Zeolitas naturales
Páginas: 14 (3447 palabras)
Publicado: 9 de septiembre de 2010
ZEOLITAS NATURALES
Zeolitas
En el año de 1756, el barón sueco Alex Cronsted, descubrió la estabilita, primer mineral de familia de silicatos, conocidas como zeolitas. El nombre de zeolita proviene del griego zeo “hierve” y lithos “piedra”, lo que significa la piedra que hierve, este calificativo se les dio porque al calentarse el mineral tiende a la efervescencia, producida por lapérdida de agua contenida en su estructura interna. Hasta el siglo XVIII, las zeolitas solo eran consideradas como minerales coleccionables, por formar cristales espectaculares asociados principalmente a rocas volcánicas, sin embargo, en las últimas décadas sabemos que las zeolitas constituyen el grupo mineral más variado y extenso de los que forman la corteza terrestre (Bosch, et al. 1997).Una zeolita es un sólido cristalino constituido por un armazón estructural de tetraedros enlazados, los cuales forman redes tridimensionales, cada tetraedro está constituido por cuatro átomos de oxígeno, unidos a un átomo central o átomos centrales-T (Al o Si), es así como se constituye la estructura cristalina interna de las zeolitas. La cual es menos compacta que la de los feldespatos (Ueda, etal.1980). En ella también existen cavidades abiertas las cuales forman canales y jaulas, las que generalmente se encuentran ocupadas por moléculas de agua y por cationes pertenecientes a los elementos del grupo de los metales alcalinos y alcalino-térreos, los cuales son intercambiables. En ocasiones: el armazón estructural puede estar interrumpido por elementos del grupo de los halógenos ehidróxidos, los cuales ocupan un lugar en el vértice del tetraedro y no forman parte de tetraedros adyacentes. Este tipo de estructura hace que las zeolitas presenten una superficie interna extremadamente grande en relación a su superficie externa (Bosch, et al. 1997). En fases hidratadas, la deshidratación tiende a desarrollan una estructura porosa con diámetros de poro mínimos de 3 a 10 angstroms, lo quepermite el intercambio iónico y la deshidratación reversible (Lobo, 2003). El agua constituye entre un 10 % y un 20 % en peso de la zeolita, y se puede extraer de forma más o menos continua y reversible por calentamiento hasta unos 350ºC.
Formula y composición química estructural
La fórmula química por celda unitaria puede escribirse como:
Mx/n [(AlO2) x (SiO2) y] w H2O
Donde:
M sonlos cationes de valencia n, los cuales neutralizan las cargas negativas del esqueleto estructural.
w es el número de moléculas de agua.
x/y tiene valores entre 1 y 5 dependiendo principalmente de la estructura.
Cuando la relación y/x es igual a uno, la cantidad de aluminio en la zeolita es máxima y los átomos de Si y Al se alternan a lo largo de esa estructura, de acuerdo a la regla deLoewestein (1954), la cual establece que dos tetraedros ocupados por aluminio, cargados negativamente, no pueden estar en posiciones cercanas, es decir, prohíbe la presencia de una unión Al-O-Al en la estructura. La suma (x+y) es el número total de tetraedros en la celda unitaria. La porción entre corchetes representa la parte aniónica rígida (Santos, 2002).
Unidades de construcciónprimaria.
Las unidades de construcción primaria de las zeolitas son los tetraedros [SiO4]4- y [AlO4]5- unidos mediante vértices formando puentes de oxígeno no lineales (figura 1).
[pic]
Figura 1. Unidad estructural básica de una zeolita, muestra la disposición de los átomos de oxígeno y de silicio en el tetraedro fundamental, así como tetraedros dobles (tipo reloj de arena),anulares, en cadena, en fila y en retícula plana a base de anillos hexagonales. (Fuente: http://eureka.ya.com/geoquimica/tema21.html)
Los tetraedros silicio-oxígeno son eléctricamente neutros, sin embargo, la sustitución de Si (IV) por Al (III) crea un desequilibrio eléctrico, y para preservar la neutralidad eléctrica total es necesario equilibrar cada tetraedro de [AlO4]5- con una carga...
Zeolitas
En el año de 1756, el barón sueco Alex Cronsted, descubrió la estabilita, primer mineral de familia de silicatos, conocidas como zeolitas. El nombre de zeolita proviene del griego zeo “hierve” y lithos “piedra”, lo que significa la piedra que hierve, este calificativo se les dio porque al calentarse el mineral tiende a la efervescencia, producida por lapérdida de agua contenida en su estructura interna. Hasta el siglo XVIII, las zeolitas solo eran consideradas como minerales coleccionables, por formar cristales espectaculares asociados principalmente a rocas volcánicas, sin embargo, en las últimas décadas sabemos que las zeolitas constituyen el grupo mineral más variado y extenso de los que forman la corteza terrestre (Bosch, et al. 1997).Una zeolita es un sólido cristalino constituido por un armazón estructural de tetraedros enlazados, los cuales forman redes tridimensionales, cada tetraedro está constituido por cuatro átomos de oxígeno, unidos a un átomo central o átomos centrales-T (Al o Si), es así como se constituye la estructura cristalina interna de las zeolitas. La cual es menos compacta que la de los feldespatos (Ueda, etal.1980). En ella también existen cavidades abiertas las cuales forman canales y jaulas, las que generalmente se encuentran ocupadas por moléculas de agua y por cationes pertenecientes a los elementos del grupo de los metales alcalinos y alcalino-térreos, los cuales son intercambiables. En ocasiones: el armazón estructural puede estar interrumpido por elementos del grupo de los halógenos ehidróxidos, los cuales ocupan un lugar en el vértice del tetraedro y no forman parte de tetraedros adyacentes. Este tipo de estructura hace que las zeolitas presenten una superficie interna extremadamente grande en relación a su superficie externa (Bosch, et al. 1997). En fases hidratadas, la deshidratación tiende a desarrollan una estructura porosa con diámetros de poro mínimos de 3 a 10 angstroms, lo quepermite el intercambio iónico y la deshidratación reversible (Lobo, 2003). El agua constituye entre un 10 % y un 20 % en peso de la zeolita, y se puede extraer de forma más o menos continua y reversible por calentamiento hasta unos 350ºC.
Formula y composición química estructural
La fórmula química por celda unitaria puede escribirse como:
Mx/n [(AlO2) x (SiO2) y] w H2O
Donde:
M sonlos cationes de valencia n, los cuales neutralizan las cargas negativas del esqueleto estructural.
w es el número de moléculas de agua.
x/y tiene valores entre 1 y 5 dependiendo principalmente de la estructura.
Cuando la relación y/x es igual a uno, la cantidad de aluminio en la zeolita es máxima y los átomos de Si y Al se alternan a lo largo de esa estructura, de acuerdo a la regla deLoewestein (1954), la cual establece que dos tetraedros ocupados por aluminio, cargados negativamente, no pueden estar en posiciones cercanas, es decir, prohíbe la presencia de una unión Al-O-Al en la estructura. La suma (x+y) es el número total de tetraedros en la celda unitaria. La porción entre corchetes representa la parte aniónica rígida (Santos, 2002).
Unidades de construcciónprimaria.
Las unidades de construcción primaria de las zeolitas son los tetraedros [SiO4]4- y [AlO4]5- unidos mediante vértices formando puentes de oxígeno no lineales (figura 1).
[pic]
Figura 1. Unidad estructural básica de una zeolita, muestra la disposición de los átomos de oxígeno y de silicio en el tetraedro fundamental, así como tetraedros dobles (tipo reloj de arena),anulares, en cadena, en fila y en retícula plana a base de anillos hexagonales. (Fuente: http://eureka.ya.com/geoquimica/tema21.html)
Los tetraedros silicio-oxígeno son eléctricamente neutros, sin embargo, la sustitución de Si (IV) por Al (III) crea un desequilibrio eléctrico, y para preservar la neutralidad eléctrica total es necesario equilibrar cada tetraedro de [AlO4]5- con una carga...
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