2015

SILICATOS

Docente:Benigno Hilario Romero

Integrante:Calisaya Choque Franz

OBJETIVOS

Conocer algunas propiedades de los silicatos Conocer las reacciones de obtención de silicatos Conocer las reacciones de los silicatos Conocer las aplicaciones de los silicatos

INTRODUCCION: SILICATOS 1

En este presente trabajo hablaremos acerca de lo referente a lo que son los silicatos, para entender mejor hay que saber:

Los silicatos forman la mayor parte de los minerales existentes en la corteza terrestre. De acuerdo con su organización interna los silicatos dan diversos tipos de minerales como pegmatitas, rocas meteorizadas, rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Además con la ayuda de los silicatos obtenemos alimento por medio de las plantas, es una parte muy importante de donde obtenemos los materiales para la construcción de casas y edificios, para la fabricación de utensilios como tazas, vasos, etc.

Como mencionamos anteriormente la unidad fundamental de los silicatos es (SiO4)4+ ordenado en forma de tetraedro regular. El tetraedro mencionado está unido por 50% iónico y 50% covalente. La unión de sus iones está íntimamente ligado por las electronegatividades y la otra es por completar su octeto de ahí la distribución molecular en forma de tetraedro. Si el Si4+ y el O2- entonces la unión será como hemos mencionado antes, quedando 4 cargas negativas listas para 8enredars en otros cationes, ya que si completa su octeto las 4 cargas positivas de Si4+ quedan anuladas por cuatro O4- pero a su ves estos O2- dejan una carga que al ser sumadas nos da un total de 4 negativas, las ‘sobrantes’ de la molécula.

Estas carga negativas pueden servir, de hecho es así intermolecularmente, se unen a otros cationes para neutralizar sus cargas. Entonces esta unión se puede presentar entre moléculas SiO4. Cuando esto sucede a esas uniones le llama puentes de oxígeno, cuando el número de puentes de oxígeno se incrementa en tal forma que se dice que las moléculas se están polimerizando.

Con esta polimerización se pueden formar estructuras, pero en este trabajo nos vamos mas exclusivamente en los que son los neosilicatos y sorosilicatos.

Todo esto se explicara mejor en el siguiente trabajo.

MARCO TEÓRICO

SILICATOS 2

Silicatos

Los silicatos son el grupo de minerales de mayor abundancia, pues constituyen más del 95% de la corteza terrestre, además del grupo de más importancia geológica por ser petrogénicos, es decir, los minerales que forman las rocas. Todos los silicatos están compuestos por silicio y oxígeno. Estos elementos pueden estar acompañados de otros entre los que destacan aluminio, hierro, magnesio o calcio.

Químicamente son sales del ácido silícico. Los silicatos, así como los aluminosilicatos, son la base de numerosos minerales que tienen al tetraedro de silicio-oxígeno (un átomo de silicio coordinado tetraédricamente a átomos de oxígeno) como su estructura básica: feldespatos, micas, arcillas.

Los silicatos forman materiales basados en la repetición de la unidad tetraédrica SiO4

4-. La unidad SiO44- tiene cargas negativas que generalmente

son compensadas por la presencia de iones de metales alcalinos o alcalinotérreos, así como de otros metales como el aluminio.

Los silicatos forman parte de la mayoría de las rocas, arenas y arcillas. También se puede obtener vidrio a partir de muchos silicatos. Los átomos de oxígeno pueden compartirse entre dos de estas unidades SiO4

4-, es decir, se comparte uno de los vértices del tetraedro. Por ejemplo, el disilicato tiene como fórmula [Si2O5]6- y, en general, los silicatos tiene como fórmula [(SiO3)2-]n.

En el caso de que todos los átomos de oxígeno estén compartidos, y por tanto la carga está neutralizada, se tiene una red tridimensional denominada sílice o dióxido de silicio, SiO2.

En los aluminosilicatos un átomo de silicio es sustituido por uno de aluminio.

Clasificación:

Las propiedades de los silicatos dependen más de la estructura cristalina en que se disponen sus átomos que de los elementos químicos que constituyen su fórmula. Más concretamente, dependen de la forma en que se dispone y enlaza con los iones la unidad fundamental de los silicatos, el tetraedro de (SiO4)4-.

La diferencia entre los distintos grupos es la forma en que estos tetraedros se unen. Se distinguen así las siguientes subclases:

1.- Nesosilicatos: SILICATOS 3

En los nesosilicatos, los tetraedros SiO4, comunes a todas las estructuras de silicatos solo están unidos entre si con enlaces iónicos por medio de cationes intersticiales y sus estructuras defienden, principalmente, del tamaño y carga de estos cationes. Las estructuras mas sencillas se encuentran en los minerales en los que solo hay un tipo de posición para el catión, si este es divalente, resulta un compuesto de formula SiO4A2, representando por la fenaquita y el olivino. Cuando el catión es lo suficientemente pequeño, tal como Be2+ , solo esta permitida la coordinación 4 con el oxigeno. La dificultad con que se tropieza para disponer los tetraedros SiO4 de tal manera que cada catión A solo coordine cuatro oxígenos, en tanto que mantenga su neutralidad eléctrica, conduce a una estructura bastante compleja para la fenaquita (hexagonal romboédrica) que es también la de la willemita SiO4Zn2.

El magnesio y el hierro divalente tienen siempre coordinación 6 con el oxigeno. Cuando estos iones entran a un compuesto SiO4A2, resulta una estructura de simetría bastante elevada, consistente en tetraedros SiO4 dispuestos alrededor de las posiciones de tipo A, de modo que cada ion A coordina seis oxígenos. Esta estructura que las del olivino, puede ser imaginada por un apilamiento regular de tetraedros y octaedros alternados, con los vértices de los tetraedros apuntando, alternativamente, hacia arriba y hacia abajo. Las posiciones octaédricas pueden estar ocupadas por el magnesio o por el hierro ferroso, en disposición arbitraria, dando lugar a una serie completa de solución solida entre SiO2Mg2 y SiO4F2. También el manganeso puede entrar en las posiciones octaédricas de la estructura del olivino, dando lugar a una solución solida entre el SiO4F2 y el SiO4Mn2, que es la tefroita.

Los iones de mayor tamaño, tales como los de calcio y plomo, no sustituyen fácilmente al magnesio y el hierro divalente en la estructura del olivino y los silicatos de calcio y plomo tienen una estructura diferente, con coordinación mas elevada de los cationes respecto al oxigeno. Si se hace cristalizar un silicato SiO4A2 que contenga grandes cantidades de calcio o de plomo además de magnesio, hierro ferroso o manganeso divalente, se formara una sal doble de tipo estratificado ordenado, como la dolomita, con los cationes mayores y los menores separados en capas. Se conocen varios minerales de este tipo, como son la montecillita y la larsenita.

Los minerales del grupo olivino son muy importantes en el punto de vista geológico: se sabe que constituyen un porcentaje notable de las rocas superficiales de la corteza y se cree predominan en las rocas mas profundas y pesadas de la zona subvertical. Son minerales de altas temperaturas, formados en la primera fase de la solidificación de los magmas de silicatos fundidos y que, con frecuencia, son sustituidos por minerales superiores.

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Son frecuentes en los meteoritos líticos y, por tanto, son probablemente importantes en todos los planetas que tengan una corteza o manto pétreo.

El mineral condrodita es típico de un grupo de silicatos afines, formados por capas con la estructura del olivino, alternando con hojas que, estructuralmente, son homologas de la brucita Mg(OH)2. El flúor puede sustituir al hidroxilo en las capas de brucita coordinadas octaédricamente. Los minerales de esta clase se diferencian entre si por las proporciones relativas de las capas de olivino y brucita y tienen por formula general (SiO4)nMn2n+1(F,OH)2 en donde n = 1,2,3 y 4, igual al numero de capas de olivino por cada capa de brucita.

Los silicatos de zirconio, torio y uranio, tienen formula SiO4A. Estos cationes, bastantes grandes entran en coordinación 8, estable, con el oxigeno y la estructura resultante puede ser imaginada como una alternancia de tetraedros y cubos distorsionados que dan lugar a una simetría tetragonal. Este es el tipo de estructura zircón, que es compartido por la thorita y la coffinita, que son, respectivamente los silicatos de torio y uranio. En ocasiones y en cantidades apreciables, puede haber sustitución iónica de los elementos raros hafnio, itrio y cerio. Es común la sustitución parcial de tetraedros SiO4 por grupos (OH)4.

El grupo de los granates, con notable uniformidad química y la estricta dependencia entre las propiedades físicas y la composición, constituye el mejor ejemplo de un grupo isoestructural. La estructura consiste en tetraedros SiO4 independientes unidos por enlaces oxigeno – catión – oxigeno por medio de dos tipos de posiciones del catión, estructuralmente distintas. Una de estas posiciones, la A, esta ocupada por iones divalentes bastantes grandes y la otra, la B, por iones trivalentes mas pequeños que conducen a la formula (SiO4)3A3B2. La disposición estructural es tal, que en las familias de planos 100 y 111 hay pocos átomos y como resultados de esto, el cubo y el octaedro, que son comunes en la mayoría de los cristales cúbicos hexaquisoctaédricos, rara vez se encuentran en los cristales de granates.

Dentro de este tipo de estructura, hay fácil y sustancialmente completo intercambio de magnesio, Hierro Ferroso y Manganeso divalente en las posiciones A de los cationes. El calcio sustituye con menos facilidad a los anteriores iones en las posiciones A. En las posiciones B hay sustitución limitada con respecto al aluminio, hierro férrico y cromo.

Debido a exigencias de tamaño en la ocupación de las posiciones A de los cationes, es de esperar una división bien neta de los granates, en los que contiene calcio y los que contienen los cationes más fácilmente intercambiables, magnesio, hierro ferroso y manganeso divalente.

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Análogamente y debido a la sustitución limitada de los iones B, es de esperar una división de los granates en alumínicos, férricos y crómicos. Estas dos tendencias están bien marcadas y cada una de ellas a dado lugar a una manera de clasificar los granates. La primera, propuesta por WINCHELLI, a base de los iones A, divide a los granates en dos grupos.

Piralspitas Ugranditas

Piropo MgAl Uvarovita CaCr

Almandino FeAl Grosularia CaAl

Espesartina MnAl Andradita CaFe

Esta clasificación es un excelente recurso nemotécnico, para acordarse de los nombres y formulas. La segunda clasificación, a base del ion B. comprende tres grupos desiguales.

Granates Alumínicos Granates Crómicos Granates Férricos

Piropo Andradita Uvarovita

Almandino

Espesartina

Grosularia

(OH)4 se puede sustituir en cantidades limitadas a los grupos del SiO4 en hidrogranates, tales como la hidrogrosularia y el titanio puede ocupar posiciones B simultáneamente a las sustitución del calcio por el sodio en las posiciones A, produciendo la melanita negra.

Los tres polimorfos de SiO3Al2 tienen estructuras bastantes complejas en cadenas o fibrosas, en todos ellos, uno de los iones aluminio esta sólidamente coordinados a seis oxígenos. En las sillimanitas el otro aluminio

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esta en coordinación 4, produciendo una verdadera estructura en cadena de tetraedros de silicio y de aluminio alternados, muy parecida a la de los piroxenos.

Elementos de mineralogía óptica:

Diagrama de fases del SiO3Al2

Es muy significativo que la sillimanita es, de los tres polimorfos, la que tiene hábito más fibroso y acicular. En la andalucita el segundo aluminio tiene número de coordinación 5 con respecto al oxigeno y en la cianita, ambos aluminios tienen numero de coordinación 6, con respecto al oxigeno. Como consecuencia de esto, la andalucita y la cianita tiene habito mas columnar u hojoso.

Estos tres minerales son característicos de las rocas metamórficas; en el diagrama de presión-temperatura están representadas las relaciones de

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estabilidad entre los tres polimorfos, que, no obstante, se presentan en una misma roca debido a que las transformaciones son lentas.

El topacio, estaurolita, datolita, dumortierita tienen estructuras complicadas por la presencia de hidroxilos, flúor y boro. En la estructura de la esfena SiO3CaTi, unos de los oxígenos que aparecen en la formula, no forma parte de los grupos tetraédricos independientes silicio - oxigeno. El titanio esta enlazado a seis oxígenos, en los vértices de un octaedro bastante regular, en tanto que los iones calcio tienen el poco frecuente numero de coordinación siete con respecto al oxigeno.

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Fenaquita: (SiO4)Be4

Cristalografía: Romboédrico. Los cristales son, generalmente, de forma romboédrica. Pueden hallarse también prismas cortos. Con desarrollo complejo.

Propiedades físicas: Exfoliación prismática imperfecta 1120 . Brillo vítreo. Incoloro, blanco. Transparente a translucido.

Composicion: Silicato de berilio, (SiO4)Be2. BeO = 45,6%; SiO2 = 54,4%.

Diagnostico: Se caracteriza por la forma de sus cristales y gran dureza.

Yacimiento: La fenaquita es un mineral raro que se halla en las vetas pegmatiticas asociado con el topacio, crisoberilo, berilo, apatito.

Empleo: En algunas ocasiones, como gema.

Willemita: (SiO4)Zn2

Cristalografía: Romboédrico. En prismas hexagonales con terminaciones romboédricas. Generalmente macizo a granular. Rara vez en cristales.

Propiedades físicas: Brillo vítreo a resinoso. Color amarillo verdoso, rojo rosado y castaño, siendo blanco cuando es puro. Transparente a translucido.

Composición: Silicato de zinc, (SiO4)Zn2. ZnO = 73%; SiO2 = 27%. El manganeso reemplaza una parte considerable del zinc (variedad manganifera denominada troostita); el hierro también puede estar presente en pequeñas cantidades.

Diagnostico: La willemita de Franklin, Nueva Jersey, se reconoce por su paragénesis, pues aparece junto a la franklinita y la zincita.

Yacimiento: La willemita se halla en las calizas cristalinas y pueden ser el resultado de metamorfismo de hemimorfita o smithsonita tempranas.

Empleo: Una mena de zinc de gran valor.

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Topacio: (SiO4)Al2(FOH)2

Cristalografía: Rómbico, bipiramidal. En cristales prismáticos terminados en bipirámides, prismas primeros y segundo ordenes y pinacoide básico.

Propiedades físicas: Brillo vítreo. Incoloro, amarillo rayado, amarillo de vino, rosa, azulado, verdoso. Transparente a translucido.

Composición: Un Fluosilicato alumínico. (SiO4)Al2(FOH)2

Diagnostico: Se reconoce, principalmente, por sus cristales, exfoliación basal, dureza (8) y gran peso específico.

Yacimiento: El topacio es un mineral formado por la acción de los vapores con flúor emanado en los últimos estadios de la solidificación de las rocas ígneas.

Empleo: Como gema.

2.- Sorosilicatos:

Los sorosilicatos se caracterizan por la presencia de grupos tetraédricos dobles, independientes formado dos tetraedros SiO4 que comparten un oxigeno de un solo vértice. La proporción silicio - oxigeno resultante de esta disposición es 2:7.

Los sorosilicatos más importantes son los del grupo de la epidota. En la estructura bastante compleja de la epidota. Que, como la del granate. Iones dos clases diferentes de posiciones para los cationes, hay a la vez tetraedros SiO4 y grupos Si2O7 independientes. Una de las posiciones de los cationes que llamaremos X, suele estar ocupada por iones bastante grandes y con carga débil tales como calcio o sodio y la otra posición, que llamaremos Y, está ocupada por cationes más pequeños, con carga más fuerte como son los de aluminio, hierro férrico, manganeso trivalente, y con menos frecuencia por manganeso divalente. Por lo tanto la formula general puede ser escrita así: (SiO4) (Si2O7) X2 Y2O (OH)

Todos los miembros del grupo son isoestructurales y forman cristales monoclínicos característicamente alargados en la dirección del eje b. La zoisita rómbica tiene una estructura que puede ser derivada de la clinozoicita, su polimorfo monoclínico, duplicado simplemente la celdilla a lo largo del eje a, a modo de macla.

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Como resultado de la estructura sólida en general, la cristaloquímica de este grupo depende principalmente de la clase y grado de las relaciones de solución sólida. En los principales miembros del grupo los iones de las posiciones X e Y son principalmente:

X Y

Clinozoicita Ca Al

Epidota Ca Al, Fe

Piamontita Ca Al, Fe, Mn

Allanita Ca, Ce, La, Na Al, Fe, Be, Mg, Mn

Además X puede ser manganeso divalente, plomo o estroncio, e Y puede ser cromo, en parte. La epidota corriente contiene algo de manganeso y así ninguno de los iones raros de la lista, y tiene una composición que puede ser representada, bastante bien por una relación sencilla entre aluminio - hierro férrico.

La idocrasa, mineral metamórfico común tiene una composición muy análoga a la de la epidota y una estructura similar con grupos SiO4 y Si2O7 independientes. El manganeso y el hierro ferroso entran en proporciones variables, sustituyéndose fácilmente

HEMIMORFITA------ (Si2O7) Zn4 (OH)2.H2O

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CALAMINA

Cristalografía: Rómbico, piramidal. Los cristales son generalmente tabulares paralelos al segundo pinacoide. Presentan caras de prisma y en la parte superior están terminados, generalmente, por una combinación de domos y pedión, y en la parte inferior por una pirámide hemimorfita. Generalmente, en grupos de cristales con los individuos unidos por sus extremos inferiores (piramidal) y como formando un cristal único. Cristales con frecuencia divergentes que dan grupos redondos con ligeros entrantes entre los diferentes cristales y forman masas en abanico. También mamilares estalactiticos, macizos y granulares.

Propiedades físicas: Exfoliación prismática 110 H=421, G=3,4 – 3,5.

Brillo vítreo color blanco, en algunos casos con tonalidades tenues de azul verdoso; también amarillo pardo. Transparente a translucido. Fuertemente piroeléctrico.

Composición: Silicato de zinc hidratado, (Si2O7) Zn4 (OH)2.H2O, ZnO = 67.5%:

SiO2 = 25.0%:H 2

O = 7.5% . Pueden hallarse presentes pequeñas cantidades

de aluminio y hierro.

Ensayos: Funde con dificultad a 5. Soluble en HCl deja sílice gelatinosa por evaporización, fundido en carbón vegetal, con carbonato sódico da una aureola no volátil de óxido de Zn (que es amarilla en caliente y blanca en frio). Fundido con nitrato de cobalto en el carbón se vuelve azul. Agua en el tubo cerrado.

Diagnóstico: Se caracteriza por la agrupación de los cristales. Se parece a la prehnita, pero de peso específico más elevado. Se distingue de la smithsonita por los agregados cristalinos.

Yacimiento: La hemimorfita es un mineral de origen secundario que se halla en las zonas de oxidación de los depósitos de Zn, asociado con la smithsonita, blenda, cerusita, anglesita, galena. Sus yacimientos importantes están en Moresnet, Bélgica; Aquisgrán, Alemania; Carintia , Rumania; Cerdeña; Cumberland y Derbyshire, Inglaterra; Argelia ; Chihuahua; México. En los estados unidos se encuentra en Sterling Hill.

Empleo: Una mena de Zn.

Etimología: Por el carácter hemimorfico de los cristales.

LAWSONITA ------------ (Si2O7)Al2Ca(OH)2. H2O

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Cristalografía: rómbico; generalmente en cristales tabulares o prismáticos frecuentemente con maclas polisintéticas según 110 .

Propiedades físicas: Exfoliación buena según 010 y 110 . H.= 8 G, = 3.09. Incoloro, azul pálido o gris azulado. Brillo vítreo o graso. Translucido.

Composición: Silicato de aluminio y calcio, (Si2O7)Al2Ca(OH)2. H2O. Es interesante notar que la composición de la lawsonita es la misma que la anortita, más agua

Ensayos: Funde formando un vidrio esponjoso, pero una vez fundido, no es posible volver a fundirlo. Sometido a la calcinación intensa en tubo cerrado desprende agua.

Diagnóstico: La lawsonita se caracteriza por su gran dureza y la tendencia a desprender agua en tubo cerrado.

Yacimiento: La lawsonita se encuentra en los gneis y esquistos en granos bien formados, así como en filones en rocas metamórficas. La localidad típica es la de la península de Tiburón, bahía de San Francisco, California. La lawsonita se halla también en los esquistos de Francia y Nueva Caledonia.

Etimología: en honor al profesor Andrew Lawson, de la Universidad de California.

Especies Similares: La ilvaita (Si¿¿2O7)Fe FeO(OH )¿.está relacionada con la lawsonita, teniendo una estructura similar pero no idéntica. La combinación del hierro ferroso y férrico en la ilvaita parece sea estructuralmente equivalente al aluminio en la lawsonita:Fe FeO(OH ) en lugar de Al2(OH )2 .

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Reacciones de Obtención

Reacción química de obtención del silicato cálcico.

CaO + SiO2 ▬▬▬▬▬▬▬▬▬► CaO.SiO2

Silicato tricálcico

CaO + 2CaO.SiO2 ▬▬▬▬▬▬▬▬▬► 3CaO.SiO2

Silicato dicálcico

CaO + CaO.SiO2 ▬▬▬▬▬▬▬▬▬► 2CaO.SiO2

Aluminato tricálcico y aluminato tetracálcico

Fe2O3 + CaO ▬▬▬▬▬▬▬▬▬► CaO.Fe2O3

CaO.Fe2O3 + CaO ▬▬▬▬▬▬▬▬▬► 4CaO.Al2O3.Fe2O3

Comportamiento de los silicatos

Preparación de gel de sílice SILICATOS 15

REACTIVOS PRODUCTOS

CaO.Al2O3

+ 5CaO.3Al2O3

Al2O3 ++

CaO 3CaO.Al2O3

La preparación parte de un silicato sódico comercial, que se usa como adhesivo y que no tiene una composición química exacta. La composición aproximada de la disolución acuosa es: 25,5%-28,5% de SiO2 y 7,5-8,5% de Na2O, y su densidad está comprendida en el intervalo: 1,296-1,396 g/mL.

En una probeta de 100 mL se colocan 10 mL de la disolución de silicato sódico, y se añade el agua necesaria para obtener una disolución al 20% en sólido (SiO2+Na2O) Anotar el volumen resultante. En un vaso de 200 mL se pone un volumen de ácido sulfúrico 6M igual al resultante y agitando vigorosamente con una varilla se vierte toda la disolución de silicato sobre el ácido. Comprobar al tacto si hay variación de temperatura. Se deja en reposo 4h, cubriendo el vaso con un vidrio de reloj.

Con una espátula se rompe el gel formado en trozos de tamaño medio (1 x 1 cm aproximadamente) que se introducen en un frasco lavador de gases. El tubo que llega hasta el fondo del frasco se conecta al grifo de agua, mientras que la otra salida del frasco, mediante un segundo tubo de goma, sirve de desagüe. Se regula la entrada de agua de forma que el gel no llegue a escapar por el tubo de salida y se lava hasta que el agua a la salida tenga un pH >4.

Se decanta el agua del frasco lavador y se cubre el gel durante unos 30 min. como mínimo, con una disolución de CoCl2·6H2O (0,25 g) en agua (20 mL).El gel se recoge por filtración en un Büchner y se transfiere a una cápsula de porcelana previamente tarada, se seca en estufa a 150ºC durante una noche y se pesa.

Finalmente, para calcular el rendimiento de la síntesis, se deja al aire durante 2h, se vuelve a pesar. Para determinar el rendimiento, suponer que el gel obtenido tiene una pureza del 80% de SiO2.

5.4.2. Formación de silicatos coloreados (jardín químico)

Se coloca 0,5 g del gel seco en un tubo de ensayo seco y se calienta suavemente a la llama de un mechero, para dejarlo enfriar a continuación. Observar los cambios de color producidos en el gel de sílice en el transcurso de esta operación.

En un tubo de ensayo, se disuelve CoCl2·6H2O (aprox. 0,05 g) en una mezcla de 1,5 mL de H2O y 1,5 mL de HCl concentrado. Se calienta suavemente a la llama el tubo hasta unos 80ºC y se enfría externamente con agua corriente.

Para comprobar la reversibilidad de los cambios producidos, se repiten las secuencias de calentamiento-enfriamiento, con la precaución de no exponer a la llama los tubos mojados.

La formación de silicatos insolubles coloreados (“jardín químico”) se lleva a

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cabo en un frasco de unos 15 mL de capacidad, donde se colocan 5 mL de disolución de silicato sódico y se diluye con 25 mL de agua. A esta disolución se le añaden 2 ó 3 cristales de nitratos hidratados de hierro (III), cobalto (II) y níquel (II). Se deben escoger los cristales de mayor tamaño. Tras un tiempo de espera comenzará a crecer una frondosa vegetación desde el fondo del recipiente.

5.5 Orientaciones concretas para la realización del experimento

Es necesario atender a la información sobre la peligrosidad de cada reactivo. Seguir las normas básicas para la manipulación de ácidos y bases fuertes.

El material utilizado en toda la práctica debe estar perfectamente seco y limpio. Se deben seguir las normas básicas sobre la manipulación de disoluciones de ácidos y bases fuertes. El silicato sódico es la sal del ácido silícico que es un ácido débil, por lo que sus disoluciones acuosas son fuertemente alcalinas y deben ser manipuladas con precaución.

Cuando una disolución de un disilicato soluble que es muy básica se acidifica, el ión silicato reacciona formando ácido monosilícico, que reacciona entre sí para producir agua y enlaces Si-O-Si. Estos enlaces son la base para la formación de la red tridimensional que dará lugar al gel. El gel de sílice así obtenido es una sustancia sólida amorfa, es decir, sus átomos presentan una disposición ordenada sólo a corto alcance. En cambio, en la naturaleza, la sílice se encuentra formando fases cristalinas en las que los átomos presentan disposiciones ordenadas a largo alcance.

Se comprobará la capacidad de ganar y perder agua del material preparado mediante pesada y la adición de una sal de cobalto (II) que actuará como indicador de humedad.

FORMACIÓN DEL GEL DE ÁCIDO SILÍCICO

Na2S iO3 (ac )+2H Cl(cc)→SiO2 (s)+NaC l(ac )+H 2O(l)

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Comportamiento de silicatos

N aSiO3(ac)+BaCl2(ac )=BaSiO3 (s )+2NaCl(ac) Na2 SiO3(ac )+2 AgNO3(ac)=Ag2SiO3(s)+2NaNO3(ac )

Aplicaciones

Jabón de Lavandería.

Se recomienda el uso de los Silicatos de Sodio S-41 y S-42.

Los Silicatos de Sodio han desplazado  a las resinas como la colofonia, rosina, etc., en la elaboración de jabones.  Situación que surgió en un principio debido a la escasez y al alto costo de las resinas saponificables. Posteriormente el uso de los silicatos se generalizó en virtud de que los investigadores encontraron diversas ventajas atribuibles al silicato en las nuevas formulaciones .

Dentro de las principales ventajas se encuentran:   a) Evitar la formación de grasas libres que producen el “arranciamiento” del jabón durante su almacenamiento.

b)  Favorecer la formación de espuma abundante y persistente.

c)  Controlar la solubilidad para evitar que el jabón se consuma rápidamente. d)  Regular el potencial del hidrógeno (pH) para que no dañe la piel y  se mantenga durante la operación de lavado (actúa como BUFFER).e)  Reaccionar con los iones de Ca2

+ y Mg2+ contenidos en las aguas denominadas

“duras”, lo que permite que el jabón se aproveche eficientemente en el proceso de lavado.

Detergentes. 

Se recomienda el uso del Silicato de Sodio S-2.35.

En los detergentes el Silicato de Sodio tiene una participación activa en las propiedades de los mismos, entre las que podemos mencionar: a) Inhibir la corrosión.- El silicato de sodio forma una capa protectora sobre la superficie del metal que ayuda a prevenir la corrosión de los metales. b) Aumentar la humectación.- Uno de los primeros pasos en el proceso de lavado es la humectación, el silicato de sodio disminuye la tensión superficial, lo que favorece este proceso.

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 c) Emulsificación.- Los silicatos ayudan a la dispersión de las manchas de grasas (generalmente ácidas), suspendiéndolas en la solución de lavado y evitan su re-depositación.

d) Defloculación.- Favorecen la ruptura de manchas de partículas inorgánicas (tierra, arena, etc.), dispersándolas en el agua evitando así su reagrupación.

e) Saponificación.- Actúan en el proceso de rompimiento de las moléculas de grasa para formar un jabón soluble.

Adhesivos. 

Se recomienda el uso de los Silicatos de Sodio S-41 y S-42.

Los Silicatos de Sodio poseen características que los hacen funcionar por sí mismos como adhesivos, dentro de las que se pueden mencionar:

 a)  Humectación de superficies:

Los adhesivos a base de silicato humectan rápidamente los vidrios, superficies cerámicas, asbestos, mica, fibras de celulosa, lana sintética, pelo, nylon, madera no resinosa y la mayoría de los minerales como: acero, aluminio, zinc, plomo y algunas otras superficies metálicas. 

b)   Incremento de viscosidad: 

El segundo paso en la acción de los adhesivos a base de silicato, es la transformación de un líquido a un sólido que es comúnmente favorecida por la pérdida de humedad en el orden de 5% del peso del adhesivo. La rapidez en la eliminación del agua depende primordialmente de la relación del silicato, las soluciones alcalinas se secan más lentamente, por lo que las apropiadas para esta aplicación son las soluciones con mayor contenido de sílice.

c)  Fuerza de la Adhesión (Unión):

El tercer factor importante en el uso de los silicatos como adhesivos es la fuerza de enlace que presentan cuando éstos son aplicados; ya que proporcionan fuerzas de unión de alrededor de 1000 psi, que son suficientes para sostener o unir materiales de naturaleza frágil.

Algunas veces se agregan sustancias como la Dextrina, Almidón y Caseína a las soluciones de Silicato de Sodio, con  el objeto de mejorar su propiedad como adhesivos. Las dos primeras proporcionan únicamente flexibilidad al pegamento, en tanto que la Caseína proporciona resistencia mecánica. 

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Textil. 

Se recomienda el uso del Silicato de Sodio S-42.

La aplicación de los Silicatos de Sodio en la industria textil se enfoca primordialmente en la operación de blanqueo.   El blanqueo con peróxido se efectúa mejor en un baño alcalino, en donde se libera oxígeno que es lo que proporciona el efecto de blanqueo.  Cuando se encuentra presente el sílice en forma coloidal el baño es aún más efectivo, lo anterior se debe a que se estabiliza y reduce la descomposición o la pérdida de oxígeno. Así mismo  los Silicatos  preservan y estabilizan los compuestos sólidos de los blanqueadores, mismos que se descomponen en agua para formar peróxido de hidrógeno, estas substancias son generalmente perboratos, percarbonatos, persulfatos y peróxidos de metales alcalinos.

Se ha demostrado que la adición de silicato en los baños de peróxido propicia que sean más estables y duraderos, consecuentemente se utiliza una menor cantidad de reactivos. 

Los baños de peróxido neutralizados con silicato son capaces de blanquear lana, seda, algodón y rayón o mezclas de telas que utilicen estas fibras. 

El Silicato de Sodio posee efectos que actúan directamente en el blanqueo y puede actuar  como detergente conjuntamente con sosa cáustica. 

Se considera que la acción protectora de los silicatos se debe a su cualidad de mantener hidróxido férrico defloculado y con esto no  permite que ejerza su acción local, esta situación es importante puesto que algunas veces se utiliza óxido férrico para catalizar la acción del peróxido de hidrógeno. 

Además el Silicato de Sodio contribuye en la penetración y humectación de las fibras, ayudando a remover las impurezas que pudieran estar presentes. 

Tratamiento de Agua

Para esta aplicación se recomienda el uso del Silicato de Sodio S-41.

El Silicato de Sodio forma una capa protectora en la superficie del metal que impide la corrosión, por lo que puede usarse como agente de inhibición de corrosión, tanto en los sistemas de distribución de agua potable como en los de agua industrial.

Así mismo el Silicato de Sodio se puede utilizar como agente secuestrante del hierro y manganeso, presentes en las fuentes de agua, previeniendo la coloración que se origina por la oxidación de estos 

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Industria de la Fundición. 

Se recomienda el uso del Silicato de Sodio M-50, S-2.35 y FAE-51.

El Silicato se utiliza como aglutinante en la fabricación de moldes para la fundición de piezas de metales ferrosos y no ferrosos. Los moldes fabricados presentan propiedades de dureza y porosidad adecuadas, lo que permite una apropiada liberación de gases. Cabe mencionar que para lograr un endurecimiento más rápido se puede aplicar CO2.

Industria del petróleo. 

Se recomienda el uso del Silicato de Sodio S-2.0 y S-2.35.

El Silicato de Sodio se emplea como aditivo en los fluidos de perforación base agua, en virtud de que ayuda a darle fluidez a los lodos de perforación facilitando su manejo.

CONCLUSIONES

El silicato tiene muchas aplicaciones a nivel industrial Observamos la formación de gel de sílice Identificamos algunas propiedades de los silicatos

BIBLIOGRAFÍA

Guía de Laboratorio de Física C. ICF - ESPOL. Revisión IV

Labahn, Otto (1984). Prontuario del Cemento. Barcelona:

Editorial Técnicos Asociados S.A. Lotear, Beyer (2000).

Química Inorgánica. Barcelona: Editorial Ariel H. F. W. Taylor (1978). La Química de los Cementos. Logroño: Editorial

Urmo S.A

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