Arcilla

Introducción


La arcilla es el resultado del largo proceso de envejecimiento de la corteza terrestre. A través de los siglos las fuerzas naturales como la lluvia, el viento o los glaciares, modifican la superficie rocosa fragmentando y desmenuzando las rocas. Estos fragmentos pueden ser posteriormente transportados por corrientes de agua y combinarse durante el viaje con otras sustancias hasta depositarse finalmente en algún lugar. A lo largo de esta intemporización se forma la arcilla, sustancia que podemos considerar como una mezcla promediada de los componentes de la corteza terrestre molidos hasta la saciedad y completamente mezclados entre sí.
El Diccionario de la Lengua Española, en su vigésima primera edición, define el término arcilla: tierra finamente dividida, constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, que procede de la descomposición de minerales de aluminio, blanca cuando es pura y con coloraciones diversas según las impurezas que contiene. ||de alfarero. La que, empapada en agua, da color característico, se hace muy plástica, y por calcinación pierde esta propiedad, se contrae y queda permanentemente endurecida. Etimológicamente, la palabra arcilla proviene del latín "argilla" y esta del griego "argos" o "argilos" (=blanco), por el color del material, cuando contiene pocas impurezas, usado en cerámica.
El término arcilla es difícil de precisar, pues tiene un significado diferente en edafología (estudio de los suelos), química, petrología y mineralogía, cerámica artística o cerámica industrial. Tampoco tiene un significado genético unitario ya que su origen puede derivar de procesos geológicos diferentes. Conceptualmente, entenderemos la arcilla como producto natural derivado del envejecimiento de la superficie terrestre. En ese sentido, la arcilla es un material muy corriente y puede encontrarse casi en cualquier lugar, otra cosa es que tales arcillas naturales sean adecuadas para un uso concreto. En algunos casos la arcilla que recojamos del campo no tendrá propiedades suficientemente buenas para su aprovechamiento cerámico, en otros, podrá utilizarse después de modificarla en mayor o menor medida, y en las mejores circunstancias, la arcilla será útil tal cual la extraemos del suelo.
En la siguiente imagen podemos comparar la composición media de la corteza terrestre, expresada en forma de óxidos, con la composición de un barro rojo típico que puede utilizarse para torno y modelado.

En cerámica es común expresar las composiciones de las distintas sustancias como combinación de los óxidos que las componen. La razón es que durante la cocción, con la energía calórica, las diferentes materias primas, incluyendo la propia arcilla, se descomponen y recombinan siendo los óxidos las unidades básicas de tales descomposiciones y recombinaciones. Además, el oxígeno, que es un elemento muy abundante y reactivo provoca que todo se oxide, es decir, se combine con oxígeno cuando la temperatura se eleva lo suficiente en el horno. Por ejemplo, la caolinita, que es la principal especie mineral del caolín, se representa en la literatura cerámica mediante la fórmula Al2O3·2SiO2·2H2O, a pesar de que en mineralogía o química no es tal la expresión corriente.

El ceramista reconoce la arcilla como un material con una serie de propiedades características. El químico la entiende como una mezcla compleja de minerales. Y puede ofrecer su análisis de dos formas: como la composición porcentual de sus óxidos constituyentes o en función del contenido de arcilla y otros minerales y óxidos. Este último análisis ofrece más información sobre las posibles propiedades de la arcilla. Por ejemplo, una pieza de arcilla de origen glaciar podría expresarse mediante los siguientes análisis:

            alúmina                    23                 contenido de arcilla   50
            sílice                        62                 feldespato                  15
            óxido de hierro          1                 sílice libre                  29
            óxidos de Ca y Mg    3                 óxido de hierro           1
            óxidos de K y Na      2                 caliza                          5
            pérdida de cocción    9

El primero de los análisis expresa la composición porcentual en óxidos, de manera similar al gráfico que compara la composición de la corteza terrestre con la composición típica de un barro rojo. La segunda forma, denominada "análisis racional", expresa la composición mineralógica de la arcilla, pero se ha obtenido de forma teórica a partir de la primera y de las propiedades físico-químicas de la arcilla.

Orígenes geológicos de la arcilla


Empezaremos a comprender la arcilla a partir de su origen geológico, para ello antes hay que introducir algunos términos básicos sobre geología. En la corteza terrestre suelen distinguirse tres tipos de rocas: primarias, sedimentarias y metamórficas. Las rocas primarias, igneas o magmáticas son las que solidifican desde el magma líquido primigenio que formaba la Tierra en sus orígenes, y han quedado inalteradas desde entonces. Las rocas sedimentarias son las que se forman a partir de la descomposición de otras rocas o sustancias minerales, sobre todo por los agentes meteorológicos. Finalmente, las rocas metamórficas son las que se forman a partir de otros tipos de rocas, principalmente por presión tras transformaciones de la corteza. Algunos ejemplos de rocas son el granito, basalto y piedra pómez, que son primarias; la pizarra y el mármol, que son metamórficas; y la arcilla, caliza y arenisca, que son sedimentarias.
Las arcillas, en cuanto a su formación, también se clasifican en primarias y secundarias. Las arcillas primarias son las que permanecen en el mismo lugar en el que se han formado por desintegración de sus rocas madre, y las secundarias son las que, tras ese fenómeno inicial de desintegración, son transportadas por el agua y a lo largo de ese proceso de transporte se combinan con otras sustancias, hasta depositarse finalmente formando un yacimiento de arcilla. Como consecuencia del proceso de formación, las arcillas primarias son más puras, pues no se han combinado con otras sustancias, y de tamaño de partícula más grueso. Las arcillas secundarias, al contrario, tienen un tamaño de partícula más fino como consecuencia del largo proceso de molienda sufrido durante el transporte y la separación gradual que de forma natural va depositando primero las partículas de mayor tamaño y, también, contienen mayor cantidad de impurezas. Estas diferencias son de gran importancia para el ceramista ya que, como veremos, el tamaño de partícula influye directamente sobre la plasticidad y así, el caolín, que suele ser una arcilla primaria, es muy poco plástico, en cambio, el barro rojo común, que es arcilla secundaria, es más plástico. También vemos que el barro rojo sigue rojo después de cocido y madura a una temperatura cercana a los 1000ºC mientras que el caolín cuece a un color muy claro y es muy refractario, diferencias que se explican por las impurezas contenidas en el barro rojo y ausentes en el caolín.
Estas diferencias son las más importantes para el ceramista cuando se trata de clasificar las arcillas. Si se trata de hacer una clasificación más profunda desde un punto de vista científico las dificultades son enormes ya que las arcillas están compuestas por diferentes minerales de arcillas a los que se añaden diversas impurezas de diversos tamaños. Casi podría decirse que cada arcilla es diferente y responde a la composición de la zona en la que se ha formado.
En las siguientes animaciones se ilustran los procesos de intemporización en la formación de las rocas

Curiosidad


Lo que podemos contemplar hoy de nuestra Sierra de Guadarrama son los restos del macizo Hespérico, este imponente grupo de montañas fue formado durante la Orogenia Hercínica en el periodo Carbonífero de la era Primaria, hace 320 millones de años. Las orogenias son periodos en los cuales las fuerzas tectónicas originan cadenas montañosas, producto de las colisiones entre continentes y placas corticales. En un principio tuvo alturas que hoy solo encontramos en el Himalaya, pero ya que estas montañas están fuertemente sometidas a las inclemencias atmosféricas que las desgastan continuamente, fue perdiendo altitud.
El paisaje que nosotros apreciamos es la conjunción de estas dos fuerzas, unas internas que alteran los perfiles creando grandes desniveles y otras de carácter externo, que de una forma paulatina y constante, rebajan las cumbres y rellenan los valles equilibrando la distribución de materia en la superficie terrestre. Estas montañas del Sistema Central pertenecieron a un grupo mucho más extenso y alto. Hoy lo llamamos macizo Hespérico y dominó lo que sería la parte central de nuestra Península.
El último gran evento que ha conformado la sierra tal y como hoy la conocemos fueron los glaciares que durante los periodos de la última glaciación se establecieron en estas cumbres. Tenemos restos y muestras en muchas de las principales cumbres. La laguna de Peñalara es una depresión formada por un circo glaciar situado en esa zona, pero encontramos otras señales en los circos altos de la Pedriza, la Laguna de los Pájaros, la Hoya de Pepe Hernando, el Alto de las Cabezas de Hierro, etc. Estos periodos glaciares no solo marcaron las cumbres sino que trazaron nuevos cauces en los ríos que descendían de sus montañas definiendo su recorrido y excavando nuevos cauces que formaron terrazas sobre sus vegas.
La presencia humana en nuestra sierra está registrada con asentamientos paleolíticos, aunque no encontramos referencias claras hasta que los restos vetones aparecen en forma de zonas de culto. Si bien el terreno de Madrid y la rampa de su sierra están más asociados a los carpetanos ya que éstos se distribuían por la zona más oriental del Sistema Central, mientras que los vetones ocupaban principalmente el sector occidental, siendo más bien Gredos su zona de distribución.
Los romanos dejan su impronta en forma de calzadas que hasta hoy se dejan volver a recorrer, podemos pisarlas en la zona de la Fuenfría y Las Machotas. Pero no es hasta la época de los asentamientos árabes, cuando toma el nombre con el que hoy la conocemos. Guadarrama quiere decir "río de las arenas", sería éste el término con el que dieron a conocer nuestra sierra a partir de los arroyos y ríos que acarreaban materiales de las cumbres con la glaciación retirándose. Estos nombres quedan impresos sobre todo en ríos (Alberche, Jarama..) y cumbres (Almenara, Guarramillas..) ya que las ciudades y pueblos se renombran más tarde, con la Reconquista.

Impurezas en las arcillas


La pureza de una arcilla es un concepto bastante ambiguo. Sin embargo, como hay que disponer de algún criterio, aunque no sea perfecto, se suele relacionar la pureza con la ausencia de minerales o componentes distintos de los propios minerales de la arcilla. Los llamados minerales de la arcilla (caolinita, haloisita, ilita, etc.), tal como se hallan generalmente en la naturaleza, tienen composiciones y morfologías que a veces son muy variables, aunque siempre dentro de los límites de la identidad mineralógica. Hay que señalar, además, que en las arcillas naturales coexisten con frecuencia dos o más de estos minerales, a veces en estrechas asociaciones.
La operación de lavado de un caolín o de una arcilla tiene como finalidad separar los minerales no arcillosos —los minerales primarios, esencialmente— que, en forma de arenas, están presentes como impurezas. La arcilla o el caolín lavados son, en realidad, concentrados de minerales secundarios.
El blanqueo de los caolines o de las arcillas persigue la eliminación, por medios generalmente químicos, de sustancias coloreadas tales como óxidos más o menos hidratados de hierro, de manganeso y de otros elementos, que están presentes como impurezas, bien en forma de granos separados o bien en forma de películas adheridas a los granos de otros minerales.
La arcilla natural está formada esencialmente por los siguientes componentes:
     a) Minerales de la arcilla propiamente dichos, de composición a veces muy variable, que incluye sustituciones reticulares de iones que son propios de la red cristalina, e incluso de iones extraños a la misma. También incluye variaciones importantes en la morfología y en la estructura de las partículas arcillosas.
     b) Formas más o menos hidratadas de sílice, alúmina y óxidos de hierro, de manganeso y de otros elementos.
     c) Minerales ligeros y pesados en forma de arenas, que a veces llegan a estar presentes como partículas finísimas.
     d) Carbonatos en diversos grados de dispersión, que abarcan desde la granulometría ultrafina hasta la presencia de concreciones nodulares en las canteras.
     e) Sales solubles.
     f) Materia orgánica y residuos carbonosos.
El concepto de pureza, desde el punto de vista cerámico, supone la exclusión o ausencia de aquellos componentes que puedan ser indeseables para un fin determinado. No tiene, por tanto, significación absoluta. Por ejemplo, en una arcilla refractaria son indeseables las sustancias o los minerales fundentes, tales como los feldespatos, porque hacen disminuir la temperatura de reblandecimiento del refractario. En una arcilla para fabricar porcelana no son perjudiciales los feldespatos, ya que estos minerales son componentes habituales en las pastas de porcelana y, sin embargo, son indeseables las impurezas coloreadas, tales como los óxidos de hierro o los minerales que los contienen, porque comunican un tinte amarillento o grisáceo a la porcelana, y disminuyen su índice de blancura. En las arcillas para la fabricación de ladrillos no son indeseables los feldespatos porque a las temperaturas habituales de cocción se muestran aún bastante inertes y porque, aunque reaccionaran, el resultado sería beneficioso. Tampoco son indeseables los óxidos coloreados de hierro o de manganeso, porque el color que comunican estos compuestos a los ladrillos es perfectamente aceptado, y porque no inciden negativamente sobre otras propiedades. La caliza en grano grueso, los yesos y los sulfuros, por ejemplo, sí que son indeseables, porque pueden dar origen a defectos tales como caliche y eflorescencia.
El concepto de pureza en las arcillas, repetimos, tiene solamente una significación relativa y, en muchos casos, incluso, las impurezas dan a las arcillas unas características favorables que hacen aumentar su aprecio. El signo distintivo de muchas arcillas cerámicas, que constituye la razón de su aprecio, está radicado en la naturaleza y en la proporción de sus impurezas.
Al interpretar el análisis químico de una arcilla con vistas a evaluar sus impurezas, hay que tener presente que pequeñas cantidades de un determinado óxido pueden suponer cantidades importantes del mineral considerado como impureza. Así, por ejemplo, si una mezcla de caolinita, cuarzo y mica muscovita tiene la composición química: SiO2, 50,64%; Al2O3, 36,24%; K2O, 1,65%; H2O, 11,47%, la presencia de ese 1,65% de óxido de potasio supone que en la mezcla existe nada menos que un 14% de mica muscovita, de fórmula K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O. Evidentemente, en la composición de la mica muscovita, intervienen, además del óxido de potasio, considerables cantidades de alúmina y de sílice.

Estructura química


Si volvemos sobre la composición media de la corteza terrestre vemos que la sílice (SiO2) da cuenta del 60% del material. La sílice pura es una mínima parte de esa cantidad (el cuarzo y los minerales relacionados), sin embargo, el silicio da origen a la extensa familia de los silicatos que representan más del 95% en peso de la corteza terrestre. La arcilla también es un silicato o, más concretamente, un silicato de aluminio hidratado. También, dentro de la familia de los silicatos, la arcilla se clasifica en el grupo de los filosilicatos o silicatos laminares.
El silicio, colocado bajo el carbono en la tabla periódica, es un elemento importante. Si el carbono, gracias a la facilidad que tiene para unirse consigo mismo y con otros elementos da lugar a toda la química orgánica y hace posible la vida, el silicio tiene una función similar dentro de la química inorgánica. Sin embargo, el silicio no se une consigo mismo sino con el oxígeno, de manera que la unidad estructural básica de los silicatos es el tetraedro, formado por un átomo de silicio y cuatro de oxígeno, con el silicio en el centro y los átomos de oxígeno en los vértices del tetraedro, como vemos en la imagen inferior.

Los silicatos más sencillos son los ortosilicatos, compuestos por la unión del anión [SiO4]4- con cationes. Un ejemplo de ortosilicato es el olivino, compuesto aproximadamente por un 85% de ortosilicato de magnesio y aproximadamente un 10% de ortosilicato de hierro. Por otra parte, si dos unidades [SiO4]4- se asocian compartiendo uno de los oxígenos vértice del tetraedro, tendríamos la unidad [Si2O7]6-, que es rara y no aparece en materiales de interés cerámico. Entre los compuestos cíclicos posibles uniendo varios tetraedros entre sí, el [Si3O9]6- aparece en la wollastonita, y el [Si6O18]12- en el berilo. El siguiente grado de complejidad son los silicatos de cadena, en los que las unidades SiO4 se unen formando largas cadenas. Si las cadenas son sencillas, la composición es (SiO3)n, un ejemplo del cual es el espodúmeno. Compartiendo tres de los cuatro átomos de oxígeno de la unidad SiO4 pueden formarse láminas de silicio-oxígeno. Cuando dicha lámina se compone de anillos de seis silicios, como vemos en el dibujo, tenemos micas y minerales de arcilla, cuya estructura veremos con más detalle. Finalmente, la red tridimensional (SiO2)n se halla en la sílice pura y también en los feldespatos.

Cristaloquímica


Antes de ver la estructura de la caolinita, que es compleja, veremos algunos principios generales de cristaloquímica que nos ayuden a entenderla.
Una red cristalina está constituida por un gran número de átomos o iones. Para que esta red sea estable, los iones deben estar agrupados muy fuertemente y retenidos en posiciones más o menos rígidas en el espacio por las otras unidades que le rodean. Debido a que la mayoría de los cristales inorgánicos contienen alguna porción de enlaces iónicos en sus uniones interatómicas, se concibe la red cristalina como constituida por agrupaciones de iones cargados positiva o negativamente y distribuidos de acuerdo a ciertos principios. Estos iones se pueden considerar como esferas rígidas que al apilarse forman diferentes estructuras.
El número de coordinación se puede definir como "el número de iones de carga opuesta que rodea un ión determinado". Los tipos de coordinación tetraédrica y octaédrica (rodeado por seis) son dominantes en la mayoría de las estructuras de los silicatos y particularmente de los filosilicatos. Que sean justamente éstas y no otras coordinaciones las prevalecientes, es una consecuencia del tamaño que tienen los átomos de oxígeno, silicio y aluminio, elementos esenciales en la arquitectura de los silicatos.
Las configuraciones que cabría esperar para varias combinaciones catión/anión, determinadas por las relaciones de los radios, serían las siguientes:
 a. Coordinación de orden tres, con tres aniones en los vértices de un triángulo equilátero, por ejemplo, en el boro.
 b. Coordinación de orden cuatro, con cuatro aniones situados en los vértices de un tetraedro, por ejemplo, el silicio, berilio y aluminio. Este último es importante en las coordinaciones tetraédricas de los silicatos, cuando parte del silicio ha sido sustituido por aluminio.
 c. Coordinación de orden seis, con seis aniones situados en los vértices de un octaedro, por ejemplo, el aluminio, hierro, magnesio, litio y calcio (en casos limitados).
 d. Coordinaciones mayores, de orden siete a doce como, por ejemplo, elementos como sodio, potasio y calcio.
De la consideración anterior es claro que las configuraciones tetraédricas y octaédricas son comunes en la estructura de los filosilicatos formados a partir de oxígeno, hidroxilos, silicio, aluminio, magnesio, hierro, calcio y otros cationes. Debe tenerse presente que no siempre hay suficientes aniones disponibles para que un catión pueda formar grupos de coordinación independientes. Tal dificultad se supera, generalmente, mediante la participación colectiva de los aniones en la constitución de dos o más grupos adyacentes.
El concepto de "celda unitaria" es importante en cristalografía. Representa una unidad geométrica mínima que mediante repetición, como un ladrillo, puede reproducir el cristal completo. El concepto de celda unitaria es ligeramente diferente en los filosilicatos. En estos minerales la combinación de una hoja octaédrica de alúmina o magnesia con oxígenos e hidroxilos y una o dos hojas tetraédricas de silicio con oxígeno se conoce con el nombre de capa unitaria. La mayoría de los minerales de arcilla constan de estas capas unitarias apiladas paralelamente unas con otras. Dentro de cada capa unitaria, cierta unidad de estructura se repite a sí misma en dirección lateral y, para simplificarlo, esta unidad se llama celda unitaria. Cristalográficarnente definida, esta celda se extiende desde un plano en una de las capas unitarias hasta el plano correspondiente en otra capa paralela a la anterior. Una disposición de esta naturaleza puede verse en la figura.


Otros conceptos comunes son los siguientes: Isomorfismo. Se llama así el fenómeno según el cual substancias que, aunque tengan composición química diferente, desarrollan cristales que tienen forma y estructura similar. Se dice que se trata de substancias isoestructurales. El isomorfismo se presenta con bastante frecuencia entre los filosilicatos, que desarrollan series isomorfas entre dos términos de composición diferente: montmorilonita-beidellita, beidellita-montronita,etc. También se presentan series isomorfas entre silicatos y germanatos.
Polimorfismo. Se llama así al fenómeno según el cual una substancia química produce diferentes formas cristalinas. Aunque la composición de los polimorfos es igual, sus propiedades físicas son diferentes. Una modificación polimórfica resulta de cambios en las condiciones, tales como temperatura o presión en el momento de la cristalización de las partículas unitarias (átomos, iones o moléculas), de modo que adoptan una distribución diferente. Un ejemplo lo constituye la calcita (CaCO3 ) que cristaliza en el sistema romboédrico y el aragonito (CaCO3 ) que lo hace en el rómbico. El cuarzo (SiO2) tiene dos variedades polimórficas, la tridimita que es hexagonal y la cristobalita que es cúbica. El cuarzo mismo es trigonal con caras romboédricas. Cuando el polimorfismo se presenta en un sólo elemento, se llama alotropía. Ejemplos son el azufre, que puede cristalizar en el sistema rómbico o monoclínico, y el oxigeno (O2) y el ozono (O3) que son formas alotrópicas del mismo elemento. También son conocidos los estados alotrópicos del fósforo.
Politipismo es una forma especial de polimorfismo. La modificación de la estructura implica una diferencia en la distribución del apilamiento de láminas o capas idénticas. Es un fenómeno frecuente en la mayoría de los filosilicatos, tales como micas, caolines, cloritas etc.
Sustitución isomórfica o diadócica. Es poco frecuente que se presenten minerales puros en la naturaleza. Por lo general uno o más iones son sustituidos en cierta proporción por otros iones, siendo los reemplazos esencialmente catiónicos. Conocido es el ejemplo de la dolomita, una caliza magnésica similar a la calcita (CaCO3), pero con algunos iones Mg reemplazando a iones Ca. Tal sustitución de un ión por otro en un cristal, conservando la misma estructura, es lo que se llama reemplazamiento isomórfico. La sustitución isomórfica ocurre con mucha frecuencia en los silicatos y otros minerales que no muestran constancia en la composición química y puede ser parcial o completa. En general, un ión puede sustituir a otro cuando sus radios iónicos difieren en menos de un 15%. Los cationes sustituyen a otros cationes, pero aniones como OH-, y F- y otros podrían entrar a la estructura de un mineral para sustituir oxígeno. Algunos reemplazos frecuentes en filosilicatos son el de Mg por Ca (siempre que éste tenga número de coordinación seis), Fe3+ por Al o Fe2+ por Mg. Tales sustituciones no modifican el balance eléctrico. Frecuentemente un catión de valencia menor reemplaza a otro de mayor valencia, lo cual altera el balance eléctrico y debe ser compensado por introducción de cationes adicionales. Si el Al3+ sustituye al Si4+, debe compensarse una unidad de valencia positiva. Es el caso de los feldespatos, donde algunos iónes silicios están reemplazados por aluminio, y se introduce potasio o sodio para lograr la electroneutralidad. Debe señalarse, finalmente, que los reemplazos isomórficos en los silicatos se producen en el momento de su génesis. Una vez formados, el reemplazo de un ión es un proceso muy lento. No debe confundirse una sustitución diadócica con el intercambio de iones, que es un fenómeno esencialmente externo.

La caolinita desordenada es un mineral de arcilla que ha sido sometido a sustitución isomorfa. La composición, en consecuencia, ya no coincide con la fórmula ideal Al2O3•2SiO2•2H2O. En lugar de ésta, alrededor de uno de cada diez átomos de aluminio se sustituyen por hierro o, en menor medida, titanio; y alrededor de uno de cada cincuenta átomos de silicio se sustituyen por aluminios. La falta de equilibrio resultante se compensa por magnesio u otros átomos divalentes que se acoplan en los huecos de la capa de sílice.
El cristal de caolinita desordenada está distorsionado y, en consecuencia, no es tan compacto como otros cristales de la misma especie. El resultado neto es una estructura más débil, no solo en el interior del cristal, sino también en las partículas del mineral. A diferencia de la caolinita ordenada, que forma grandes partículas de formas regulares, la caolinita desordenada presenta formas y agregados bastante aleatorios. El agua de los elementos puede penetrar más fácilmente en su estructura para romperla hasta una tamaño muy fino que forma arcillas muy plásticas.
Las caolinitas desordenadas, sometidas al proceso de intemporización y transporte forman algunas arcillas muy plásticas como, por ejemplo, la arcilla de bolas. En cambio, las arcillas compuestas por caolinita ordenada, de cristales muy resistentes, son de naturaleza menos plástica y más refrectaria.

Filosilicatos


Atendiendo a la mineralogía, las arcillas contienen fundamentalmente minerales arcillosos (filosilicatos) y no arcillosos que, en conjunto, son los que imparten tanto la plasticidad del material como las propiedades de secado y de cocción de las piezas elaboradas con dichas materias primas. De momento, nos ocuparemos de los minerales arcillosos.
Una clasificación generalmente aceptada de la familia de los filosilicatos se expone en la tabla,


pudiendo ser considerado su armazón estructural como un polímero inorgánico constituido por dos estructuras monómeras. Una de ellas es un tetraedro de [SiO4] y la otra un octaedro o bien de gibsita (hidróxido de aluminio) o de brucita (hidróxido de magnesio) (figura). Cuando un conjunto de tetraedros comparte entre sí tres vértices formando una hoja continua, se obtendrá una hoja tetraédrica, mientras se obtendrá una hoja octaédrica cuando dichos octaedros estén en contacto unos


con otros compartiendo las caras triangulares. Además, cuando el catión octaédrico es de tipo Al3+ o Fe3+ el balance de carga dentro del retículo del mineral arcilloso requiere que sólo dos de cada tres posiciones octaédricas estén llenas y la hoja se denomina dioctaédrica. Por el contrario, cuando el catión predominante es de tipo Mg2+ o Fe2+ todas las posiciones octaédricas presentan un balance de cargas completo y la hoja se denomina trioctaédrica. Por lo tanto, según el apilamiento combinado de estas dos hojas básicas se obtienen las estructuras de la familia de los filosilicatos. La ordenación de este apilamiento constituye una de las principales maneras para poder clasificar a esta familia tan compleja y con diferentes asociaciones. Existen tres grupos fundamentales, los filosilicatos de tipo 1:1 están constituidos por una hoja tetraédrica y una hoja octaédrica (capas TO). Los del tipo 2:1 poseen una hoja octaédrica insertada a modo de sándwich entre dos hojas tetraédricas (capas TOT). Los filosilicatos 2:1:1 poseen una hoja octaédrica adicional intercalada entre dos capas TOT.

Estructura de los filosilicatos


Disposición de los iones oxígeno en los filosilicatos
Los filosilicatos están constituidos esencialmente por redes de iones oxígeno, hidroxilos y cationes metálicos. Una consecuencia de las diferencias de tamaño entre los aniones, más grandes, y los cationes, más pequeños, es que estos últimos deben ocupar las cavidades dejadas por la agrupación de aniones. Dependiendo de cómo se unan se formarán unidades estructurales características. En los filosilicatos existen dos distribuciones posibles aplicables, una a los iones oxígeno-hidroxilos e hidroxilos, y otra sólo a los oxigenos. Para ello debe admitirse la idealización de considerar que tanto el ión oxígeno como los hidroxilos constituyen esferas rígidas no deformables. Los oxígenos-hidroxilos se disponen en líneas paralelas de manera que tres de ellos forman un triángulo equilátero. Tal ordenamiento, como se ve en la figura, constituye un agrupamiento compacto de esferas en contacto y se aplica tanto a los planos compactos de oxigeno-hidroxilo como a los hidroxilos de los filosilicatos.

El segundo agrupamiento aplicable sólo a los iones oxígeno se logra, geométricamente, retirando desde un plano compacto una esfera de cada dos en hileras alternadas. Se obtienen así cavidades limitadas por seis esferas cuyos centros al unirse forman un hexágono regular y por ello se llama "plano hexagonal de oxígenos", como se ve en la figura.


La superposición de estos planos permite que los elementos de dos de ellos (planos compacto-hexagonal y plano compacto-compacto) puedan formar elementos de cuatro o seis esferas cuyos centros son vértices de tetraedros u octaedros respectivamente. El radio de la esfera máxima que puede colocarse en el espacio disponible dejado por los átomos en agrupación tetraédrica es de r = 0,225R Y el de la agrupación octaédrica es r = 0,414R, siendo R el radio del anión. Y puesto que la esfera de referencia corresponde a iones oxígeno (r =1,40Å), el espacio tetraédrico permite alojar un catión de un radio próximo a 0,315Å y el espacio octaédrico a un catión de radio próximo a 0,579Å, que se aproximan a los radios del silicio (0,39Å) y del aluminio (0,55Å) respectivamente.
Al superponer dos planos compactos de tal manera que tres esferas en disposición equilátera del plano superior cubran tres del plano inferior, estando los vértices de ambos triángulos en posiciones opuestas, se obtienen octaedros (figura b). Al superponer dos planos iónicos, uno hexagonal (oxígenos) y otro compacto (oxígeno-hidroxilos o hidroxilos), de modo que el centro de la cavidad dejada por tres esferas basales quede cubierto por una esfera del plano superior, se obtienen tetraedros (figura a).


La estructura de los filosilicatos se forma, en consecuencia, por apilamiento de planos hexagonales y compactos. Los grupos principales de los filosilicatos se caracterizan por tener un número constante de dichos planos. Una terminología específica para describir la estructura cristalina de los minerales evitando las ambigüedades o confusiones que implica el uso indiscriminado de términos tales como "plano", "hoja" o "capa", es la siguiente:
Plano de átomos: una distribución plana de un grosor atómico. Por ejemplo el plano basal de átomos de oxígeno en una hoja tetraédrica.
Hoja de átomos: una distribución plana de un grosor mayor que un átomo y compuesta de uno o más niveles de poliedros de coordinación unidos. Una hoja es más gruesa que un plano y más delgada que una capa. Por ejemplo una hoja tetraédrica, una hoja octaédrica.
Capa: es una combinación de hojas, en una relación 1: 1 o 2: 1.
Entrecapa: materiales situados entre las capas incluyendo cationes, cationes hidratados, moléculas orgánicas y grupos u hojas de hidróxidos.
Red (específicamente una red de puntos en el espacio): un entramado tridimensional de líneas que conectan los puntos que representan los centros de los elementos estructurales (átomos o iones) en el cristal.

Elementos de estructura fundamentales: tetraedros y octaedros
Octaedros y hojas octaédricas. Se dice que una esfera se encuentra en posición octaédrica cuando es tangente a otras seis esferas dispuestas en forma de un octaedro regular. En los minerales de arcilla, los octaedros están constituidos principalmente de Al3+, Mg2+, Fe2+ y oxígenos. El octaedro incluye un ión (aluminio, magnesio y otros) situado en el centro de seis oxígenos (o hidroxilos). Una representación espacial del octaedro se ve en la figura (a) con una esfera central (Al, Mg y otros) coordinada con seis esferas que representan los átomos de oxígeno. En la figura (b) se representa el mismo octaedro descansando sobre una de sus caras, con tres esferas en el plano superior y tres en el inferior.

El espacio dejado por los 6 oxígenos en contacto alrededor del catión octaédrico tiene un radio de 0,578Å y, puesto que el radio del Al es de 0,55Å, puede alojarse perfectamente en ese hueco sin causar mayor distorsión. Sin embargo, un ión Mg2+, con un radio de 0,65Å, produce una considerable separación de los oxígenos. Es evidente que un octaedro de Fe2+, cuyo radio es de 0,76Å, estará fuertemente distorsionado.
Los octaedros se unen entre sí compartiendo aristas. Los octaedros de Al-(o Mg, o Fe)-O-OH comparten oxígenos con octaedros vecinos y forman una hoja que se llama, en general, hoja octaédrica. Los átomos de oxígeno y los grupos hidroxilo se agrupan en planos paralelos situándose los cationes entre esos planos. La unidad octaédrica es de estructura análoga a la gibbsita, Al(OH)3, cuando el catión octaédrico es Al, o a la brucita, Mg(OH)2, si el catión es Mg; de ahí que, por extensión, frecuentemente se les designe como hojas de gibbsita o brucita. La gibbsita o hidrargilita y la brucita son estructuras importantes en la constitución de los minerales de arcilla, ya que la hoja octaédrica puede asimilarse a cualquiera de ellas. En las figuras siguientes puede verse la disposición octaédrica de las hojas hidroxiladas con el catión Al o Mg en coordinación octaédrica. En ambas estructuras los hidroxilos se encuentran en agrupamiento compacto, pero entre ellas existen algunas diferencias fundamentales. Mientras en la gibbsita sólo 2/3 de las posiciones catiónicas disponibles están ocupadas por el ión Al, en la estructura de la brucita todas las posiciones están ocupadas por el ión Mg. Las primeras se llaman dioctaédricas y las segundas trioctaédricas. Se trata de una consecuencia de la diferencia de valencia entre Mg y Al y, en consecuencia, cada OH puede unirse a dos aluminios en la gibbsita y a tres magnesios en la brucita.

Estructura de la gibbsita, Al(OH)3. Las esferas negras son átomos de Al.
(a) En proyección sobre plano; (b) en perspectiva con eje e exagerado.

Estructura de la brucita. Las grandes esferas son iones OH, las pequeñas, iones magnesio. En (a) puede verse una
proyección en corte; en (b) una representación en perspectiva, con la dirección del eje c exagerada.

Tetraedro de sílice y hoja tetraédrica. En todos los filosilicatos la otra unidad de estructura fundamental es el tetraedro de sílice, constituido por un ión silicio situado en el centro de cuatro oxígenos colocados simétricamente en forma de un tetraedro regular. Tal unidad química se designa como (SiO4)4-. Tres de los cuatro oxígenos de cada tetraedro se comparten con tres tetraedros vecinos, de modo que constituyen una hoja. La proyección del tetraedro sobre el plano de la hoja se muestra en la figura. Puede verse que la hoja tetraédrica tiene simetría hexagonal observándose en ella los anillos de seis oxígenos.


Puesto que el ión Si es tetravalente y tiene cuatro oxígenos divalentes situados en los vértices de un tetraedro formado a su alrededor, cada oxígeno recibe una valencia del silicio, de modo que cada uno debe adquirir otra unidad de carga positiva desde alguna fuente externa. En efecto, los requerimientos de valencia pueden ser satisfechos por cationes externos, tal como K, Ca, Al y otra, o a partir de otro silicio de un grupo tetraédrico adyacente idéntico. Es esto último lo que ocurre en las hojas de sílice, llamadas también hojas tetraédricas.
Las hojas tetraédricas consisten en agrupaciones de tetraedros regulares unidos a través de los vértices basales, para formar una red hexagonal. Todos los oxígenos apicales, están orientados en la misma dirección, sea arriba o abajo, y las bases se sitúan en un mismo plano. En la figura se muestra una hoja de sílice como se presenta en los minerales de arcilla.


Los tetraedros de sílice forman una red hexagonal de composición (Si2O3)n2+ cuando no se considera el oxígeno apical, como se ve en la figura superior. Si se considera este oxígeno, entonces la composición de la red es (Si2O5)n2-. Esta distinción se hace ya que los oxigenos que satisfacen la cuarta valencia del Si forman un segundo plano de composición (O2)n4-, algo menos compacto que el primero. Esta segunda "unidad" se presenta normalmente incluida en un plano común de oxígenos e hidroxilos en agrupamiento compacto, formada por los oxígenos apicales de los tetraedros de sílice y los grupos OH pertenecientes a los octaedros.

Plano común de oxígenos e hidroxilos. Unión de las hojas tetraédricas y octaédricas. Los oxígenos apicales de los tetraedros SiO4 constituyen, junto a hidroxilos octaédricos, el plano común de O-OH en agrupamiento compacto al cual se hizo referencia. Los oxígenos apicales de la hoja octaédrica actúan como puentes de unión entre tetraedros y octaedros, permitiendo una verdadera fusión entre ellos y los hidroxilos, lo que amarra fuertemente ambas unidades. Una hoja de sílice continua satisface otra de brucita o gibbsita, ya que la cuarta valencia del silicio puede ser neutralizada por un oxigeno perteneciente a un octaedro de alúmina o magnesia. Por este mecanismo las hojas pueden unirse fuertemente entre sí, fusión que puede ocurrir una vez, como en el caso de las kanditas, o dos veces en el caso de los minerales 2: 1. En la figura (a) se presenta una proyección de la hoja de tetraedros de sílice, compartiendo tres oxígenos basales, con un oxígeno apical sobre el plano que delimitan. En la figura (b) puede verse la disposición en agrupación compacta de los oxígenos en una estructura octaédrica (omitiéndose la representación del ión OH). En este esquema, la separación de los átomos de oxígeno (señalados por II) no difiere mayormente de la de los oxígenos de la figura (a) (también señalados por II). Al superponer la hoja tetraédrica de forma tal que los oxígenos señalados por II sean comunes, se forma una capa compuesta, como aquella que se ve en la figura (c) y que corresponde a la estructura de caolinita.

Los grupos OH octaédricos que ocupan vértices no compartidos se sitúan en el centro de los anillos hexagonales dejados por los oxígenos basales de los tetraedros de sílice, y así se produce la red 1: 1. Al repetir este proceso en el otro lado de la hoja octaédrica, se obtiene una red de tipo 2: 1, como se muestra en la figura (d).

Criterios cristalográficos de los filosilicatos
Los cristales son distribuciones periódicas de una unidad representativa, un grupo de átomos o moleculas, a intervalos regulares en el espacio. Esta unidad representativa es la que conduce a la definición de la red elemental o celda unitaria, que es el volumen más pequeño que puede exhibir todas las características del cristal, siendo la fórmula química la expresión simple de su composición. Por traslaciones repetidas de esta celda en las tres direcciones del espacio, puede derivarse la red completa. Debe escogerse la celda que mejor represente la simetría del cristal.
Los minerales de arcilla están constituidos por combinaciones, en diferente proporción, de hojas tetraédricas y octaédricas en relación 1: 1 en las kanditas, 2: 1 en las esmectitas, vermiculitas y micas y 2: 2 en las cloritas. Tales combinaciones de hojas constituyen lo que se llama una capa unitaria. La mayoría de los minerales de arcilla consisten en estas capas apiladas paralelamente unas sobre otras. En cada capa unitaria hay una unidad de estructura que se repite a sí misma en sentido lateral, aunque cristalograficamente la celda unitaria se extiende desde un plano, en la capa unitaria, al plano correspondiente en otra capa unitaria paralela del cristal.
En volumen, los minerales de arcilla son agrupaciones de aniones, formados por apilamiento de tres, cuatro o seis planos de oxígenos o hidroxilos, como ocurre en las kanditas, esmectitas y cloritas respectivamente, y cada uno de estos apilamientos es un componente estable que puede existir en forma independiente de los otros y constituye una capa elemental. Las fuerzas que asocian los constituyentes de estas capas (cationes, oxígenos e hidroxilos) son de naturaleza iónica-covalente, de manera que el conjunto es muy estable. Por el contrario, las fuerzas intermoleculares que unen capas sucesivas, fuerzas de van der Waals y enlaces de hidrógeno son mucho menos intensas, hecho que permite separar las diferentes capas como las páginas de un libro. Bajo la acción de ciertos tratamientos puede constatarse que, en algunos minerales micáceos (muscovita, biotita, flogopita y otros) las capas pueden separarse unas de otras, y se dice que se exfolian.
En la caolinita, por ejemplo, la capa elemental está formada por tres planos: uno hexagonal de oxígenos, otro compacto de oxígenos e hidroxilos y otro compacto de hidroxilos. En la cavidad tetraédrica se alojan silicios y en la octaédrica aluminios. Trazando las celdas elementales en cada plano y contando sus componentes, se encuentra que el plano hexagonal tiene seis oxígenos y cuatro silicios; que el plano compacto siguiente tiene cuatro oxígenos, dos hidroxilos y cuatro aluminios, mientras que el último plano está constituido por seis hidroxilos. Sumando todos estos elementos y expresándolos en forma de óxidos se obtiene, para la celda unitaria, una composición de 4SiO2, 2Al2O3 y 4H2O, la cual corresponde al doble de la fórmula usual de la caolinita, que es 2SiO2·Al2O3·2H2O o Al2Si2O5(OH)4.

Plasticidad


En las secciones anteriores hemos tratado la estructura y propiedadas químicas de la arcilla. En esta sección nos ocuparemos de la propiedad física más importante de la arcilla: su plasticidad.
Ninguna de las definiciones dadas para este término puede considerarse totalmente adecuada, lo cual no es de extrañar, ya que esta propiedad se debe a un complejo y oscuro mecanismo en el que intervienen numerosos factores, y mal se puede definir un fenómeno si no se conoce la verdadera esencia del mismo.
Podríamos hacer un intento de definición diciendo que la plasticidad es la capacidad que tienen algunos materiales para modificar su forma por acción de una fuerza exterior, subsistiendo tal deformación después de cesar la causa que la produjo. Cualitativamente podemos, pues, comparar la plasticidad con la maleabilidad de los metales.
En el aspecto tecnológico, la plasticidad es una de las propiedades más importantes de muchos materiales, hasta el punto de que la utilidad de los mismos viene frecuentemente condicionada a esta cualidad. Prueba de su importancia es que el término plástico ha alcanzado la categoría de ser elegido como título genérico de esa gran familia de materiales que son las macromoléculas de síntesis, cuyas innumerables aplicaciones se deben a su aptitud para ser fácilmente moldeados.
A. B. Searle y R. W. Grimshaw clasifican los materiales plásticos en dos amplios grupos :

  1) Sustancias homogéneas formadas por una sola fase cuyas propiedades plásticas se modifican por alteración de su temperatura o de su presión. Así, el vidrio, la cera, el lacre y otros muchos materiales se vuelven plásticos en el intervalo de temperatura comprendido entre su punto de reblandecimiento y el de fusión. Esta plasticidad es muy parecida a la viscosidad de los líquidos. Otras sustancias, como el caucho, son plásticas en frío y se vuelven rígidas cuando se calientan mezcladas con un agente vulcanizante.
Muchos metales y algunos cristales manifiestan también un comportamiento plástico, aunque más restringido, cuando se someten a la acción de elevadas presiones. Esto se atribuye a la creación de direcciones preferentes de deslizamiento por rotura o defectos cristalinos.
  2) Sustancias heterogéneas formadas por más de una fase que deben su plasticidad a la coexistencia de partículas sólidas y una fase líquida que actúa como lubricante y aglomerante de las primeras. Las propiedades plásticas de estos materiales desaparecen simplemente por secado.
En este grupo se incluyen, entre otros, las pastas para modelado, la masilla de vidrieros y, sobre todo, las arcillas, cuyo comportamiento plástico, junto con su poder refractario, es la propiedad más importante que presentan.

El mecanismo de la plasticidad de las arcillas ha sido muy estudiado y discutido. En principio, se puede explicar porque una pasta de arcilla consta de multitud de partículas sólidas rodeadas por delgadas películas de agua que forman una cubierta viscosa. El espesor de la envoltura acuosa debe ser el suficiente para permitir a las partículas deslizarse entre sí cuando se someten a una fuerza de cizalladura. La fase líquida desempeña simultáneamente un doble papel; de un lado actúa como lubricante, facilitando el deslizamiento entre las partículas sólidas, y, de otro, al formar una tenue y elástica película envolvente, impide que aquéllas se separen demasiado. La plasticidad dependerá de la cohesión, y la cohesión de la afinidad entre las partículas de sólido y líquido. Como es sabido, los líquidos de naturaleza polar aumentan la plasticidad de las arcillas, porque ejercen una atracción más intensa sobre sus partículas. Las partículas de arcilla, debido a que presentan enlaces rotos y cargas eléctricas negativas sin neutralizar, cuando se suspenden en agua, se rodean de un manto acuoso en cuyo interior existen iones de diferentes cargas. Las cargas negativas, que muestra la partícula en su periferia, tienden a compensarse por un enjambre de cationes que están difusos por toda la película acuosa, cuyo espesor variará según el número, tamaño, carga y grado de hidratación de dichos cationes (fig. 3).

Del espesor de la película húmeda dependerá la separación entre las partículas de arcilla y, en consecuencia, su movilidad. Por eso, cuando el contenido de agua es relativamente elevado, la envoltura acuosa es más gruesa y puede haber flujo viscoso. Por el contrario, si la proporción de agua es baja, las partículas de arcilla se encuentran más próximas y aumenta la cohesión entre ellas.
La viscosidad de la fase líquida también influye sobre la cohesión entre las partículas. Los líquidos muy móviles, de baja viscosidad, no pueden utilizarse para preparar masas plásticas por ser poco adherentes las películas que forman. El agua, al tener una viscosidad moderada, se puede emplear satisfactoriamente.
Para poder comparar las propiedades plásticas de diferentes arcillas hay que considerar previamente una serie de factores que, de un modo u otro, ejercen una marcada influencia en la plasticidad.
Estos factores, estudiados por A. B. Searle y R. W. Grimshaw en su magnífica obra "The Chemistry and Physics of Clays", son:

  a) Contenido en agua.
  b) Tamaño de las partículas.
  c) Forma y estructura de las partículas.
  d) Agregación de las partículas.
  e) Superficie específica de las partículas.
  f) Orientación de las partículas.
  g) Adición de electrolitos y floculantes.
  h) Presencia de materia orgánica.
  i) Influencia del aire ocluido.
  j) Tratamiento térmico.

a) Influencia del contenido en agua—La plasticidad de una arcilla está estrechamente relacionada con la formación de películas de agua alrededor de sus partículas, por lo que esta propiedad puede considerarse en principio como una función del contenido total de agua y de la superficie del conjunto de partículas que integran la masa de arcilla.
Norton, para explicar el mecanismo de la plasticidad, formuló su teoría de la membrana tensa. Considera que entre las partículas de una masa plástica de arcilla existen, por una parte, fuerzas repulsivas y por otra, la tensión superficial del agua que las rodea y que tiende a mantenerlas unidas formando un todo continuo. La máxima plasticidad se consigue, según Norton, cuando la proporción de agua es la justa para llenar la red de estrechos capilares que quedan entre las partículas individuales, formando una membrana tensa que las mantiene unidas. Para contenidos superiores de agua la tensión se relaja y disminuyen las fuerzas de unión. Por el contrario, si la cantidad de agua es muy pequeña, la envoltura que rodea a las partículas se rompe y la plasticidad desaparece.
La cantidad de agua que será preciso añadir a una arcilla para poderla moldear dependerá de la superficie real de sólido que se tenga y se comprende que, cuanto mayor sea su proporción de finos, así como también la cantidad de materia coloidal, más elevado será el volumen de agua que requiera. Este valor en la práctica no es absolutamente riguroso ya que todas las arcillas admiten agua entre unos límites en que su plasticidad se mantiene suficientemente elevada. Este margen, que se puede denominar intervalo de laborabilidad o de moldeabilidad, es variable de unas arcillas a otras, aunque se mantiene para las medianamente plásticas entre el 15-35 % de agua.
J. W. Mellor ha demostrado que la plasticidad de una arcilla se modifica por efecto de la presión a que se someta y de la deformación que sufra. Por esta razón la cantidad de agua que hay que añadir a una arcilla para que alcance una plasticidad determinada depende del método que se vaya a emplear para moldearla. En general se requerirá mayor proporción de agua cuanto menor sea la presión a que se trabaja. Así, una masa, para moldear ladrillos a mano debe ser más blanda y tener un contenido más elevado de humedad que cuando se utilice para prensarlos a máquina. Es éste un detalle aparentemente sin importancia, pero cuya omisión puede dar lugar a una producción defectuosa.
Mellor demostró experimentalmente que la plasticidad máxima de una cierta arcilla necesitaba para manifestarse proporciones crecientes de agua a medida que disminuía la presión:

b) Influencia del tamaño de las partículas—Otra de las causas responsables de la plasticidad de las arcillas es la extremada finura de grano de estos minerales. Esta relación entre plasticidad y tamaño de grano, que ya fue establecida por Seger y posteriormente ha sido estudiada por otros autores, aparece en otros materiales distintos de la arcilla. Muchas sustancias no plásticas pueden manifestar una cierta plasticidad si se molturan hasta un grado de finura suficiente. Así, el cuarzo y la caliza, molidos y pasados a través de un tamiz de 200 mallas, cuando se mezclan con una pequeña cantidad de agua, resultan moderadamente plásticos. En otras sustancias como el cloruro cálcico, el sulfato de bario, el óxido de circonio, el feldespato, el vidrio molido, etc., aparecen propiedades similares. Sin embargo, las masas ligeramente plásticas a que dan lugar estas sustancias rara vez pueden moldearse con la misma facilidad que una pasta arcillosa. Además las formas obtenidas carecen de la cohesión necesaria y al secar se desmoronan.
c) Influencia de la forma y estructura de las partículas—Uno de los factores que más unánimemente se han considerado como causa de la plasticidad de las arcillas es la forma laminar de sus partículas. Esto ha sido confirmado experimentalmente por algunos investigadores. Atterberg estudió una serie de sustancias finamente pulverizadas cuyas partículas eran laminares (BaSO4, BaCO3, SrCO3, CaF2, etc). Todas ellas podían moldearse fácilmente con un 20 a 25 % de agua Otros minerales con un hábito cristalino más regular, como el cuarzo, feldespato, etcétera, no presentaban ninguna plasticidad, aún cuando se hubieran molido al mismo tamaño.
Le Chatelier consideró igualmente que la forma laminar de las partículas arcillosas condicionaba su plasticidad. Utilizó minerales de forma laminar, como glauconita, mica, pirofilita y talco que, bien pulverizados, le permitieron obtener masas plásticas. Para explicar el diferente comportamiento plástico de masas laminares y masas granulares, pone el ejemplo siguiente: Si sobre una mesa se echa una baraja de naipes, éstos conservan sus posiciones relativas ; en cambio, si lo que echamos sobre la mesa es un puñado de dados o de bolas, cada uno procede independientemente y todos ellos se disgregan.
Otra confirmación de la importancia de la forma laminar de las arcillas es que si se somete un caolín plástico a una molienda larga, lejos de mejorar su plasticidad, como pudiera pensarse a primera vista, se empeora, debido a que se destruye la estructura laminar de las partículas.
Aunque esta naturaleza laminar de las arcillas favorece grandemente sus propiedades plásticas, no quiere decirse con ello que sea la única forma bajo la cual pueda manifestarse. Las partículas fibrilares como las de atapulgita y haloisita dan lugar a masas también de elevada plasticidad. Tanto en el caso de arcillas laminares como fibrilares, la plasticidad está exaltada por la gran superficie específica que presentan, factor este que se considera más adelante.
d) Influencia de la agregación de las partículas—La experiencia parece demostrar que la distribución de las partículas tiene un marcado efecto en la plasticidad de las arcillas. Se ha encontrado que las arcillas de grano muy fino y las de grano muy grueso son menos plásticas que las que contienen simultáneamente granos finos y gruesos. Según ha sugerido Mellor, esto se debe a que una distribución de granos de diferentes tamaños permite un empaquetamiento más cerrado y más compacto que proporciona una mayor plasticidad.
e) Influencia de la superficie específica—En las arcillas, debido al pequeño tamaño de sus partículas y a la gran superficie que consecuentemente presentan, aparecen muy exaltados todos los fenómenos de superficie, como son las propiedades coloidales, la atracción intermolecular, etc., y, por tanto, su plasticidad viene también notablemente afectada por el valor de dicha superficie.
Para estudiar la influencia de la forma de las partículas en el valor de la superficie, eligen como ejemplos geométricos más representativos una esfera, un cubo, una lámina y un prisma de dimensiones comparables. Se ha tomado en todos los casos como dimensión mayor 2 R cm y como la menor XR cm, siendo X un factor de reducción inferior a la unidad. Suponiendo que la densidad es siempre la misma, se obtienen mediante un cálculo muy sencillo las expresiones generales consignadas en la figura 6.
En el caso particular de que en los dos prismas considerados, el laminar y el acicular, la dimensión predominante guardase con la más pequeña la relación 1 : 10 (o sea R = 1 y X = 0,1), los valores de las superficies específicas de las cuatro figuras elegidas estarían en la proporción:
                               esfera : cubo : lámina : fibra : : 3 : 3 : 22 : 41.

Esto nos explica por qué las partículas laminares y aciculares presentan una plasticidad mucho mayor que las que tienen forma esférica o cúbica.
f) Influencia de la orientación de las partículas—La forma frecuentemente laminar de las partículas de arcilla da lugar a efectos muy marcados de orientación que pueden modificar de modo apreciable la plasticidad de las pastas húmedas. Esta influencia puede ponerse de manifiesto orientando las partículas de una suspensión de arcilla, para lo cual bastará dejarlas sedimentar decantando después el exceso de agua y desecando en vacío. Las laminillas de arcilla se dispondrán en la masa acostadas unas sobre otras con su plano principal paralelo a la dirección de colocación.
Se comprende que, así dispuestas, la masa resultante ofrezca una mayor resistencia, o más elevado coeficiente de rigidez estática, cuando se aplique una fuerza vertical, o sea perpendicular a la dirección de colocación de las laminillas. En cambio, si la dirección de la fuerza aplicada fuese paralela a la dirección del lecho, el flujo se iniciaría para un valor de la presión mucho más bajo, lo que se explica porque las laminillas deslizan con facilidad unas sobre otras.
La plasticidad que normalmente presente una arcilla con sus partículas distribuidas al azar será intermedia entre la de los dos casos límites anteriores. Esta plasticidad inicial puede también modificarse por acción de la presión que tiene un efecto orientador sobre las partículas.
g) Influencia de los electrolitos y floculantes—Hasta ahora sólo hemos comentado una serie de factores de naturaleza mecánica como causas modificadoras de la plasticidad. Sin embargo, tanta o más importancia que aquéllos tiene la presencia de sales solubles en una arcilla. Los iones procedentes de estas sales, al disolverse en agua y disociarse, alterarán el pequeño campo eléctrico creado por las partículas de arcilla cargadas y modificarán las fuerzas electrostáticas de atracción y repulsión entre las mismas. Además los iones adsorbidos en la periferia de las partículas arcillosas, también modificarán las distancias interlaminares. Todo esto, unido a que los electrolitos producen una variación en la tensión superficial de la fase líquida, repercute profundamente en la plasticidad.
La cantidad de agua requerida para producir una masa plástica es mayor en una arcilla ácida o cálcica que en una que tenga sodio como catión de cambio ; así, para un contenido determinado de agua, las arcillas ácidas o cálcicas necesitan mayores presiones para ser moldeadas, aunque el cuerpo en verde es más resistente y menos deformable que en las arcillas sódicas.
En general, el margen del contenido en agua dentro del cual la arcilla es moldeable es mayor en las arcillas sódicas que en las ácidas y cálcicas.
h) Influencia de la materia orgánica—Los coloides orgánicos, como tanino, lignina, humus, etc., pueden estar presentes en la arcilla y afectar, por tanto, la plasticidad de la misma. Actúan como coloides protectores alrededor de las partículas arcillosas mejorando sus propiedades plásticas.
Para aumentar la plasticidad está muy difundido un método que consiste en dejar en reposo en estado húmedo las masas trabajadas y desgrasadas, durante algunas semanas o meses antes de efectuar su moldeo.
La flora microbiana de los suelos y de las aguas naturales puede desarrollarse también en las arcillas y a sus procesos fermentativos se debe indirectamente un incremento de las propiedades plásticas de las mismas. Conocido de antiguo este hecho, aunque ignorado su verdadero mecanismo, siempre ha sido una práctica común desde la época brillante de la cerámica oriental, la de dejar en reposo en pudrideros, durante varios años, las arcillas sometidas a un proceso de maduración. La eficacia de esta lenta espera se ha podido comprobar comparando la plasticidad desarrollada en una arcilla natural con la de una arcilla esterilizada. En general, cualquier adición que se haga a las arcillas durante ese largo proceso para activar la acción bacteriana, redundará en beneficio de la plasticidad. El ácido tánico mejora la resistencia a la rotura, aunque reduce el margen de plasticidad. La acción de la maduración depende de los tipos de arcilla ; así, mientras la plasticidad de las pastas con caolín de Zettlitz sólo aumenta en un 50 %, en algunas arcillas se consigue mejorar hasta en un 200 %.
i) Influencia del aire ocluido—El aire ocluido en la masa de arcilla, que ya desempeñó un papel importante, primero como agente químico oxidante, durante los largos procesos de meteorización y formación de la arcilla y después, a lo largo de su estancia en el pudridero, favoreciendo y manteniendo el desarrollo de la flora bacteriana vuelve a manifestar su influencia a la hora de trabajar y moldear la arcilla. Su presencia, que entonces fue favorable, ahora resulta perjudicial para la plasticidad, ya que las pequeñas oclusiones gaseosas disminuyen la cohesión de las partículas. Este aire y el que además se introducirá mecánicamente durante la preparación de la pasta, se convertirá a menudo en un molesto enemigo para el ceramista, formando burbujas y ampollas en el material y siendo causa frecuente de laminaciones y deformaciones. Lo mejor para eliminar este aire es hacer pasar la pasta por una amasadora de vacío.
j) Influencia de la temperatura—El tratamiento térmico previo a que se haya podido someter una arcilla es otra causa modificadora de su plasticidad. A medida que se deja evaporar el agua que humedece una masa, plástica en su grado máximo, el valor de la plasticidad va decreciendo hasta anularse cuando está completamente seca. Si se vuelve a humedecer la arcilla, recupera su plasticidad de una manera reversible. En general la plasticidad se pierde total y definitivamente cuando la arcilla se calienta entre 500° y 750°C, lo que coincide, según ha demostrado Salmang y Rittgen, con la alteración de la estructura reticular de la arcilla.

Tipos de arcillas


Las arcillas presentan una gran diversidad de composición y propiedades, lo que hace difícil una clasificación exacta y detallada. La mayor parte de ellas son sedimentarias. En el proceso natural de erosión, transporte y deposición han mejorado mucho en plasticidad y resistencia en crudo; sin embargo, se han impurificado con óxidos de hierro y de titanio.
Las arcillas sedimentarias constan generalmente de caolinita desordenada y uno o varios de los otros minerales de la arcilla, tales como haloisita, ilita, montmorillonita, etc.
Según Seger, pueden distinguirse cuatro grupos de materias primas arcillosas, sobre la base de la composición química y el uso industrial:
A. Arcillas con alto contenido de alúmina y casi exentas de hierro, con una proporción excepcionalmente elevada en caolinita. Se usan en la industria cerámica, particularmente en cerámica fina, como la fabricación de porcelanas, de sanitario y de cerámica técnica, por ejemplo, azulejos ligeramente coloreados, aisladores eléctricos, cacetas, soleras en la producción de vidrio, crisoles para fusión, productos refractarios y antiácidos, etc.
B. Arcillas con mucha alúmina y poco hierro, todavía ricas en caolinita, utilizables en la industria cerámica semivaliosa, en la elaboración de chamota, artículos porosos y gres.
C. Arcillas con bajo contenido en Al2O3 y una elevada proporción de compuestos de hierro. Se usan para azulejos de color oscuro y platos, en producción de ladrillos, alfarería que cuece en rojo y para aisladores.
D. Arcillas pobres en Al2O3 y una gran proporción de compuestos de hierro y carbonato calcico. Este grupo comprende la mayor parte de arcillas ladrilleras ordinarias, arcillas limoníticas margosas y margas, de uso en la industria pesada de la arcilla.

Arcillas caoliníticas y similares
En las pastas cerámicas tradicionales, la arcilla es indudablemente la materia prima predominante que aporta la plasticidad y la trabajabilidad requeridas para formar y modelar el objeto cerámico. Junto a los minerales arcillosos, causantes de las propiedades características, las arcillas contienen cuarzo, mica y materia carbonosa. Para las arcillas usadas en pastas blancas es esencial que sean blancas en la cocción.
«Arcilla plástica» es un término usado para describir arcillas sedimentarias caoliniticas, de grano fino, muy plásticas, que constan de una mezcla de caolinita desordenada, cuarzo y minerales micáceos (ilita), particularmente usadas en la industria cerámica. Pueden acompañarles impurezas molestas como pirita, marcasita, yeso y siderita. El principal tipo de arcilla plástica, usado en pastas blancas, es la «ball-clay», término originario de Inglaterra. Las ball-clays se caracterizan por su gran contenido en caolinita (sobre el 70%), generalmente poco ordenada, por una considerable presencia de ilita y una pequeña cantidad de motmorillonita, y por la presencia de materia orgánica y diversas proporciones de cuarzo clástico y moscovita. Son sumamente plásticas y aportan gran resistencia en seco, un amplio intervalo de vitrificación y un color tenue, casi blanco, cuando se cuecen.
Los yacimientos comerciales principales de ball clay se hallan en cuatro áreas del mundo. El líder mundial en producción es USA, pero el principal exportador es el Reino Unido. Las otras dos fuentes importantes de ball clays se encuentran en Checoslovaquia y la URSS.

Arcillas especiales
El término «arcillas especiales» se refiere a algunos materiales, cuya presencia en la naturaleza es más bien rara. Así tenemos:
- Arcillas haloisiticas. Uno de los mayores depósitos se ha explotado en la mina Dragon, distrito de Tintic, Utah. Se ha usado en la fabricación de ladrillos poco coloreados, ladrillos refractarios, azulejos y como relleno para papel.
- Arcillas ilíticas. Sedimentos de ilita los hay en Fithian y Morris, illinois, USA. Es adecuada para la fabricación de gránulos ligeros usados para mezclarlos con hormigón.
- Arcillas compactas y "flint-clay". Las arcillas compactas caoliníticas tienen composiciones análogas a las plásticas, pero están semiconsolidadas y la mayoría no son plásticas. La plasticidad puede aparecer en ellas sólo después de una molturación fina. Tienen una densidad aparente mayor y una fractura concoidea típica. Suelen acompañar a la caolinita diversas sustancias como hidromica, granos de minerales clásticos, usualmente cuarzo y micas, sustancia carbonosa e impurezas como siderita, pirita, etc.
Las "flint-clays" son caoliníticas, pero no plásticas, parecidas a las compactas. Ambos tipos de sedimentos se usan principalmente para ladrillos y bloques refractarios, ladrillos aislantes, cacetas, morteros y mezclas refractarias. Sus sedimentos son típicos de las cuencas hulleras del Carbonífero y Mesozoico en muchos países.
- Arcillas montmorilloníticas, bentonitas. La mayoría de las arcillas montmorilloníticas o bentonitas se han formado por alteración de las rocas volcánicas, por ejemplo, liparita, riolita, traquita, dacita, andesita o basalto, de las eras Terciaria y Mesozoica. Tienen muchas e importantes aplicaciones en diversas industrias, debido a su gran plasticidad, a sus resistencias en verde y en seco, y a sus propiedades de sorción. El papel de las bentonitas en la industria cerámica es más bien limitado; sin embargo, pequeñas adiciones de bentonita blanca acrecienta sensiblemente la plasticidad, la resistencia en verde y la resistencia en seco de las pastas cerámicas.
La bentonita se extrae en la mayor parte de países en Europa. En España se produce en tres provincias: Almería, Toledo y Madrid. Nuestro país es un neto exportador.
- Sepiolita. Se trata de un hidrosilicato de magnesio, 3MgO·4SiO2·5H2O, miembro extremo de la serie de minerales arcillosos conocidos como paligorskitas. Se usa en cantidades limitadas en la industria cerámica para la fabricación de azulejos de revestimiento, algunos productos cerámicos porosos especiales, porcelana electrotécnica, gres químico y cerámica sanitaria, y también se añade a algunos esmaltes cerámicos y sobre metal.
España es uno de los tres países del mundo con una producción industrial de sepiolita; los otros dos son USA y Turquía.
Otros filosilicatos pertenecientes a los minerales de la arcilla, por ejemplo pirofilita, talco, serpentina y vermiculita, se encuentran entre las materias primas cerámicas no plásticas.

Caolines
La otra materia arcillosa esencial para cerámica es el caolín, que puede llegar a formar parte de las pastas cerámicas hasta en un 60 %, como en alguna porcelana. Los caolines son las arcillas más puras y blancas. La mayor parte de ellos constan de caolinita, sin ningún otro mineral arcilloso, aunque en algunos la caolinita puede ser de tipo desordenado. Como ocurre con las arcillas, la composición es variable. El contenido medio en caolinita de los caolines ingleses, de renombre por su alta calidad para aplicaciones en pastas blancas, se halla entre 75-85 %. La mica, que explica el 0,5-2,5 % de K2O de los análisis químicos, está generalmente presente en proporciones del 5-20%.
Geológicamente se distingue entre:
- Caolines primarios o residuales, que mantienen una relación directa con su roca madre y que poseen la mayor parte de las características heredadas de la textura y estructura originales de la roca; se formaron por alteración de ésta a través de procesos volcánicos, hidrotermales o de meteorización.
- Caolines secundarios o sedimentarios, que se presentan como masas que han sido arrastradas por el agua y luego depositadas formando yacimientos; pertenecen a la serie sedimentaria arcilla caolinítica-limo-arena.
Los caolines primarios son generalmente de naturaleza ordenada, mientras que los caolines sedimentarios son usualmente desordenados y tienen tamaños cristalinos más pequeños. La mayor parte de los caolines son primarios. Para que un yacimiento sea explotable, la materia bruta o roca debe satisfacer unas condiciones: contener una sustancia plástica de calidad en cantidad suficiente para que sea rentable en el caolín natural, la cual podrá separarse de él por enriquecimiento para obtener así un material blanco o casi blanco de tamaño de grano modal máximo de unos 20 µm (ocasionalmente algo más), que tras la cocción a 1.400°C sea de color blanco. El producto lavado industrialmente suele contener minerales arcillosos trilaminares como la ilita, residuos de mica primaria, algo de montomorillonita y una pequeña cantidad de cuarzo. Otras sustancias accesorias pueden ser: óxidos de titanio y de hierro (hematites, goetita, limonita), siderita, pirita, marcasita, ilmenita, magnetita, espinela, biotita, etc.; en algunos caolines se presenta una mezcla de hidróxidos de aluminio (gibbsita, boehmita), que incrementa su contenido en alúmina.
Los usos del caolín lavado son múltiples, debido a sus propiedades tales como blancura, inercia frente a los agentes químicos, ausencia de toxicidad, fino tamaño de partícula, gran superficie específica, elevado poder cubriente, alta refractariedad, capacidades absorbentes y adherentes, etc. Esto, unido a su abundancia y amplia distribución mundial, hacen del caolín una de las materias primas no metálicas, de mayor consumo e importancia industrial. Consumen caolín muchísimas industrias: papelera, o como relleno o para cubrir superficies; en cerámica refractaria; en las industrias del caucho y cables; en fabricación de porcelana, cerámica técnica, gres, azulejos, sanitarios; en cosmética, jabones, en la industria farmacéutica para elaborar pastas y ungüentos; en insecticidas, en los que las partículas arcillosas finas actúan de portadores de las sustancias tóxicas; también sirve como vehículo en comestibles, como catalizador en la fabricación de algunos productos químicos, como adsorbente en agentes blanqueantes, como adhesivos y para materiales de limpieza, en la fabricación de tinta, cementos especiales, fertilizantes, escayolas y pinturas para la construcción, etc.
La mitad de la producción mundial de caolín sale de dos zonas: Suroeste de Inglaterra, en el Reino Unidos, y Georgia/Carolina del Norte, en USA. En Europa los principales países productores de caolín son: Reino Unido, Francia, Alemania, Checoslovaquia, Austria, Rusia y España. Nuestro país es la gran fuente de caolín de Europa occidental. En 1985 lanzó al mercado más de 400.000 toneladas.
Los caolines residuales aparecen en Galicia, con el yacimiento de Burela (Lugo), de origen hidrotermal. Los caolines sedimentarios se presentan en la parte oriental, Cuenca-Teruel-Valencia. En la zona central destacan los yacimientos de la provincia de Guadalajara.

Arcillas tradicionales de España y Portugal


La arcilla no tan sólo configura la pieza, sino que en parte es la responsable de la forma, puesto que según la calidad de la misma, se aplica una u otra técnica de modelado. Esto nos explica la gran diversidad tipólogica para un mismo utensilio. Hay arcillas que permiten elaborar grandes piezas, otras son óptimas para obra cerrada. Sin embargo, no todas son aptas para obra abierta o usos culinarios que resistan el fuego. Es por esta razón que, mientras que unos centros productores disponen de una extensa gama de productos, otros se han tenido que limitar a un tipo de obra, que incluso en algunos casos ha dado un sobrenombre al pueblo: Castellar de los Pucheros, Santomé das Ollas (de los cántaros), Oleiros (cantareros) etc. Incluso hay productos que genéricamente se conocen por su lugar de origen: En Castilla y Norte de España a la loza decorada se la denominaba Talavera y hay pueblos de Valencia, que a los azulejos se les sigue denominando manisetes, por ser oriundos de Manises. En todos los documentos al reflejo metálico se le referencia por malyca, Málequa o Melicha debido a su introducción peninsular a través de Málaga y al ser este un gran centro exportador. En Italia también por metonimia a la loza se la denomina mayólica.
Hay muchos ejemplos significativos de cómo en una misma región, por ejemplo en La Mancha o incluso dentro de una misma provincia como Toledo, existen una diversidad extraordinaria de obra: Villafranca de los Caballeros, era renombrada por sus botijas, sin embargo no confeccionaban cántaros o piezas mayores; por contra, La Mota del Cuervo, era conocida por sus extraordinarios cántaros y coladores orzas que sin competencia invadían toda la región; así como Colmenar de Oreja y Villarrobledo producían tinajas monumentales; en Ocaña y Puebla de Montalbán, sus botijos, cántaros y jarras eran excepcionales; otros como Talavera y El Puente del Arzobispo, son célebres por la loza; y Cuerva, Consuegra, Sartajada de siempre se han dedicado a las ollas y pucheros. Si hay unas regiones más destacadas que otras y pueblos con una tradición milenaria con un buen número de alfares, ello se debe exclusivamente a la calidad y abundancia de sus materias primas. Regiones como Valencia, Andalucía y Cataluña o provincias como Toledo, han gozado de grandes centros, sin embargo Cantabria, Canarias, Euskadi, Ciudad Real y las portuguesas como la Veira Alta, Azores, Madeira y Tras-os-Montes la calidad era muy inferior, dadas las limitaciones que plantean sus materias primas. Igualmente Extremadura, Baleares, Alentejo, Algarve y la mayor parte de Castilla y León, no han podido producir loza estannifera, porque sus arcillas no la admiten.
Cuando se consideran los aspectos más geológicos, es fácil percatarse cómo los centros con una dilatada tradición y amplia gama de productos, se hallan precisamente en las cuencas fluviales o planicies de las depresiones, fondos de antiguos glaciares, donde se hallan las arcillas depuradas por sedimentación, en depósitos de fondos continentales y marinos del cuaternario y terciario , que afloran a la superficie. A orillas del río Tajo han gozado de prestigio Ocaña, Toledo, Talavera, El Puente del Arzobispo, Lisboa. En el curso del Guadalquivir, la mayoría de pueblos han sido centros alfareros desde tiempos inmemorables: Ubeda, Bailén, Andújar, Córdoba, Palma y Lora del Río, Sevilla. En el Duero: Almazán, Tajueco, Arrabal, Valladolid, Zamora capital y Oporto. En el curso inferior del río Turia son bien conocidos Paterna, Manises o Valencia capital. Y a las riberas del Ebro destacan por su calidad: Haro, Navarrete, Magallón, Fuente de Ebro, Miravet, Benissanet, Ginestar, Tivenys, Tortosa, La Galera. Por contra, en los centros de montaña las arcillas menos depuradas y más escasas, se hallan a mayor profundidad en vetas, de difícil acceso, siendo preciso excavar pozos y galerías que en más de una ocasión a costado la vida a los alfareros.
La extraordinaria variedad de materias primas de la península, se deben a la diversidad geológica que condiciona la naturaleza fisicoquímica, y mineralógica de las arcillas y otros minerales de amplio uso cerámico . Es por ello que no hay dos centros alfareros de idéntica calidad. No obstante sí existen grandes zonas en que predominan ciertas formaciones geológicas, que permite efectuar una clasificación primaria en función de las áreas geográficas y características físicas de las arcillas predominantes en las mismas: volcánicas, graníticas, pizarras, calizas, margas, ocres, mixtas, gres y caolinitas. Estas dos últimas arcillas casi nunca fueron empleadas por los alfareros peninsulares, por lo que, a pesar de su importancia en otros tipos de cerámicas mas modernas como las porcelanas, no se hará mención a las mismas.

Volcánicas
De las rocas basálticas o lavas se derivan las arcillas ricas en alúmina y óxidos de hierro, las cuales resultan excesivamente plásticas y no se pueden modelar por sí solas, siendo preciso añadirles una alta proporción de cuarzo que configura la estructura (esqueleto) silícea. Se caracterizan por su color rojo. Como ejemplo, están presentes en Canarias, Azores y Madeira.

Graníticas
Arcillas derivadas de la descomposición de los minerales presentes en las rocas graníticas, por lo que presentan una composición mineralógica a base de cuarzo y feldespato y varios minerales accesorios que presentan, en general, una granulometría gruesa. Su secado es muy rápido, pudiéndose cocer de un día para otro. Debido a la importante proporción de cuarzo son excelentes para usos culinarios y de menor calidad para las vasijas de agua. Una vez cocidas son de color beige claro y textura áspera. Las alfarerías más características se concentran en el noroeste peninsular, frontera hispano-portugesa, Zamora, Tras-os-Montes, Veira Alta e interior de Galicia.

Pizarras
Arcillas propias de los esquistos arcillosos y silíceos, están presentes en yacimientos terciarios abundantes por toda la geografía peninsular. Por su gran proporción de oxido de hierro y escasez de calcio, una vez cocidas dan tonalidades encarnadas fuertes por lo que se les denomina como arcillas ferruginosas. En muchos casos también suelen presentar elevados contenidos de sílice lo que las convierte en refractarias y por tanto utilizables para usos culinarios. Las regiones más características son aquellas en que abundan las pizarras; Extremadura y Alentejo, así como León, Cantabria, Extremadura portuguesa y provincia de Salamanca. No obstante con composiciones diversas y de manera aislada, se pueden encontrar por toda la geografía peninsular.

Calizas
Las arcillas calcáreas presentan diversas calidades por hallarse en una amplia extensión geográfica de morfología de rocas calcáreas. Se caracterizan principalmente por su alta proporción de carbonato de cálcico y pequeñas proporciones de hierro y manganeso. Esta composición mineralógica y su fina granulometría, hacen que sean idóneas como arcilla figulina, alfarería común, en especial para utensilios de todo tipo: almacenaje, agua y vajilla ordinaria, excepto para el fuego. Se caracterizan, una vez cocidas, por su color blanquecino debido a la calcita. Igualmente estas arcillas son apreciadas para materiales de construcción. Las cubiertas vítreas se adhieren fácilmente sobre ellas. Empiezan a deformarse a partir de los 1030º, que es cuando se efectúa la sinterización y gresificación (color verdoso oscuro), circunstancias que en alfarería no suele alcanzar más que en las partes inferiores del horno, y cuando este se pasa de temperatura, lo que puede representar una catástrofe al destruirse la producción. Abundantes en el litoral Mediterráneo, Andalucía, Algarve, Aragón y Baleares. En menor proporción en zonas aisladas de la Meseta e inexistentes en Extremadura, Noroeste, Norte y Centro de Portugal, Canarias y mayor parte de Castilla León.

Margas
Arcillas de sedimentos marinos y continentales, derivados de las rocas calizas, yesiferas etc., Se encuentran en las cuencas fluviales, depositadas por arrastres de aluvión y decantación, así como en antiguos fondos de glaciares . Su granulometría es extremadamente fina y con elevadas proporciones de alumina y calcio. Son, generalmente de una gran plasticidad, absorbiendo durante el amasado, una gran cantidad de agua. Por lo que presentan una extremada contracción, superior incluso al 20%, y precisan por tanto, de un secado de al menos de quince días debiendo estar resguardadas de las corrientes de aire que las deforman. Igualmente resultan extremadamente sensibles a los cambios térmicos bruscos, precisando de horas de temple y un enfriamiento muy lento, hasta una semana con el horno completamente cerrado, de lo contrario cualquier corriente de aire frío las fractura. Una vez sometidas a la cocción adquieren un color más blanco que ninguna otra arcilla alfarera. Los utensilios derivados son idóneos para el agua y de nula resistencia al fuego o para tamaños voluminosos. Las alfarerías de greda abundan mayormente en los cursos fluviales del Guadalquivir, Ebro y Tajo.

Ocres
Arcillas pertenecientes a terrenos sedimentarios paleozoicos que comportan una amplia variedad de compuestos minerales, desde carbonatos a óxidos de hierro, lo que les otorga una gama de tonalidades muy diversa: ocre, amoratados y rosado. Como las arcillas calcáreas, son óptimas para las labores alfareras por su consistencia y al admitir fácilmente los vidriados. También son apreciadas para materiales de construcción. No son características de una zona determinada, sino que se encuentran en areas diseminadas y en pueblos que en consecuencia, han gozado de una arraigada tradición y una producción diversificada. Talavera y El Puente; localidades próximas a Valencia; La Bisbal en Cataluña; Priego y Cuenca; Caldas da Rainha, zona de Coimbra y Barcelos (Minho), entre otros.

Mixtas
Estas no corresponde a ninguna región específica, sino al resultante de la mezcla de dos o más calidades de tierras para conseguir una arcilla de mejor calidad. Hay centro donde se hallan una o varias calidades de tierra que por sí solas no se pueden trabajar, entonces deben combinarse: La “grasa” con la “magra”. La primera, floja, muy plástica y fina se pega al tacto. Sin embargo la magra fuerte, de estructura arenisca no permiten ser modeladas al torno, entonces se tienen que mezclar, hay pueblos como Tajueco (Soria) que mezclan hasta cinco arcillas distintas. Otros que según el tipo de producción añaden una mayor proporción de unas que de otras. Dicen los alfareros “que de dos tierras malas, se consigue una buena”. Un ejemplo muy representativo es Pereruela (Zamora), donde se mezcla una tierra muy blanca rica en mica (magra) y una parda (grasa) , la mezcla resultante origina una arcilla altamente refractaria con la que se confeccionan las mejores cazuelas para fuego de España. Importantes centros alfareros como Ubeda, Agost, Barcelos, Alcobasa o Caldas poseían diversas arcillas de gran calidad, incluso para materiales de construcción.

Recursos


Esta web pertenece a la Universidad de Granada. Se describe la estructura química de los filosilicatos desde un punto de vista geométrico.

Bibliografía


  1. Arcilla y vidriado para el ceramista, Daniel Rhodes. Editorial CEAC, 1990
  2. Mineralogía de arcillas de suelos, Eduardo Besoain. Instituto Americano de Cooperación para la Agricultura, 1985
  3. Arcillas cerámicas: una revisión de sus distintos tipos, significados y aplicaciones, L.A. Díaz Rodríguez y R. Torrecillas. Boletín Soc. Esp. Cerám. Vidrio nº41-5 (2002)
  4. Origen y composición de las arcillas cerámicas, A. García verduch, 1985
  5. Materias primas cerámicas. Yacimientos de arcillas y caolines, C. Guillem Monzonis y Mª C. Guillem Villar. Boletín Soc. Esp. Cerám. Vidrio nº27-4 (1988)
  6. Catalogación de arcillas - técnicas y acabados de la alfarería Hispano Portuguesa, E. Sempere. Boletín Soc. Esp. Cerám. Vidrio nº38-4 (1999)
  7. Cerámica Industrial, Singer y Singer. Editorial Urmo, 1976
  8. Plasticidad de las arcillas, J.M. Fernández Navarro. Boletín Soc. Esp. Cerám. Vidrio nº1-7 (1962)
  9. The Potter's Dictionary, F. y J. Hamer. Fifth edition, A&C Black y University of Pennsylvania Press, 2012
  10. Breve guía de las aves de la Sierra de Guadarrama, publicado por SEO y Proyecto Verde
  11. Tecnología de los Materiales Cerámicos, Juan Morales Güeto. Editorial Diaz de Santos, 2005
  12. Animaciones en Flash obtenidas de la web de la Universidad de Tromsø, Noruega.