Per le caratterizzazioni mineralogiche vengono utilizzati i Raggi X, la cui lunghezza d’onda è dell’ordine di grandezza delle distanze interatomiche nei cristalli I raggi X permettono l’identificazione sia delle fasi mineralogiche che di tutte le fasi cristalline nei campioni in analisi (anche eventuali composti organici ed inorganici, purché abbiano struttura cristallina)

Diffrattometria per polveri Un diffrattometro è costituito da: - Un generatore di Raggi X - Un portacampioni - Un goniometro - Un collimatore - Un detector

I piani reticolari che costituiscono i cristalli diffrangono i raggi X secondo l’equazione di Bragg: λ = lunghezza d’onda dei raggi X dhkl = distanza tra i piani reticolari θ = angolo fra il piano reticolare e la direzione dei raggi X incidenti I piani reticolari si comportano come uno specchio riflettendo i raggi X

Uno spettro a raggi X di polveri è formato da una serie di picchi, prodotti dalla diffrazione dei diversi piani reticolari, caratterizzati da: - Posizione: valore di θ della diffrazione - Intensità: altezza del picco di diffrazione Ogni minerale o fase cristallina ha un suo proprio spettro a raggi X caratteristico Lo spettro a raggi X di polvere è quindi un’impronta digitale di ciascun minerale (o fase cristallina)

L’identificazione delle fasi cristalline presenti viene effettuata tramite confronto con i dati di diffrazione R-X contenuti in un database in cui sono registrati gli spettri di polvere di tutti i minerali e fasi cristalline note (JCPDS – Joint Commitee of Powder Diffraction Standards)

Confronto frazioni granulometriche

solvatati debolmente legati con i pacchetti T-O-T Nei problemi ambientali le fasi mineralogiche più attive sono le fasi argillose perché costituite da impilamenti di strati tetraedrici e ottaedrici intervallati da un interstrato vuoto Caolinite Smectite o occupato da cationi solvatati debolmente legati con i pacchetti T-O-T

che nell’interstrato intrappolano sostanze organiche o inorganiche E’ stato dimostrato che particolarmente attive nei processi di adsorbimento sono le SMECTITI che nell’interstrato intrappolano sostanze organiche o inorganiche

L’adsorbimento può avvenire anche sulla superficie dei minerali argillosi che possono avere, in conseguenza delle condizioni di formazione, composizioni chimiche non sempre stechiometriche. Da un punto di vista morfologico tali minerali presentano morfologia lamellare e quindi sono costituiti essenzialmente da superfici.

L’adsorbimento nell’interstrato della frazione argillosa di sostanze inquinanti determina un cambiamento nel periodo ripetizione dei pacchetti TOT e quindi può essere visualizzato dallo studio diffrattometrico. Il picco associato alla famiglia di piani basali e corrispondenti al piano di sviluppo dei cristalli risulta spostato rispetto al picco in condizioni standard.

Esempio di interazione suolo – sostanza organica: smectite + dicloroanilina 16 18 2 4 6 8 10 12 14 Swy + 3,4 DCA 2 theta Co l’espansione dell’interstrasto è dovuta all’ab-adsorbimento della cloroanilina

Esempio di interazione suolo – metallo: Ca H2O Cu H2O CuSO4 dhkl = 14 Å dhkl = 12 Å

Grazie dell’attenzione!!!

Confronto diffrattogrammi trattati Traccia rossa campione tal quale Traccia blu campione trattato con glicole etilenico Traccia verde campione trattato a 550°C Il picco a 14Å è prodotto dalla miscela smectite-clorite; La componente cloritica non cambia la posizione del picco in seguito ai trattamenti; La componente smectitica diffrange a 2 maggiori quando il campione è trattato con glicole etilenico.