Study of dehydroxylated-rehydroxylated smectites by SAXS

Fabrice Muller (1) , Charles-Henri Pons (1) , Arnaud Papin (1)

1 ISTO - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans

Montmorillonite and beidellite are dioctahedral 2:1 phyllosilicates. The weakness of the bonding between layers allows the intercalation of water molecules (disposed in layers) in the interlayer space. The samples studied are constituted of cv layers ( cv for vacant octahedral sites in cis positions). They have been dehydroxylated. This is accompanied by the migration of the octahedral cations from former trans-octahedra to empty cis-sites therefore the layers become tv (vacant site in trans position). To characterize the stacking of the layers, SAXS (Small Angle X-ray Scattering) analyses have been investigated in natural (N) and after a dehydroxylation-rehydroxylation cycle (R) states. The SAXS pattern modelisation for Na -exchanged samples in the N state shows that the layers stack in particles with well defined interlayer distances d001, corresponding to 0 water layer, 1 water layers and 2 water layers. The dehydroxylation-rehydroxylation cycle increases the proportion of interlayer distances with zero water layer and the disorder in the stacking. The decreasing of the disorder parameter with the proportion of tetrahedral charge in the N and R sample shows that the distribution of the water layers depend on the localization of the deficit of charge. Les montmorillonites et les smectites sont des phyllosilicates 2:1 dioctaédriques. Les liaisons entre feuillets sont suffisamment faibles pour permettre l'insertion, dans l'espace interfoliaire, de molécules d'eau qui se disposent en couches. Les échantillons étudiés ont des feuillets cis-vacants (le site octaédrique inoccupé est en une des deux positions "cis"). Ils ont été deshydroxylés. Ceci s'accompagne d'une migration cationique, à l'intérieur des couches octaédriques, des sites trans vers les sites cis et le feuillet devient trans-vacant. Des expériences de Diffusion X aux Petits Angles (DPA) ont permis de caractériser l'empilement des feuillets. La modélisation des diagrammes de DPAX met en évidence, pour les échantillons sodique non traités, des empilements de feuillets formant des particules avec des distances interlamellaires à 0, 1 et 2 couches d'eau. Après le cycle de déshydroxylation-réhydroxylation, la proportion de feuillets avec une distance interlamellaire correspondante à zéro couche d'eau et le désordre dans l'empi lement des feuillets augmentent. La décroissance du paramètre de désordre avec la proportion de charges tetraédriques montre que l'organi sation des couches d'eau dépend de la localisation du déficit de charge

Domaines: Géophysique [physics.geo-ph]; Géophysique [physics.geo-ph]

Fabrice Muller, Charles-Henri Pons, Arnaud Papin. Study of dehydroxylated-rehydroxylated smectites by SAXS. Journal de Physique IV Proceedings, 2002, 12, pp.6-17. ⟨10.1051/jp4:20020208⟩. ⟨hal-00114701⟩