charge des surfaces argileuse
Cette charge est variable et dépend de la structure du feuillet.
Dans le cas de la kaolinite, le feuillet est toujours neutre. Sa capacité d’échange
cationique est très faible. Les feuillets adhèrent les uns aux autres par l’interaction des forces
de Van Der Waals. Pour les smectites, le feuillet est chargé négativement à cause des
substitutions isomorphiques. Ces argiles ont une capacité d’échange cationique élevée.
Enfin pour l’illite, les feuillets possèdent une charge globale négative, plus élevée que
celle des smectites. La différence fondamentale avec les smectites réside dans le fait que les
ions compensateurs (potassium) ne sont que très faiblement échangeable ce qui donne une
capacité d’échange cationique faible (voir Figure 2 en annexe I-1).
Les argiles se différencient aussi par leur propriétés absorbante et adsorbantes :
Les argiles à structure fibreuse ont un pouvoir absorbant élevé. Elles peuvent
absorber jusqu’à 40% de leurs poids en liquide. Elles ont donc des vertus nettoyantes
qui leur permettent d’absorber les impuretés ou éliminer les mauvaises odeurs.
Les argiles à structure en feuillet ont un pouvoir adsorbant élevé, de ce fait, elles ont
un intérêt important pour traiter les problèmes de pollution des eaux par les métaux
lourds.
Argiles
21
I.1.4. Propriétés des minéraux argileux
Les propriétés particulières des minéraux argileux sont dues à la petite taille des
particules, à la structure en feuillet et à leur charge variable.
I.1.4.1. Surface spécifique des argiles
Les argiles se présentent sous formes hexagonales, leur surface spécifique est
composée de la surface externe comprise entre les particules et la surface interne
correspondant à l’espace interfoliare (voir Figure 1 en Annexe I-1).
Les argiles par leurs petites tailles confèrent une surface importante allant de 5 à
800m²/g. Cette particularité conditionne un bon nombre de propriétés à l’echelle
macroscopique telle que la capacité de sorption des argiles due à la présence de sites SiOH
et AlOH à la surface et en bordure des feuillets.
I.1.4.2. Capacité d’échange cationique
Les minéraux argileux peuvent avoir des charges variables induites par des
substitutions isothermiques, pouvant être tétraédrique (Si
4+
par Al
3+
) ou octaédrique (Al
3+
par Fe
2+
oubien Mg
2+
par Li
+
), créant un déficit de charges positives au sein du cristal. Ce
déficit est compensé par la présence des cations interfoliaire (Na
+
, Ca
2+
...etc.) liés électrostatiquement aux feuillets, généralement en surface, ces faibles liaisons permettent à ces
cations de s’échanger avec les cations de la solution externe. La concentration en cations
échangeables est dite capacité d’échange cationique, souvent mesurée en milliéquivalent par
100 grammes d’argiles.
I.1.4.3. Charge des surfaces argileuse
Cette charge est variable et dépend de la structure du feuillet.
Dans le cas de la kaolinite, le feuillet est toujours neutre. Sa capacité d’échange
cationique est très faible. Les feuillets adhèrent les uns aux autres par l’interaction des forces
de Van Der Waals. Pour les smectites, le feuillet est chargé négativement à cause des
substitutions isomorphiques. Ces argiles ont une capacité d’échange cationique élevée.
Enfin pour l’illite, les feuillets possèdent une charge globale négative, plus élevée que
celle des smectites. La différence fondamentale avec les smectites réside dans le fait que les
ions compensateurs (potassium) ne sont que très faiblement échangeable ce qui donne une
capacité d’échange cationique faible (voir Figure 2 en annexe I-1).
Les argiles se différencient aussi par leur propriétés absorbante et adsorbantes :
Les argiles à structure fibreuse ont un pouvoir absorbant élevé. Elles peuvent
absorber jusqu’à 40% de leurs poids en liquide. Elles ont donc des vertus nettoyantes
qui leur permettent d’absorber les impuretés ou éliminer les mauvaises odeurs.
Les argiles à structure en feuillet ont un pouvoir adsorbant élevé, de ce fait, elles ont
un intérêt important pour traiter les problèmes de pollution des eaux par les métaux
lourds.