Determinacion de silice

3. DETERMINACION GRAVIMETRICA DE SiO2 EN UN CEMENTO 3.1 OBJETIVOS • Ejercitarse en las operaciones básicas de disolución, precipitación, filtración, lavado y calcinación, que se llevan a cabo en gravimetría. • Definir qué es un cemento portland, cómo se fabrica y cuál es su composición. • Definir qué son silicatos y cómo se clasifican. • Aplicar el concepto estadístico de desviación estándar paraevaluar la precisión de los resultados obtenidos. • Calcular el porcentaje de sílice en una muestra de cemento. • ASPECTOS TEORICOS • Cementos. En la Industria Petrolera, los cementos se utilizan en operaciones de completamientos de pozos, en rangos de profundidades que van desde cero hasta 1600 pies; el cemento tiene como función fijar las tuberías de los pozos de petróleo a la roca que losrodea. El cemento de mayor utilización es el portland, que resulta de calcinar en hornos rotatorios a temperaturas de 1400−1500 °C, dos tipos de materiales: uno rico en calcio como la roca caliza y otro rico en sílice, como la arcilla. En ocasiones se emplean arena, bauxitas y pequeñas cantidades de minerales de hierro para ajustar la composición de la mezcla. La masa dura que sale del horno llamadaclinker, se enfría y se pulveriza. Con el objeto de regular el tiempo de fraguado y la resistencia, se añaden pequeñas cantidades de yeso. Se llama fraguado al espesamiento inicial del cemento que ocurre cuando se le agrega agua; el endurecimiento del cemento es un proceso lento que origina las propiedades mecánicas. La composición química de óxidos de los cementos portland, en general, es lasiguiente: OXIDOS FORMULAS PORCENTAJES (%) Oxido de calcio combinado CaO 60−67 Sílice SiO2 17−25 Oxido de aluminio Al2O3 3.8 8 Oxido de hierro Fe2O3 0.5−0.6 Oxido de azufre (VI) SO3 1.0 − 3.0 Oxido de magnesio MgO 0.5 − 5.5 Alcalinidad Na2O + K2O 0.5 − 1.3

1

Las fórmulas en la química del cemento se expresan a menudo como suma de óxidos; de esta forma el silicato tricálcico, Ca3SiO5. puedeescribirse en la forma 3CaO.SiO2 . Esta forma no implica que los óxidos constituyentes tengan existencia independiente dentro de la estructura del cemento. Se emplean abreviaturas para fórmulas químicas de los óxidos más frecuentes. A continuación se anotan los óxidos y las abreviaturas más utilizadas. OXIDO ABREVIATURA OXIDO ABREVIATURA CaO C Fe2O3 F Al2O3 A MgO M SiO2 S K2O K Na2O N Li2O L •Gravimetría. Los análisis gravimétricos se basan en la medida del peso de una sustancia de composición conocida y químicamente relacionada con el analíto o especie química que se determina. Los analítos gravimétricos de precipitación involucran las siguientes operaciones: disolución del analíto, precipitación, lavado y desecación o calcinación. Cuando los contenidos del analíto se expresan en función delprecipitado resultante de la desecación o calcinación, el peso de la sustancia es igual al peso del precipitado; si los resultados se expresan en función de un compuesto diferente, es necesario transformar el peso del precipitado en el peso del compuesto deseado, usando el factor gravimétrico correspondiente. • Determinación gravimétrica de silicatos. Los silicatos son compuestos formados por SiO2y óxidos metálicos. Ejemplos: silicato bicálcico 2CaO.SiO2, silicato tricálcico 3CaO.SiO2. Desde el punto de vista analítico, los silicatos se dividen en dos grupos: • Silicatos solubles: se descomponen cuando se tratan con HCl. • Silicatos insolubles: no se descomponen cuando se tratan con HCl. En el caso de un silicato soluble, la muestra se trata con HCl y se evapora hasta sequedad paraseparar la sílice como SiO2.XH2O. El residuo se extrae con HCl diluido para disolver las sales de aluminio, hierro, metales alcalinos y alcalinotérreos, entre otros. • ASPECTOS TEORICOS POR CONSULTAR • ¿Qué son papeles de filtro sin cenizas? • Dibuje y nombre el equipo necesario para la filtración al vacío.

2

• Describa las etapas que involucran la filtración. Complemente las explicaciones con...