Sólidos iónicos: perovskita y zsm-5

ÍNDICE

1. Síntesis:
2.1. Perovskita de calcio 2
2.2.1. Procedimiento experimental 2
2.2.2. Cálculos 3
2.2.3. Estructura y propiedades 3
2.2.4. Cuestiones adicionales 11
2.2. Zeolita ZSM-5 13
2.3.5. Procedimiento experimental 14
2.3.6. Cálculos 15
2.3.7. Estructuray propiedades 16
2. Difracción de Rayos X 19
3.3. Perovskita de calcio 19
3.4. Zeolita ZSM-5 22
3. Diagramas de fase 25
4. Trabajo bibliográfico 27

1. SÍNTESIS
2.1 PEROVSKITA DE CALCIO
Vamos a sintetizar la perovskita de calcio (CaTiO3) mediante el método cerámico.
Éste método consiste en la reacción directa en estadosólido de una mezcla de reactivos, inducida por el calentamiento a alta temperatura. El calentamiento es necesario por dos motivos:
* por la movilidad de las especias reactivas (que en estado sólido es muy conflictiva a temperatura ambiente), por lo que si las sometemos a un fuerte calentamiento fomentamos el contacto íntimo entre ellas.
* porque los reactivos para la formación de laperosvkita de calcio son el CaO y el TiO2(rutilo), sin embargo partimos de CaCO3 y TiO2(rutilo); por ello es necesario calentar a alta temperatura para que se produzca la descarbonatación del carbonato de calcio y el paso de la fase anatasa a la fase rutilo del óxido de titanio. Una vez obtenidos los reactivos se produce la reacción.

2.2.1 Procedimiento experimental
Para la síntesis dela perovsquita los precursores que vamos a emplear son el carbonato de calcio y el óxido de titanio:
CaCO3 + TiO2 CaTiO3 + CO2
Las reacciones que tienen lugar a partir de los precursores son:
CaCO3(s) → CO2(g)+ CaO(s) (1)
TiO2 (anatasa) TiO2 (rutilo) (2)
Pesamos la cantidad necesario de ambos compuestos y se mezclan moliéndolos en un mortero para facilitar la reacción. A continuacióncolocamos la mezcla en una navecilla de alúmina y la introducimos en el horno para realizar un calentamiento hasta 1000ºC, con una etapa intermedia de secado a 130ºC.

(1) Imagen de un horno mufla (2) Programa de temperatura

1.1.2 Cálculos
Se quiere preparar 1g de perovskita, para ello debemos calcular la cantidad de precursores que debemos pesar:
| Peso Molecular |
CaCO3 |100.09 g/mol |
TiO2 | 79.078 g/mol |
CaTiO3 | 135.945 g/m |

Como la estequiometria de la reacción es 1:1:1 (CaCO3: TiO2: CaTiO3):
* 1g CaTiO3 · 1 mol CaTiO3135.945 g CaTiO3 = 7.356·10-3moles CaTiO3
* 7.356·10-3moles CaTiO3· 1 mol CaCO3 1 mol CaTiO3 · 100.09 g CaCO31 mol CaCO3 = 0.736 g CaCO3
* 7.356·10-3moles CaCO3 · 1 mol TiO2 1 mol CaCO3· 79.078 g TiO21 mol TiO2 = 0.582g TiO2
| Peso teórico | Peso experimental |
CaCO3 | 0.736 | 0.75 |
TiO2 | 0.582 | 0.59 |

No tomamos el peso final del compuesto obtenido, por ello no es posible obtener el rendimiento de la reacción.

2.2.2 Estructura y propiedades
El CaO es uno de los reactivos implicados en nuestra síntesis. Mediante la base de datos cristalográficos Retrieve y el programa derepresentación Carine, vamos a representar las estructuras de éste y los demás reactivos.

La figura 1 representa la celda unidad del CaO, se trata de un celda cúbica, donde los átomos de oxígeno se encuentran en los vértices y en los centros de las caras, y los átomos de calcio en los centros de las aristas y en el centro de la celda unidad.
O2-
Ca2+
Figura 1
La figura 2 muestra lacelda unidad antes representada extendida en 3 unidades en las coordenadas x, y, z. Esta representación nos es útil para ver mejor la coordinación de la molécula.
En la figura 3 se muestran los poliedros de coordinación de los átomos de calcio, que poseen una coordinación octaédrica, estando rodeados por seis oxígenos. Además estos oxígenos están compartidos

Figura 2 Figura 3
Figura.3...