Dinâmica da umidade no preenchimento de meso- e nanoporos em nanosilicatos sintéticos

Abstract

A expansão das partículas de argilas esmectitas causam mudanças nas distâncias interplanares (espaçamento-d) como função da temperatura e da umidade relativa. Diferentemente do Sódio Fluorohectorita que possui os estados de hidratação de zero, uma e duas camadas de água, a amostra de Lítio Fluorohectorita, os estados de hidratação estáveis são os de zero, uma, uma e meia, duas e três camadas de água, com saltos discretos no espaçamento-d ocorrendo durante as transições entre esses estados. Mantendo a temperatura fixa e variando a umidade relativa do ambiente, somos capazes de reproduzir essas mudanças no espaçamento dentro dos estados de hidratação. A confiabilidade e a reprodutividade do controle dessa umidade permite-nos usar as distâncias interplanares como uma medida da umidade que circunda localmente as partículas de argila. Queremos usar essas observações para estudar o transporte de umidade ao longo da amostra. Impondo um gradiente de umidade em uma amostra com temperatura controlada quase unidimensional, e usando difração de raios X para coletar as distâncias interplanares, nós poderemos extrair padrões de umidade ao longo da amostra. A evolução temporal desses padrões descreve o transporte de água nos mesoporos dentro da argila. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The swelling of layered smectite clay particles consists of a change in the interlayer repetition distance (d-spacing) as a function of temperature and humidity. In this work, a ne scan of the relative humidity under room temperature was done for the synthetic clay Lithium Fluorohectorite. This sample has hydrodynamically stable hydration states with zero, one, one and a half, two and three intercalated monolayers of water which are described in a similar work for the Sodium Fluorohectorite, with discrete jumps in d-spacing at the transitions between the hydration states. These changes are monotonous as a function of relative humidity, and one order of magnitude smaller than the shift in d-spacing that is typical for the transition between two hydration states. The reproducibility and reliability of this relative humidity controlled d-shift enables us to use the interlayer repetition distance d as a measure of the local humidity surrounding the clay particles. We provide an example of application of this observation: imposing a humidity gradient over a quasi-one-dimensional temperature-controlled sample, and using x-ray diffraction to record the d − spacing, we are able to extract pro files of the relative humidity along the sample length. Their time evolution describes the transport of water through the mesoporous space inside the clay.