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벤토나이트는 몬모릴로 나이트(MONTMORILLONITE) 계통의 팽창성 3층판(Si-Ai-Si)으로 이루어진 점토이며 납석(Pyrophylite) 화학 구조식인 Al2Si4(OH)로 형성 되어 있다.
 
그중 Aluminum oxide 중간층인 Gibbsite layer에서 3+가인 Aluminum이 2+가인 Magnesium으로 대체되고 -1가 만큼의 부족한 전하를 Na(Sodium)로 만족시킨 형태가 소디움(나트륨) 벤토나이트 이고 Ca로 만족시킨 형태가 칼슘 벤토나이트 이다. 일반적으로 우리가 이야기하는 벤토나이트는 소디움 벤토나이트를 말하는 것으로 그 이유는 소디움 벤토나이트가 칼슘 벤토나이트 보다 팽창성을 비롯한 모든 성능이 우수하여 벤토나이트를 이용한 모든 종목에서 95%이상은 소디움 벤토나이트 만을 이용하기 때문이다.
벤토나이트의 팽창 원리는 벤토나이트의 중간층인 Gibbsite 층에서 발생하는 전하의 불균형으로 인하여 벤토나이트 각층의 모서리는 양성(+), 표면은 음성(-)이 존재하는 양극성이 띄게되며 이 양극성으로 인하여 물분자를 끌어당겨 흡착하게 되며 이 물분자는 다시 더욱더 많은 물 분자를 끌어 당기게 되어 벤토나이트 층간의 공간으로 물분자가 흡착, 판구조로 되어 있는 벤토나이트 구조가 하우스 구조(Hous of Cards 구조)로 변화하게 되어 부피가 증가하게 된다.