Etude de quelques matériaux argileux du site de Lembo (Cameroun ...

Chapitre I : Généralités sur les argiles, le frittage et la cristallisation de la mullite
I.1.2.1. Structure idéale : les sites tétraédriques et octaédriques
Le plan X, non compact, est constitué exclusivement d’anions oxygène. Il est
caractérisé par l’alternance de colonnes pleines et de colonnes à moitié remplies, qui
définissent des cavités hexagonales.
Le plan Y, compact, comprend à la fois des ions oxygène et hydroxyle. Sur chaque
ligne, un anion oxygène sur trois est remplacé par un groupement hydroxyle.
Le plan Z, compact, est formé uniquement d’ions OH - .
L’empilement d’un plan à lacune hexagonale X et d’un plan compact (Y ou Z) de telle
sorte que l’ion OH - du plan Y se trouve à l’aplomb de la cavité hexagonale du plan X définit
des cavités tétraédriques pouvant être occupées par des cations (Si 4+ , Al 3+ et plus rarement
Fe 3+ et Cr 3+ ). La superposition des plans Y et Z forme des cavités octaédriques où peuvent se
loger des cations tels que Al 3+ , Mg 2+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ni 2+ ou Mn 2+ . L’unité structurale de cet
assemblage représentée sur la Figure I-1 contient 6 sites octaédriques. Lorsque ces octaèdres
sont occupés par des cations divalents, leur taux d’occupation est de 6/6 et le minéral est dit
tri-octaédrique. En revanche, si ces cations sont trivalents, leur taux d’occupation est de 4/6 et
le minéral est dit di-octaédrique.
La substitution de certains cations des couches tétraédriques ou octaédriques par des
espèces moins chargées entraîne un déficit de charge (z) devant être compensé par
l’intercalation de cations extérieurs dans l’espace interfoliaire.
I.1.2.2. Structure réelle : déformation des sites tétraédriques et
octaédriques
Il est possible d’estimer la dimension de l’unité structurale dans la direction b →
considérant les plans X et Y. En effet, d’après la Figure I-1, les relations suivantes peuvent
être établies :
- dans le plan X : (4RO) 2 = (bX/2) 2 + (aX/2) 2
où RO représente le rayon de l’anion oxygène. Comme aX = 4RO, il vient bX 4RO 3
- dans le plan Y : bY = 6ROH
où ROH représente le rayon de l’anion hydroxyle.
8
en
= ;
Pour qu’il y ait superposition des plans X et Y sans déformation, il faut que bX soit égal
à by ; c’est-à-dire 4R 3 = 6R
, ou encore R ≈ 0,87R
.
O OH
O OH