Debido a su insolubilidad en los solventes habituales han sido difíciles de investigar y caracterizar.
Parecen existir mas o menos siete sustancias arcillosas químicamente diferentes de las cuales: Caolinitas (Al2O3.2SiO2.2H2O) y Montmorillonitas (Al2O3.3SiO2. H2O) son las más importantes desde el punto de vista industrial y constituyen los caolines y las bentonitas respectivamente.
Las arcillas presentan un tamaño (granulometría) de partícula que va desde 1 micrón hasta 10 milimicrones. Ese tamaño le confiere a las arcillas propiedades “coloidales” particulares que veremos luego.
Una típica partícula de arcilla es una lamina delgada de cerca de 10 Angstroms (A) de espesor por 10.000 (A) de largo y otro tanto de ancho. Se deduce que una simple partícula coloidal puede estar compuesta de miles de átomos.
Quizás el aspecto más importante de las arcillas a nuestros efectos sea su superficie específica (superficie por unidad de masa). En un mazo de 52 cartas hay 52 veces la superficie de una carta (superior mas inferior), es decir 7 Pies cuadrados. Un gramo de arcilla puede presentar una superficie específica de 8600 Pies cuadrados.
