Studies of the dehydroxylated-rehydroxylated montmorillonite : Structure of the layers and intercalation of water molecules

International audienceDioctahedral micas and smectites are phyllosilicates in which only two of the three octahedral sites of the half unit cell are occupied, which leads to tv layers (vacant sites in trans position) or cv layers (vacant sites in cis positions). Micas and smectites differ essentially by the layer charge. For illite (mica family), the powder XRD pattern modeling shows that the layers of the natural sample are cv ones, and become tv ones after a dehydroxylation-rehydroxylation cycle. The thermo-gravimetric analysis (TGA) shows a change in the dehydroxylation temperature from 700°C for the natural specimen to 550°C in the rehydroxylated one. Such a shift can be correlated with the cv → tv transformation which modifies the OH-OH distance. For montmorillonite (smectite family), the powder XRD patterns are poorly resolved due to the disorder in the stacking of the layers. The dehydroxylation temperature, which is 700°C for the natural sample, is 540°C for the rehydroxylated one. Then, the TGA indicates a cv → tv transformation during the dehydroxylation-rehydroxylation process. The XRD patterns recorded from oriented samples give prominence to the 00l reflections and show that the intercalation of water molecules is not influenced by the cv / tv nature of the layers.Les micas dioctaédriques et les smectites sont des phyllosilicates dans lesquels deux sites octaèdriques sur trois sont occupés. Le feuillet est dit trans-vacant (tv) si le site inoccupé est en position "trans". Lorsque le site inoccupé est en une des deux positions "cis", il est dit cis-vacant (cv). C'est la charge du feuillet qui permet de distinguer les micas des smectites. Dans le cas de l'illite (famille des micas), la modélisation des diagrammes de diffraction X de poudres montre que les feuillets sont cv pour l'échantillon naturel. Après un cycle de déshydroxylation-réhydroxylation les feuillets sont devenus tv. Ceci est mis en évidence lors d'analyses thermiques gravimétriques par un décalage de la température de déshydroxylation entre l'état naturel (700°C) et après traitement (550°C). Pour la montmorillonite (famille des smectites), les diagrammes de diffraction X de poudres donnent peu d'information à cause du désordre d'empilement des feuillets. La température de déshydroxylation qui varie de 700°C dans l'état naturel à 540°C après réhydroxylation indique une transformation cv → tv. Les diagrammes de diffraction X enregistrés sur des échantillons orientés favorisant les réflexions 00l montrent que l'intercalation de molécules d'eau n'est pas influencé par la nature cv ou tv du feuillet