Download - Tema 9. Materiales calizos y silíceos. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales cerámicos. Materiales.

$: Tema 9. Materiales calizos y silíceos. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales cerámicos. Materiales.$
Tema 9. Materiales calizos y silíceos. Tema 9. Materiales calizos y silíceos. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales cerámicos. Materiales cerámicos. Minerales. Minerales. Análisis de una caliza. Análisis de una caliza. Análisis de cementos. Análisis de cementos. Análisis de materiales silíceos. Análisis de materiales silíceos.

Tema 9. Materiales calizos y silíceos. Tema 9. Materiales calizos y silíceos. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales pétreos, refractarios y vidrios. Materiales cerámicos. Materiales cerámicos. Minerales. Minerales. Análisis de una caliza. Análisis de una caliza. Análisis de cementos. Análisis de cementos. Análisis de materiales silíceos. Análisis de materiales silíceos.

QUIMICA ANALITICA APLICADAQUIMICA ANALITICA APLICADA

Departamento de Química Analítica y Departamento de Química Analítica y Tecnología de AlimentosTecnología de Alimentos

CALIZASCALIZAS

Las calizas son rocas sedimentarias formadas por depósito de los productos Las calizas son rocas sedimentarias formadas por depósito de los productos

de alteración química y física de rocas preexistentes, primitivas, como el de alteración química y física de rocas preexistentes, primitivas, como el

feldespato cálcico: feldespato cálcico:

Ca(HCOCa(HCO33))22 CaCO CaCO33 + CO + CO22 + H + H22OO

El contenido en Mg puede variar entre el 0,2% (trazas) y el 21% como El contenido en Mg puede variar entre el 0,2% (trazas) y el 21% como

MgO en las dolomitas (CaMg(COMgO en las dolomitas (CaMg(CO33))22).).

Dependiendo del contenido en arcilla las calizas se clasifican en:Dependiendo del contenido en arcilla las calizas se clasifican en:

Ordinarias (% CaCOOrdinarias (% CaCO33>95%).>95%).

Arcillosas (% arcilla<10%).Arcillosas (% arcilla<10%).

Margosas (% arcilla 10-25%).Margosas (% arcilla 10-25%).

Margas (% arcilla 25-50%).Margas (% arcilla 25-50%).

Las calizas bituminosas (color pardo o negro) contienen materia orgánica y Las calizas bituminosas (color pardo o negro) contienen materia orgánica y

en ocasiones sulfuros que al tratar con HCl desprenden SHen ocasiones sulfuros que al tratar con HCl desprenden SH22..

CALIZASCALIZAS

Las calizas son rocas sedimentarias formadas por depósito de los productos Las calizas son rocas sedimentarias formadas por depósito de los productos

de alteración química y física de rocas preexistentes, primitivas, como el de alteración química y física de rocas preexistentes, primitivas, como el

feldespato cálcico: feldespato cálcico:

Ca(HCOCa(HCO33))22 CaCO CaCO33 + CO + CO22 + H + H22OO

El contenido en Mg puede variar entre el 0,2% (trazas) y el 21% como El contenido en Mg puede variar entre el 0,2% (trazas) y el 21% como

MgO en las dolomitas (CaMg(COMgO en las dolomitas (CaMg(CO33))22).).

Dependiendo del contenido en arcilla las calizas se clasifican en:Dependiendo del contenido en arcilla las calizas se clasifican en:

Ordinarias (% CaCOOrdinarias (% CaCO33>95%).>95%).

Arcillosas (% arcilla<10%).Arcillosas (% arcilla<10%).

Margosas (% arcilla 10-25%).Margosas (% arcilla 10-25%).

Margas (% arcilla 25-50%).Margas (% arcilla 25-50%).

Las calizas bituminosas (color pardo o negro) contienen materia orgánica y Las calizas bituminosas (color pardo o negro) contienen materia orgánica y

en ocasiones sulfuros que al tratar con HCl desprenden SHen ocasiones sulfuros que al tratar con HCl desprenden SH22..

MATERIALES CALIZOS : TIPOS Y PROPIEDADESMATERIALES CALIZOS : TIPOS Y PROPIEDADES

MATERIALES CALIZOS : TIPOS Y PROPIEDADESMATERIALES CALIZOS : TIPOS Y PROPIEDADES

NaO

HN

aOH

Br

Br 22

(( NH

NH

44))22CC

22OO44

Secado a 100ºCSecado a 100ºC

HCl/SequedadHCl/Sequedad

NH

NH

33/NH

/NH

44Cl

ClPérdida por calcinaciónPérdida por calcinaciónPérdida por calcinaciónPérdida por calcinación

CALIZACALIZACALIZACALIZA

HumedadHumedadHumedadHumedad

Residuo insolubleResiduo insolubleen ácidos (SiOen ácidos (SiO22))

Residuo insolubleResiduo insolubleen ácidos (SiOen ácidos (SiO22))

DisoluciónDisoluciónDisoluciónDisolución

Fe(OH)Fe(OH)33

Al(OH)Al(OH)33

Fe(OH)Fe(OH)33

Al(OH)Al(OH)33

CaCa2+2+ Mg Mg2+2+

MnMn2+2+CaCa2+2+ Mg Mg2+2+

MnMn2+2+

Fe(OH)Fe(OH)33Fe(OH)Fe(OH)33

AlOAlO22--AlOAlO22--

MnOMnO22MnOMnO22

CaCa2+2+ Mg Mg2+2+CaCa2+2+ Mg Mg2+2+

CaCCaC22OO44CaCCaC22OO44

MgMg2+2+MgMg2+2+

Calcinación a 1000 ºCCalcinación a 1000 ºC

Determinaciones en una calizaDeterminaciones en una caliza1.- Perdida por calcinación1.- Perdida por calcinación2.- Sílice2.- Sílice3.- Óxidos combinados R3.- Óxidos combinados R22OO3 3 (Fe, Al, y TiO(Fe, Al, y TiO22, Mn, Mn33OO44, y P, y P22OO55, este , este ultimo como fosfato de Al, Fe y Ti)ultimo como fosfato de Al, Fe y Ti)4.- Oxido de Calcio4.- Oxido de Calcio5.- Óxido de Magnesio5.- Óxido de Magnesio6.- Dióxido de Carbono6.- Dióxido de Carbono

Determinaciones en una calizaDeterminaciones en una caliza1.- Perdida por calcinación1.- Perdida por calcinación2.- Sílice2.- Sílice3.- Óxidos combinados R3.- Óxidos combinados R22OO3 3 (Fe, Al, y TiO(Fe, Al, y TiO22, Mn, Mn33OO44, y P, y P22OO55, este , este ultimo como fosfato de Al, Fe y Ti)ultimo como fosfato de Al, Fe y Ti)4.- Oxido de Calcio4.- Oxido de Calcio5.- Óxido de Magnesio5.- Óxido de Magnesio6.- Dióxido de Carbono6.- Dióxido de Carbono

ESQUEMA GENERAL PARA EL ANÁLISIS DE CALIZASESQUEMA GENERAL PARA EL ANÁLISIS DE CALIZAS

Determinación del residuo insoluble en ácidos.Determinación del residuo insoluble en ácidos. Los silicatos solubles al tratarlos con HCl se transforman en sílice Los silicatos solubles al tratarlos con HCl se transforman en sílice hidratada y disolución de iones metálicos originariamente asociados al anión hidratada y disolución de iones metálicos originariamente asociados al anión silicato.silicato. Los silicatos insolubles se transforman en solubles al disgregarse con el Los silicatos insolubles se transforman en solubles al disgregarse con el carbonato de las calizas.carbonato de las calizas. La sílice hidratada, por su condición gelatinosa, es necesario llevarla a La sílice hidratada, por su condición gelatinosa, es necesario llevarla a sequedad con objeto de deshidratarla.sequedad con objeto de deshidratarla.

El ácido sulfúrico no es recomendable como deshidratante de la sílice El ácido sulfúrico no es recomendable como deshidratante de la sílice dado que origina un abundante precipitado de CaSOdado que origina un abundante precipitado de CaSO44.. El ácido perclórico no es recomendable como deshidratante de la sílice El ácido perclórico no es recomendable como deshidratante de la sílice debido a la dificultad para eliminarlo del papel de filtro (riesgo de debido a la dificultad para eliminarlo del papel de filtro (riesgo de explosión).explosión).

Determinación del Determinación del hierro, aluminiohierro, aluminio, titanio, fósforo y manganeso, titanio, fósforo y manganeso Hierro: Reductimetría, espectrofotometría UV-VIS con o-fenantrolina o Hierro: Reductimetría, espectrofotometría UV-VIS con o-fenantrolina o AAS.AAS. Aluminio: Volumetría (oxina) o AAS.Aluminio: Volumetría (oxina) o AAS. Titanio: Espectrofotometría UV-VIS (ácido cromotrópico) o AAS.Titanio: Espectrofotometría UV-VIS (ácido cromotrópico) o AAS. Fósforo: Espectrofotometría UV-VIS (fosfovanadomolíbdico).Fósforo: Espectrofotometría UV-VIS (fosfovanadomolíbdico). Manganeso: Espectrofotometría UV-VIS (oxidación a permanganato) o Manganeso: Espectrofotometría UV-VIS (oxidación a permanganato) o AAS.AAS.

Determinación del residuo insoluble en ácidos.Determinación del residuo insoluble en ácidos. Los silicatos solubles al tratarlos con HCl se transforman en sílice Los silicatos solubles al tratarlos con HCl se transforman en sílice hidratada y disolución de iones metálicos originariamente asociados al anión hidratada y disolución de iones metálicos originariamente asociados al anión silicato.silicato. Los silicatos insolubles se transforman en solubles al disgregarse con el Los silicatos insolubles se transforman en solubles al disgregarse con el carbonato de las calizas.carbonato de las calizas. La sílice hidratada, por su condición gelatinosa, es necesario llevarla a La sílice hidratada, por su condición gelatinosa, es necesario llevarla a sequedad con objeto de deshidratarla.sequedad con objeto de deshidratarla.

El ácido sulfúrico no es recomendable como deshidratante de la sílice El ácido sulfúrico no es recomendable como deshidratante de la sílice dado que origina un abundante precipitado de CaSOdado que origina un abundante precipitado de CaSO44.. El ácido perclórico no es recomendable como deshidratante de la sílice El ácido perclórico no es recomendable como deshidratante de la sílice debido a la dificultad para eliminarlo del papel de filtro (riesgo de debido a la dificultad para eliminarlo del papel de filtro (riesgo de explosión).explosión).

Determinación del Determinación del hierro, aluminiohierro, aluminio, titanio, fósforo y manganeso, titanio, fósforo y manganeso Hierro: Reductimetría, espectrofotometría UV-VIS con o-fenantrolina o Hierro: Reductimetría, espectrofotometría UV-VIS con o-fenantrolina o AAS.AAS. Aluminio: Volumetría (oxina) o AAS.Aluminio: Volumetría (oxina) o AAS. Titanio: Espectrofotometría UV-VIS (ácido cromotrópico) o AAS.Titanio: Espectrofotometría UV-VIS (ácido cromotrópico) o AAS. Fósforo: Espectrofotometría UV-VIS (fosfovanadomolíbdico).Fósforo: Espectrofotometría UV-VIS (fosfovanadomolíbdico). Manganeso: Espectrofotometría UV-VIS (oxidación a permanganato) o Manganeso: Espectrofotometría UV-VIS (oxidación a permanganato) o AAS.AAS.


Determinación del calcioDeterminación del calcio..La precipitación como oxalato de calcio se debe producir en medio La precipitación como oxalato de calcio se debe producir en medio homogéneo para evitar la precipitación del magnesio:homogéneo para evitar la precipitación del magnesio:

(NH(NH22))22CO + HCO + H22O O 2NH 2NH33 + CO + CO22

Después se disuelve el precipitado con ácido sulfúrico y se valora el Después se disuelve el precipitado con ácido sulfúrico y se valora el oxalato con permanganato:oxalato con permanganato:

5C5C22OO442-2- + 2MnO + 2MnO44

-- + 16H + 16H++ 10CO 10CO22 + 2Mn + 2Mn2+2+ + 8H + 8H22OO

Determinación del calcioDeterminación del calcio..La precipitación como oxalato de calcio se debe producir en medio La precipitación como oxalato de calcio se debe producir en medio homogéneo para evitar la precipitación del magnesio:homogéneo para evitar la precipitación del magnesio:

(NH(NH22))22CO + HCO + H22O O 2NH 2NH33 + CO + CO22

Después se disuelve el precipitado con ácido sulfúrico y se valora el Después se disuelve el precipitado con ácido sulfúrico y se valora el oxalato con permanganato:oxalato con permanganato:

5C5C22OO442-2- + 2MnO + 2MnO44

-- + 16H + 16H++ 10CO 10CO22 + 2Mn + 2Mn2+2+ + 8H + 8H22OO

Determinación del magnesio.Determinación del magnesio.La determinación de magnesio se lleva a cabo mediante tres métodos:La determinación de magnesio se lleva a cabo mediante tres métodos:

Precipitación como (NHPrecipitación como (NH44)MgPO)MgPO44 con fosfato diamónico a pH 6,5 y con fosfato diamónico a pH 6,5 y

posterior calcinación a 1000ºC a Mgposterior calcinación a 1000ºC a Mg22PP22OO77.. Determinación volumétrica con oxina:Determinación volumétrica con oxina:

MgMg2+2+ + 2C + 2C99HH66NOH NOH Mg(C Mg(C99HH66NO)NO)22 + 2H + 2H++

Mg(CMg(C99HH66NO)NO)22 + 2H + 2H++ Mg Mg2+2+ + 2C + 2C99HH66NOHNOH

BrOBrO33-- + 5Br + 5Br-- + 6H + 6H++ 3Br 3Br22 + 3H + 3H22OO

2Br2Br22 + C + C99HH66NOH NOH C C99HH44BrBr22NOH + 2BrNOH + 2Br-- + 2H + 2H++

BrBr22 + 2I + 2I-- I I22 + 2Br + 2Br--

II22 + 2S + 2S22OO332-2- 2I 2I-- + S + S44OO66

2-2-

Determinación con AEDT a pH 10 con negro de ericromo TDeterminación con AEDT a pH 10 con negro de ericromo T

Determinación del magnesio.Determinación del magnesio.La determinación de magnesio se lleva a cabo mediante tres métodos:La determinación de magnesio se lleva a cabo mediante tres métodos:

Precipitación como (NHPrecipitación como (NH44)MgPO)MgPO44 con fosfato diamónico a pH 6,5 y con fosfato diamónico a pH 6,5 y

posterior calcinación a 1000ºC a Mgposterior calcinación a 1000ºC a Mg22PP22OO77.. Determinación volumétrica con oxina:Determinación volumétrica con oxina:

MgMg2+2+ + 2C + 2C99HH66NOH NOH Mg(C Mg(C99HH66NO)NO)22 + 2H + 2H++

Mg(CMg(C99HH66NO)NO)22 + 2H + 2H++ Mg Mg2+2+ + 2C + 2C99HH66NOHNOH

BrOBrO33-- + 5Br + 5Br-- + 6H + 6H++ 3Br 3Br22 + 3H + 3H22OO

2Br2Br22 + C + C99HH66NOH NOH C C99HH44BrBr22NOH + 2BrNOH + 2Br-- + 2H + 2H++

BrBr22 + 2I + 2I-- I I22 + 2Br + 2Br--

II22 + 2S + 2S22OO332-2- 2I 2I-- + S + S44OO66

2-2-

Determinación con AEDT a pH 10 con negro de ericromo TDeterminación con AEDT a pH 10 con negro de ericromo T


Determinación complexométrica de calcio Determinación complexométrica de calcio La determinación de calcio se lleva a cabo a pH 12 (NaOH) empleando La determinación de calcio se lleva a cabo a pH 12 (NaOH) empleando murexida (sal amónica del ácido purpúrico) como indicador:murexida (sal amónica del ácido purpúrico) como indicador:

Reacción valorante: CaReacción valorante: Ca2+2+ + Y + Y4-4- CaY CaY2- 2- (pK(pKdd=10,7)=10,7) Reacción indicadora: CaInHReacción indicadora: CaInH33 + Y + Y4-4-CaYCaY2-2- + InH + InH33

2- 2- (pKd=5)(pKd=5) La murexida a pH<9 (InHLa murexida a pH<9 (InH4-4-) tiene color rojo-violeta y a pH>9 (InH) tiene color rojo-violeta y a pH>9 (InH33

2-2-) )

tiene color azul-violeta. tiene color azul-violeta. El complejo 1:1 que forma con el calcio (CaInHEl complejo 1:1 que forma con el calcio (CaInH33) es de color rosa.) es de color rosa. El Magnesio no interfiere porque a pH 12 está precipitado como Mg(OH)El Magnesio no interfiere porque a pH 12 está precipitado como Mg(OH)22..

Determinación complexométrica de calcio y magnesio.Determinación complexométrica de calcio y magnesio.La determinación conjunta de Ca y Mg se lleva a cabo a pH 10 La determinación conjunta de Ca y Mg se lleva a cabo a pH 10 (NH(NH33/NH/NH44Cl) empleando negro de ericromo T como indicador:Cl) empleando negro de ericromo T como indicador:

Reacciónes valorantes: Reacciónes valorantes: CaCa2+2+ + Y + Y4-4- CaY CaY2- 2- (pK(pKdd=10,7)=10,7) MgMg2+2+ + Y + Y4-4- MgY MgY2-2- (pK (pKdd=8,7)=8,7) Reacción indicadora: MgInH + YReacción indicadora: MgInH + Y4-4- MgY MgY2-2- + InH + InH2- 2- (pK(pKdd=7)=7)

El negro de ericromo T es un colorante dioxi-azo. El negro de ericromo T es un colorante dioxi-azo. A pH<6 (InHA pH<6 (InH22

--) tiene color rojo-vino, a pH 6-12 (InH) tiene color rojo-vino, a pH 6-12 (InH2-2-) tiene color azul y ) tiene color azul y a pH>12 (Ina pH>12 (In3-3-) tiene color naranja. ) tiene color naranja. El complejo 1:1 que forma con el magnesio (MgInH) es de color rojo-El complejo 1:1 que forma con el magnesio (MgInH) es de color rojo-vino.vino.

Determinación complexométrica de calcio Determinación complexométrica de calcio La determinación de calcio se lleva a cabo a pH 12 (NaOH) empleando La determinación de calcio se lleva a cabo a pH 12 (NaOH) empleando murexida (sal amónica del ácido purpúrico) como indicador:murexida (sal amónica del ácido purpúrico) como indicador:

Reacción valorante: CaReacción valorante: Ca2+2+ + Y + Y4-4- CaY CaY2- 2- (pK(pKdd=10,7)=10,7) Reacción indicadora: CaInHReacción indicadora: CaInH33 + Y + Y4-4-CaYCaY2-2- + InH + InH33

2- 2- (pKd=5)(pKd=5) La murexida a pH<9 (InHLa murexida a pH<9 (InH4-4-) tiene color rojo-violeta y a pH>9 (InH) tiene color rojo-violeta y a pH>9 (InH33

2-2-) )

tiene color azul-violeta. tiene color azul-violeta. El complejo 1:1 que forma con el calcio (CaInHEl complejo 1:1 que forma con el calcio (CaInH33) es de color rosa.) es de color rosa. El Magnesio no interfiere porque a pH 12 está precipitado como Mg(OH)El Magnesio no interfiere porque a pH 12 está precipitado como Mg(OH)22..

Determinación complexométrica de calcio y magnesio.Determinación complexométrica de calcio y magnesio.La determinación conjunta de Ca y Mg se lleva a cabo a pH 10 La determinación conjunta de Ca y Mg se lleva a cabo a pH 10 (NH(NH33/NH/NH44Cl) empleando negro de ericromo T como indicador:Cl) empleando negro de ericromo T como indicador:

Reacciónes valorantes: Reacciónes valorantes: CaCa2+2+ + Y + Y4-4- CaY CaY2- 2- (pK(pKdd=10,7)=10,7) MgMg2+2+ + Y + Y4-4- MgY MgY2-2- (pK (pKdd=8,7)=8,7) Reacción indicadora: MgInH + YReacción indicadora: MgInH + Y4-4- MgY MgY2-2- + InH + InH2- 2- (pK(pKdd=7)=7)

El negro de ericromo T es un colorante dioxi-azo. El negro de ericromo T es un colorante dioxi-azo. A pH<6 (InHA pH<6 (InH22

--) tiene color rojo-vino, a pH 6-12 (InH) tiene color rojo-vino, a pH 6-12 (InH2-2-) tiene color azul y ) tiene color azul y a pH>12 (Ina pH>12 (In3-3-) tiene color naranja. ) tiene color naranja. El complejo 1:1 que forma con el magnesio (MgInH) es de color rojo-El complejo 1:1 que forma con el magnesio (MgInH) es de color rojo-vino.vino.


Calcím

etroC

alcímetro

HClHCl

MuestraMuestra

HH22SOSO44

COCO22


Análisis de calizas: Determinaciones de COAnálisis de calizas: Determinaciones de CO2 2 (2) (2) Método gravimétrico.Método gravimétrico.

CO2

D

A= Muestra.A= Muestra.B= HClB= HClC= AscaritaC= AscaritaD= RefrigeranteD= RefrigeranteE= HE= H22SOSO44

F= 1/3 CuSOF= 1/3 CuSO44 (H (H22SOSO44 y HCl) y 2/3 deshidratante y HCl) y 2/3 deshidratante

G= DeshidratanteG= DeshidratanteH e I= 2/3 ascarita y 1/3 deshidratanteH e I= 2/3 ascarita y 1/3 deshidratanteJ= 1/3 deshidratante y 2/3 ascaritaJ= 1/3 deshidratante y 2/3 ascaritaK= SalidaK= Salida


CEMENTOCEMENTO El producto de cocción, bien molido, de una mezcla de caliza y arcilla se conoce El producto de cocción, bien molido, de una mezcla de caliza y arcilla se conoce como como cementocemento y tiene la propiedad de fraguar y endurecerse bajo la acción conjunta y tiene la propiedad de fraguar y endurecerse bajo la acción conjunta del agua y el aire. del agua y el aire. El proceso es más rápido y el producto resultante es resistente a la acción del agua.El proceso es más rápido y el producto resultante es resistente a la acción del agua.

CEMENTO PORTLANDCEMENTO PORTLAND Se obtiene por cocción a 1500ºC de mezclas de Se obtiene por cocción a 1500ºC de mezclas de calizas calizas y y arcillas arcillas en proporción en proporción adecuada y finamente pulverizadas. adecuada y finamente pulverizadas. El producto cocido es una especie de escoria (“clinquer”) que después de frío se El producto cocido es una especie de escoria (“clinquer”) que después de frío se muele con pequeñas adiciones de yeso (regulador de la velocidad de fraguado) para muele con pequeñas adiciones de yeso (regulador de la velocidad de fraguado) para dar lugar al cemento.dar lugar al cemento. Las reacciones de cocción son: Las reacciones de cocción son:

Primero cada mol de FePrimero cada mol de Fe22OO33 se combina con un mol de Al se combina con un mol de Al22OO3 3 y 4 mol de CaO y 4 mol de CaO

para dar aluminoferrito tetracálcico Alpara dar aluminoferrito tetracálcico Al22OO33.Fe.Fe22OO33.4CaO (AF4C)..4CaO (AF4C).

Si sobra AlSi sobra Al22OO3 3 (proporción molar Al(proporción molar Al22OO33/Fe/Fe22OO33>1) se forma aluminato tricálcico >1) se forma aluminato tricálcico

AlAl22OO33.3CaO (A3C) Si sobra Fe.3CaO (A3C) Si sobra Fe22OO33 (la proporción molar Al (la proporción molar Al22OO33/Fe/Fe22OO33 <1) se forma <1) se forma

ferrito dicálcico Feferrito dicálcico Fe22OO33.2CaO (F2C)..2CaO (F2C).

El CaO en exceso se combina con la SiOEl CaO en exceso se combina con la SiO2 2 para dar silicato dicálcico SiOpara dar silicato dicálcico SiO22.2CaO .2CaO

(S2C).(S2C). Si queda CaO en exceso se combina con el S2C para dar silicato tricálcico Si queda CaO en exceso se combina con el S2C para dar silicato tricálcico SiOSiO22.3CaO (S3C). Si aún sobra CaO queda como cal libre..3CaO (S3C). Si aún sobra CaO queda como cal libre.

CEMENTOCEMENTO El producto de cocción, bien molido, de una mezcla de caliza y arcilla se conoce El producto de cocción, bien molido, de una mezcla de caliza y arcilla se conoce como como cementocemento y tiene la propiedad de fraguar y endurecerse bajo la acción conjunta y tiene la propiedad de fraguar y endurecerse bajo la acción conjunta del agua y el aire. del agua y el aire. El proceso es más rápido y el producto resultante es resistente a la acción del agua.El proceso es más rápido y el producto resultante es resistente a la acción del agua.

CEMENTO PORTLANDCEMENTO PORTLAND Se obtiene por cocción a 1500ºC de mezclas de Se obtiene por cocción a 1500ºC de mezclas de calizas calizas y y arcillas arcillas en proporción en proporción adecuada y finamente pulverizadas. adecuada y finamente pulverizadas. El producto cocido es una especie de escoria (“clinquer”) que después de frío se El producto cocido es una especie de escoria (“clinquer”) que después de frío se muele con pequeñas adiciones de yeso (regulador de la velocidad de fraguado) para muele con pequeñas adiciones de yeso (regulador de la velocidad de fraguado) para dar lugar al cemento.dar lugar al cemento. Las reacciones de cocción son: Las reacciones de cocción son:

Primero cada mol de FePrimero cada mol de Fe22OO33 se combina con un mol de Al se combina con un mol de Al22OO3 3 y 4 mol de CaO y 4 mol de CaO

para dar aluminoferrito tetracálcico Alpara dar aluminoferrito tetracálcico Al22OO33.Fe.Fe22OO33.4CaO (AF4C)..4CaO (AF4C).

Si sobra AlSi sobra Al22OO3 3 (proporción molar Al(proporción molar Al22OO33/Fe/Fe22OO33>1) se forma aluminato tricálcico >1) se forma aluminato tricálcico

AlAl22OO33.3CaO (A3C) Si sobra Fe.3CaO (A3C) Si sobra Fe22OO33 (la proporción molar Al (la proporción molar Al22OO33/Fe/Fe22OO33 <1) se forma <1) se forma

ferrito dicálcico Feferrito dicálcico Fe22OO33.2CaO (F2C)..2CaO (F2C).

El CaO en exceso se combina con la SiOEl CaO en exceso se combina con la SiO2 2 para dar silicato dicálcico SiOpara dar silicato dicálcico SiO22.2CaO .2CaO

(S2C).(S2C). Si queda CaO en exceso se combina con el S2C para dar silicato tricálcico Si queda CaO en exceso se combina con el S2C para dar silicato tricálcico SiOSiO22.3CaO (S3C). Si aún sobra CaO queda como cal libre..3CaO (S3C). Si aún sobra CaO queda como cal libre.

CEMENTOS : TIPOS Y PROPIEDADESCEMENTOS : TIPOS Y PROPIEDADES

OBTENCIÓN DEL CEMENTO PORTLAND :OBTENCIÓN DEL CEMENTO PORTLAND : Molienda, dosificación y mezclaMolienda, dosificación y mezcla

En ocasiones a la mezcla de arcilla y caliza se añade arena (SiOEn ocasiones a la mezcla de arcilla y caliza se añade arena (SiO22), bauxita ), bauxita

(Al(Al22OO33, Fe, Fe22OO33) o minerales de hierro (Fe) o minerales de hierro (Fe22OO33).). La caliza puede ser sustituida por CaCOLa caliza puede ser sustituida por CaCO33 obtenida como subproducto de la obtenida como subproducto de la

fabricación de la sosa o escorias de acería exentas de azufre.fabricación de la sosa o escorias de acería exentas de azufre. Todas las materias primas deben estar finamente molidas a fin de facilitar la Todas las materias primas deben estar finamente molidas a fin de facilitar la reacción en estado semifundido del SiOreacción en estado semifundido del SiO22 con el CaO. con el CaO. Normas de dosificación: Normas de dosificación:

En la arcilla el módulo silíceo (% SiOEn la arcilla el módulo silíceo (% SiO22/(% Al/(% Al22OO33+% Fe+% Fe22OO33)) debe estar )) debe estar

entre 2 y 3,5.entre 2 y 3,5. En la mezcla el módulo hidráulico o de saturación de la cal, (% CaO/(% En la mezcla el módulo hidráulico o de saturación de la cal, (% CaO/(% SiOSiO22+% Al+% Al22OO33+% Fe+% Fe22OO33)) debe estar entre 1,8 y 2,3. )) debe estar entre 1,8 y 2,3. El índice de hidraulicidad (inverso del módulo hidráulico) esta El índice de hidraulicidad (inverso del módulo hidráulico) esta inversamente relacionado con el tiempo de fraguado. inversamente relacionado con el tiempo de fraguado.

Cocción (clinquerización)Cocción (clinquerización) La cocción se lleva a cabo a 1500ºC con aire caliente La cocción se lleva a cabo a 1500ºC con aire caliente Se alcanza un estado pastoso próximo a la fusión. Se alcanza un estado pastoso próximo a la fusión.

AlmacenamientoAlmacenamiento Una vez frío, el clinquer se muele para obtener un polvo fino que pueda Una vez frío, el clinquer se muele para obtener un polvo fino que pueda hidratarse con facilidad.hidratarse con facilidad.

OBTENCIÓN DEL CEMENTO PORTLAND :OBTENCIÓN DEL CEMENTO PORTLAND : Molienda, dosificación y mezclaMolienda, dosificación y mezcla

En ocasiones a la mezcla de arcilla y caliza se añade arena (SiOEn ocasiones a la mezcla de arcilla y caliza se añade arena (SiO22), bauxita ), bauxita

(Al(Al22OO33, Fe, Fe22OO33) o minerales de hierro (Fe) o minerales de hierro (Fe22OO33).). La caliza puede ser sustituida por CaCOLa caliza puede ser sustituida por CaCO33 obtenida como subproducto de la obtenida como subproducto de la

fabricación de la sosa o escorias de acería exentas de azufre.fabricación de la sosa o escorias de acería exentas de azufre. Todas las materias primas deben estar finamente molidas a fin de facilitar la Todas las materias primas deben estar finamente molidas a fin de facilitar la reacción en estado semifundido del SiOreacción en estado semifundido del SiO22 con el CaO. con el CaO. Normas de dosificación: Normas de dosificación:

En la arcilla el módulo silíceo (% SiOEn la arcilla el módulo silíceo (% SiO22/(% Al/(% Al22OO33+% Fe+% Fe22OO33)) debe estar )) debe estar

entre 2 y 3,5.entre 2 y 3,5. En la mezcla el módulo hidráulico o de saturación de la cal, (% CaO/(% En la mezcla el módulo hidráulico o de saturación de la cal, (% CaO/(% SiOSiO22+% Al+% Al22OO33+% Fe+% Fe22OO33)) debe estar entre 1,8 y 2,3. )) debe estar entre 1,8 y 2,3. El índice de hidraulicidad (inverso del módulo hidráulico) esta El índice de hidraulicidad (inverso del módulo hidráulico) esta inversamente relacionado con el tiempo de fraguado. inversamente relacionado con el tiempo de fraguado.

Cocción (clinquerización)Cocción (clinquerización) La cocción se lleva a cabo a 1500ºC con aire caliente La cocción se lleva a cabo a 1500ºC con aire caliente Se alcanza un estado pastoso próximo a la fusión. Se alcanza un estado pastoso próximo a la fusión.

AlmacenamientoAlmacenamiento Una vez frío, el clinquer se muele para obtener un polvo fino que pueda Una vez frío, el clinquer se muele para obtener un polvo fino que pueda hidratarse con facilidad.hidratarse con facilidad.


CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO Y DE ALTO HORNOCEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO Y DE ALTO HORNO Se obtienen añadiendo al clinquer del cemento portland materias puzolánicas Se obtienen añadiendo al clinquer del cemento portland materias puzolánicas (productos naturales de origen volcánico) o escorias de alto horno respectivamente.(productos naturales de origen volcánico) o escorias de alto horno respectivamente. La cal que se genera durante el fraguado (perjudicial para la resistencia química del La cal que se genera durante el fraguado (perjudicial para la resistencia química del hormigón) se combina con las materias puzolánicas o las escorias del alto horno hormigón) se combina con las materias puzolánicas o las escorias del alto horno formando sustancias hidráulicas (SC, 2SC, SA2C y SA3C) que mejoran la resistencia formando sustancias hidráulicas (SC, 2SC, SA2C y SA3C) que mejoran la resistencia mecánica y química.mecánica y química.

CEMENTO ALUMINOSO : OBTENCIÓN CEMENTO ALUMINOSO : OBTENCIÓN Se obtiene fundiendo en hornos eléctricos caliza y bauxita (sustitución parcial o Se obtiene fundiendo en hornos eléctricos caliza y bauxita (sustitución parcial o total del SiOtotal del SiO22 por Al por Al22OO33).).

El constituyente principal es AlEl constituyente principal es Al22OO33.CaO. Durante el fraguado se forma:.CaO. Durante el fraguado se forma:

2(Al2(Al22OO33.CaO)+10H.CaO)+10H2200AlAl22OO33.2CaO.7H.2CaO.7H22O+AlO+Al22OO33.3H.3H22OO Entre las características de este cemento cabe citar:Entre las características de este cemento cabe citar:

Buena resistencia químicaBuena resistencia química a los sulfatos y aguas carbónicas debido a que a los sulfatos y aguas carbónicas debido a que durante el fraguado no se forma cal libre. Sin embargo el A2C hidratado que se durante el fraguado no se forma cal libre. Sin embargo el A2C hidratado que se forma cristaliza en el sistema hexagonal metaestable que con el tiempo y la forma cristaliza en el sistema hexagonal metaestable que con el tiempo y la temperatura se transforma en el sistema cúbico estable de menor volumen dando temperatura se transforma en el sistema cúbico estable de menor volumen dando lugar a un hormigón de menor resistencia mecánica y química (aluminosis).lugar a un hormigón de menor resistencia mecánica y química (aluminosis). Buena resistencia a temperaturas elevadasBuena resistencia a temperaturas elevadas (construcciones refractarias). (construcciones refractarias). Endurecen rápidamenteEndurecen rápidamente (adecuado para obras urgentes). (adecuado para obras urgentes).


Cemento

Humedad

Residuo insolubleen ácidos

Disolución

Fe(OH)3Al(OH)3

Ca2+ Mg2+

Fe(OH)3AlO2

-

(oxina)CaC2O4 Mg2+

Secado a 100ºC

HCl/Sequedad

NH3/NH4Cl

NaOH (NH4)2C2O4

Determinación rápida en alícuotas de:Ca2+ (AEGT), Fe3+ (reductimetría), Al3+ (AEDT)

Cemento

Humedad


Disolución

Fe(OH)3Al(OH)3

Ca2+ Mg2+

Fe(OH)3AlO2

-

(oxina)CaC2O4 Mg2+

Secado a 100ºC

HCl/Sequedad

NH3/NH4Cl

NaOH (NH4)2C2O4

Determinación rápida en alícuotas de:Ca2+ (AEGT), Fe3+ (reductimetría), Al3+ (AEDT)

ESQUEMA GENERAL PARA EL ANÁLISIS DE CEMENTOSESQUEMA GENERAL PARA EL ANÁLISIS DE CEMENTOS

Determinación de Aluminio con AEDTDeterminación de Aluminio con AEDTAdición de un exceso conocido de AEDT Adición de un exceso conocido de AEDT que compleja al Alque compleja al Al3+3+ , Ca , Ca2+2+ y Fe y Fe3+3+ Valoración del exceso de AEDT con Valoración del exceso de AEDT con disolución patrón de Zndisolución patrón de Zn2+2+ empleando naranja empleando naranja de xilenol como indicador (el reactivo libre de xilenol como indicador (el reactivo libre tiene color amarillo a pH<7 y color violeta a tiene color amarillo a pH<7 y color violeta a pH>7 mientras que el complejo con el metal pH>7 mientras que el complejo con el metal tiene color rojo).tiene color rojo). Liberación del AEDT ligado al AlLiberación del AEDT ligado al Al3+3+ añadiendo NaF y valoración con Znañadiendo NaF y valoración con Zn2+2+ y y naranja de xilenol del AEDT liberado (el naranja de xilenol del AEDT liberado (el

FeFe3+3+ no se libera con F no se libera con F- - )) Determinación de Calcio con AEGT Determinación de Calcio con AEGT

Valoración con AEGT Valoración con AEGT (ácido etilenglicol (ácido etilenglicol bis(bis(aminoetiléter)-NN-tetraacético) del Caaminoetiléter)-NN-tetraacético) del Ca2+2+ (pK(pKdd 10,7) en presencia de Mg 10,7) en presencia de Mg2+2+ (pK (pKdd 5,4) 5,4)

complejando el Fecomplejando el Fe3+3+ y el Al y el Al3+3+ con ácido con ácido tartárico y trietanolamina y empleando tartárico y trietanolamina y empleando murexida como indicador.murexida como indicador.

Determinación de Aluminio con AEDTDeterminación de Aluminio con AEDTAdición de un exceso conocido de AEDT Adición de un exceso conocido de AEDT que compleja al Alque compleja al Al3+3+ , Ca , Ca2+2+ y Fe y Fe3+3+ Valoración del exceso de AEDT con Valoración del exceso de AEDT con disolución patrón de Zndisolución patrón de Zn2+2+ empleando naranja empleando naranja de xilenol como indicador (el reactivo libre de xilenol como indicador (el reactivo libre tiene color amarillo a pH<7 y color violeta a tiene color amarillo a pH<7 y color violeta a pH>7 mientras que el complejo con el metal pH>7 mientras que el complejo con el metal tiene color rojo).tiene color rojo). Liberación del AEDT ligado al AlLiberación del AEDT ligado al Al3+3+ añadiendo NaF y valoración con Znañadiendo NaF y valoración con Zn2+2+ y y naranja de xilenol del AEDT liberado (el naranja de xilenol del AEDT liberado (el

FeFe3+3+ no se libera con F no se libera con F- - )) Determinación de Calcio con AEGT Determinación de Calcio con AEGT

Valoración con AEGT Valoración con AEGT (ácido etilenglicol (ácido etilenglicol bis(bis(aminoetiléter)-NN-tetraacético) del Caaminoetiléter)-NN-tetraacético) del Ca2+2+ (pK(pKdd 10,7) en presencia de Mg 10,7) en presencia de Mg2+2+ (pK (pKdd 5,4) 5,4)

complejando el Fecomplejando el Fe3+3+ y el Al y el Al3+3+ con ácido con ácido tartárico y trietanolamina y empleando tartárico y trietanolamina y empleando murexida como indicador.murexida como indicador.

Otras determinaciones secundarias : MgO, NaOtras determinaciones secundarias : MgO, Na22O, KO, K22O y SOO y SO33

Determinación de MgODeterminación de MgO La muestra se pone en disolución con HF-HCl .La muestra se pone en disolución con HF-HCl . Se separan el AlSe separan el Al3+3+, Fe, Fe3+3+, Mn, Mn2+2+ y Ca y Ca2+2+.. Se valora a pH 10 el MgSe valora a pH 10 el Mg2+2+ con AHEDT (ácido N- con AHEDT (ácido N-hidroxietiletilenodiamino-triacético) empleando negro de ericromo T hidroxietiletilenodiamino-triacético) empleando negro de ericromo T como indicador y detección espectrofotométrica (el indicador cambia del como indicador y detección espectrofotométrica (el indicador cambia del violeta al azul).violeta al azul).

Determinación de NaDeterminación de Na22O y KO y K22OO La muestra se pone en disolución con HF-HCl .La muestra se pone en disolución con HF-HCl . Se determinan por fotometría de llama.Se determinan por fotometría de llama.

Determinación de SODeterminación de SO33

Método de rutina: Puesta en disolución con HCl y precipitación del Método de rutina: Puesta en disolución con HCl y precipitación del sulfato como BaSOsulfato como BaSO44 con BaCl con BaCl22..

Método gravimétrico: Fusión alcalina oxidante (NaMétodo gravimétrico: Fusión alcalina oxidante (Na22OO2 2 + Na+ Na22COCO33) en ) en

crisol de níquel, extracción con HCl (separación de la sílice), separación crisol de níquel, extracción con HCl (separación de la sílice), separación de Fede Fe3+3+ y Al y Al3+3+ como hidróxidos y Ca como hidróxidos y Ca2+2+ como CaC como CaC22OO44 y finalmente y finalmente

precipitación del sulfato como BaSOprecipitación del sulfato como BaSO44 con BaCl con BaCl22. .

Otras determinaciones secundarias : MgO, NaOtras determinaciones secundarias : MgO, Na22O, KO, K22O y SOO y SO33

Determinación de MgODeterminación de MgO La muestra se pone en disolución con HF-HCl .La muestra se pone en disolución con HF-HCl . Se separan el AlSe separan el Al3+3+, Fe, Fe3+3+, Mn, Mn2+2+ y Ca y Ca2+2+.. Se valora a pH 10 el MgSe valora a pH 10 el Mg2+2+ con AHEDT (ácido N- con AHEDT (ácido N-hidroxietiletilenodiamino-triacético) empleando negro de ericromo T hidroxietiletilenodiamino-triacético) empleando negro de ericromo T como indicador y detección espectrofotométrica (el indicador cambia del como indicador y detección espectrofotométrica (el indicador cambia del violeta al azul).violeta al azul).

Determinación de NaDeterminación de Na22O y KO y K22OO La muestra se pone en disolución con HF-HCl .La muestra se pone en disolución con HF-HCl . Se determinan por fotometría de llama.Se determinan por fotometría de llama.

Determinación de SODeterminación de SO33

Método de rutina: Puesta en disolución con HCl y precipitación del Método de rutina: Puesta en disolución con HCl y precipitación del sulfato como BaSOsulfato como BaSO44 con BaCl con BaCl22..

Método gravimétrico: Fusión alcalina oxidante (NaMétodo gravimétrico: Fusión alcalina oxidante (Na22OO2 2 + Na+ Na22COCO33) en ) en

crisol de níquel, extracción con HCl (separación de la sílice), separación crisol de níquel, extracción con HCl (separación de la sílice), separación de Fede Fe3+3+ y Al y Al3+3+ como hidróxidos y Ca como hidróxidos y Ca2+2+ como CaC como CaC22OO44 y finalmente y finalmente

precipitación del sulfato como BaSOprecipitación del sulfato como BaSO44 con BaCl con BaCl22. .

ESQUEMA GENERAL PARA EL ANÁLISIS DE CEMENTOSESQUEMA GENERAL PARA EL ANÁLISIS DE CEMENTOS

Cemento

Humedad


Disolución(AAS)

Secado a 100ºC

HCl/Sequedad

Cemento

Humedad


Disolución(AAS)

Secado a 100ºC

HCl/Sequedad

Análisis de cementos por AASAnálisis de cementos por AASManganeso: Aire-acetileno.Manganeso: Aire-acetileno. Sodio y potasio: Fotometría (CsCl como Sodio y potasio: Fotometría (CsCl como supresor de la ionización). supresor de la ionización). Hierro: Aire-acetileno.Hierro: Aire-acetileno. Aluminio: Nitroso-acetileno.Aluminio: Nitroso-acetileno. Calcio y magnesio: Aire-acetileno. Calcio y magnesio: Aire-acetileno. Interfieren sulfatos, fosfatos, aluminio, Interfieren sulfatos, fosfatos, aluminio, silicio. silicio.

Cemento

Humedad

Disolución(ICP- AES)

Secado a 100ºC

HF + Agua Regia(Bomba PTFE)Ácido bórico

Cemento

Humedad

Disolución(ICP- AES)

Secado a 100ºC

HF + Agua Regia(Bomba PTFE)Ácido bórico

Fluorescencia de Rayos X

CementoCemento patrón

con matriz similar

Prensado con metaborato de litio

Análisis de cementos por ICPAnálisis de cementos por ICPMedición en la misma Medición en la misma disolución de Si (sistema disolución de Si (sistema purgado), Ti, Al, Fe, Mg, Ca, Na purgado), Ti, Al, Fe, Mg, Ca, Na y K.y K. La calibración se hace con La calibración se hace con cementos patrón.cementos patrón. El calcio interfiere sobre las El calcio interfiere sobre las líneas de emisión más intensas líneas de emisión más intensas del aluminio.del aluminio.

Análisis de cementos por Análisis de cementos por Fluorescencia de Rayos XFluorescencia de Rayos X

AASAAS

ICPICP

OTROS METODOS DE ANÁLISIS DE CEMENTOSOTROS METODOS DE ANÁLISIS DE CEMENTOS

LOS SILICATOSLOS SILICATOSLa mayoría de los minerales presentes en el suelo son La mayoría de los minerales presentes en el suelo son silicatossilicatos y constituyen los minerales y constituyen los minerales típicos de la típicos de la arcillaarcilla. Algo similar ocurre en las rocas, ya que más del 90 % de las que constituyen . Algo similar ocurre en las rocas, ya que más del 90 % de las que constituyen la corteza terrestre son silicatos. la corteza terrestre son silicatos.

CLASIFICACIONCLASIFICACIONTodos los silicatos presentan un edificio cristalino constituido por tetraedros en cuyo centro Todos los silicatos presentan un edificio cristalino constituido por tetraedros en cuyo centro figura un silicio y cuyos vértices está ocupados por oxígeno y según al grupo que pertenezcan, figura un silicio y cuyos vértices está ocupados por oxígeno y según al grupo que pertenezcan, estos tetraedros pueden permanecer aislados o agruparse de diferentes modosestos tetraedros pueden permanecer aislados o agruparse de diferentes modos

Ortosilicatos. Ortosilicatos. Están constituidos por tetraedros aislados y enlazados por diferentes Están constituidos por tetraedros aislados y enlazados por diferentes cationes.cationes. Sorosilicatos y Ciclosilicatos. Sorosilicatos y Ciclosilicatos. Los primeros están formados por grupos de dos tetraedros Los primeros están formados por grupos de dos tetraedros que comparten uno de sus vértices y los segundos por grupos de tres, cuatro o seis tetraedros que comparten uno de sus vértices y los segundos por grupos de tres, cuatro o seis tetraedros que comparten dos de sus vértices. Estos grupos se unen por medio de cationes.que comparten dos de sus vértices. Estos grupos se unen por medio de cationes. Inosilicatos. Inosilicatos. Su estructura está constituida por largas cadenas de tetraedros enlazadas entre Su estructura está constituida por largas cadenas de tetraedros enlazadas entre sí por diferentes cationes entre los que predominan el hierro ferroso y el magnesio.sí por diferentes cationes entre los que predominan el hierro ferroso y el magnesio. Tectosilicatos. Tectosilicatos. La estructura general está formada por una red de tetraedros que comparten La estructura general está formada por una red de tetraedros que comparten todos sus vértices, creando un edificio tridimensional. La estructura así definida corresponde todos sus vértices, creando un edificio tridimensional. La estructura así definida corresponde al cuarzo y es eléctricamente neutra. Cuando se presentan sustituciones de silicio por al cuarzo y es eléctricamente neutra. Cuando se presentan sustituciones de silicio por aluminio en un 25 % de las posiciones, se crea un déficit de carga positiva que es aluminio en un 25 % de las posiciones, se crea un déficit de carga positiva que es compensada por elementos alcalinos. Nace así el grupo de los feldespatos alcalinoscompensada por elementos alcalinos. Nace así el grupo de los feldespatos alcalinos FFilosilicatos. ilosilicatos. A este grupo pertenecen los minerales de la A este grupo pertenecen los minerales de la arcillaarcilla, en su mayoría minerales , en su mayoría minerales secundarios formados en el suelo. Son pues los constituyentes esenciales del complejo de secundarios formados en el suelo. Son pues los constituyentes esenciales del complejo de alteración y solo las micas aparecen como minerales primarios; salvo en las rocas alteración y solo las micas aparecen como minerales primarios; salvo en las rocas sedimentarias, ricas en arcilla, en la que pueden aparecer la totalidad del grupo.sedimentarias, ricas en arcilla, en la que pueden aparecer la totalidad del grupo.

LOS SILICATOSLOS SILICATOSLa mayoría de los minerales presentes en el suelo son La mayoría de los minerales presentes en el suelo son silicatossilicatos y constituyen los minerales y constituyen los minerales típicos de la típicos de la arcillaarcilla. Algo similar ocurre en las rocas, ya que más del 90 % de las que constituyen . Algo similar ocurre en las rocas, ya que más del 90 % de las que constituyen la corteza terrestre son silicatos. la corteza terrestre son silicatos.

CLASIFICACIONCLASIFICACIONTodos los silicatos presentan un edificio cristalino constituido por tetraedros en cuyo centro Todos los silicatos presentan un edificio cristalino constituido por tetraedros en cuyo centro figura un silicio y cuyos vértices está ocupados por oxígeno y según al grupo que pertenezcan, figura un silicio y cuyos vértices está ocupados por oxígeno y según al grupo que pertenezcan, estos tetraedros pueden permanecer aislados o agruparse de diferentes modosestos tetraedros pueden permanecer aislados o agruparse de diferentes modos

Ortosilicatos. Ortosilicatos. Están constituidos por tetraedros aislados y enlazados por diferentes Están constituidos por tetraedros aislados y enlazados por diferentes cationes.cationes. Sorosilicatos y Ciclosilicatos. Sorosilicatos y Ciclosilicatos. Los primeros están formados por grupos de dos tetraedros Los primeros están formados por grupos de dos tetraedros que comparten uno de sus vértices y los segundos por grupos de tres, cuatro o seis tetraedros que comparten uno de sus vértices y los segundos por grupos de tres, cuatro o seis tetraedros que comparten dos de sus vértices. Estos grupos se unen por medio de cationes.que comparten dos de sus vértices. Estos grupos se unen por medio de cationes. Inosilicatos. Inosilicatos. Su estructura está constituida por largas cadenas de tetraedros enlazadas entre Su estructura está constituida por largas cadenas de tetraedros enlazadas entre sí por diferentes cationes entre los que predominan el hierro ferroso y el magnesio.sí por diferentes cationes entre los que predominan el hierro ferroso y el magnesio. Tectosilicatos. Tectosilicatos. La estructura general está formada por una red de tetraedros que comparten La estructura general está formada por una red de tetraedros que comparten todos sus vértices, creando un edificio tridimensional. La estructura así definida corresponde todos sus vértices, creando un edificio tridimensional. La estructura así definida corresponde al cuarzo y es eléctricamente neutra. Cuando se presentan sustituciones de silicio por al cuarzo y es eléctricamente neutra. Cuando se presentan sustituciones de silicio por aluminio en un 25 % de las posiciones, se crea un déficit de carga positiva que es aluminio en un 25 % de las posiciones, se crea un déficit de carga positiva que es compensada por elementos alcalinos. Nace así el grupo de los feldespatos alcalinoscompensada por elementos alcalinos. Nace así el grupo de los feldespatos alcalinos FFilosilicatos. ilosilicatos. A este grupo pertenecen los minerales de la A este grupo pertenecen los minerales de la arcillaarcilla, en su mayoría minerales , en su mayoría minerales secundarios formados en el suelo. Son pues los constituyentes esenciales del complejo de secundarios formados en el suelo. Son pues los constituyentes esenciales del complejo de alteración y solo las micas aparecen como minerales primarios; salvo en las rocas alteración y solo las micas aparecen como minerales primarios; salvo en las rocas sedimentarias, ricas en arcilla, en la que pueden aparecer la totalidad del grupo.sedimentarias, ricas en arcilla, en la que pueden aparecer la totalidad del grupo.

MATERIALES SILICEOS : TIPOS Y PROPIEDADESMATERIALES SILICEOS : TIPOS Y PROPIEDADES

ESQUEMA GENERAL PARA ANÁLISIS DE MATERIALES SILÍCEOSESQUEMA GENERAL PARA ANÁLISIS DE MATERIALES SILÍCEOS

ESQUEMA GENERALESQUEMA GENERAL Cualquier material silíceo o roca silícea contiene unos 30 constituyentes, Cualquier material silíceo o roca silícea contiene unos 30 constituyentes, de los cuales algunos como los metales alcalinos, el agua total o la humedad de los cuales algunos como los metales alcalinos, el agua total o la humedad y el Fe(II) se suelen determinar en porciones separadas, y en algunos casos y el Fe(II) se suelen determinar en porciones separadas, y en algunos casos también Mn, Ti, Fe total y P.también Mn, Ti, Fe total y P.

ESQUEMA GENERALESQUEMA GENERAL Cualquier material silíceo o roca silícea contiene unos 30 constituyentes, Cualquier material silíceo o roca silícea contiene unos 30 constituyentes, de los cuales algunos como los metales alcalinos, el agua total o la humedad de los cuales algunos como los metales alcalinos, el agua total o la humedad y el Fe(II) se suelen determinar en porciones separadas, y en algunos casos y el Fe(II) se suelen determinar en porciones separadas, y en algunos casos también Mn, Ti, Fe total y P.también Mn, Ti, Fe total y P.

11

33

44

1.-1.- Disgregar con Na Disgregar con Na22COCO33, ,

acidificar con HCl y llevar a acidificar con HCl y llevar a sequedadsequedad2.-2.- Precipitar con NH Precipitar con NH44OHOH

3.-3.- Precipitar con oxalato Precipitar con oxalato4.-4.- Precipitar con fosfato Precipitar con fosfato

1.-1.- Disgregar con Na Disgregar con Na22COCO33, ,

acidificar con HCl y llevar a acidificar con HCl y llevar a sequedadsequedad2.-2.- Precipitar con NH Precipitar con NH44OHOH

3.-3.- Precipitar con oxalato Precipitar con oxalato4.-4.- Precipitar con fosfato Precipitar con fosfato

ResiduoResiduo (SiO(SiO22) ) ResiduoResiduo (SiO(SiO22) )

DisoluciónDisoluciónDisoluciónDisolución22

RR22OO33RR22OO33

MnOMnOMnOMnO

POPO443-3-POPO443-3-

MgOMgOMgOMgO

DisoluciónDisoluciónDisoluciónDisoluciónOxalatos Oxalatos Ca y SrCa y Sr

Oxalatos Oxalatos Ca y SrCa y Sr

TiOTiO33TiOTiO33

AlAl22OO33AlAl22OO33

PP22OO55PP22OO55

FeFe22OO33FeFe22OO33

CaOCaOCaOCaO

SrOSrOSrOSrO

DisoluciónDisoluciónDisoluciónDisolución

Disgregar con NaDisgregar con Na22COCO33, ,

acidificar con HCl y acidificar con HCl y llevar a sequedadllevar a sequedad

Precipitar Precipitar con NHcon NH44OHOH

Precipitar Precipitar con oxalatocon oxalato

Precipitar Precipitar con fosfatocon fosfato

SILICATO SILICATO SILICATO SILICATO

Descomposición de la muestra y determinación de SiODescomposición de la muestra y determinación de SiO22

Una vez secada la muestra , se pesa 1 g y se mezcla con 3-5 g de NaUna vez secada la muestra , se pesa 1 g y se mezcla con 3-5 g de Na22COCO33

se lleva al horno y se mantiene 30 min a 700 ºC, otros 30 a 1000 ºC y 10 se lleva al horno y se mantiene 30 min a 700 ºC, otros 30 a 1000 ºC y 10 min. a 1200 ºC.min. a 1200 ºC.El producto de la fusión se acidifica con HCl y la disolución se lleva a El producto de la fusión se acidifica con HCl y la disolución se lleva a sequedad , se añade agua y precipita sequedad , se añade agua y precipita SiOSiO2 2 que se filtra, la disolución se que se filtra, la disolución se

evapora de nuevo , se añade agua y se filtra de nuevo y el residuo solido evapora de nuevo , se añade agua y se filtra de nuevo y el residuo solido ((SiOSiO22) se une al anterior () se une al anterior (SiOSiO22). ). La disolución resultante se guarda para obtener en el siguiente paso la La disolución resultante se guarda para obtener en el siguiente paso la mezcla de óxidos mezcla de óxidos RR22OO33..

El peso total de El peso total de SiOSiO2 2 se determina después de que el residuo se ha tratado se determina después de que el residuo se ha tratado

con HF y Hcon HF y H22SOSO44, ya que todo el , ya que todo el SiOSiO22 se evapora comose evapora como SiF SiF4 4 , la diferencia , la diferencia

de peso entre el peso del residuo inicial y el que queda es el contenido en de peso entre el peso del residuo inicial y el que queda es el contenido en SiOSiO22 . .

Precipitación con oxalato y determinación de Ca Precipitación con oxalato y determinación de Ca El Ca se separa del líquido del filtrado , por precipitación como oxalato El Ca se separa del líquido del filtrado , por precipitación como oxalato de calcio, se calcina y se pesa como CaO.de calcio, se calcina y se pesa como CaO. Como el contenido en Sr es mínimo en estos materiales , los posibles Como el contenido en Sr es mínimo en estos materiales , los posibles errores son insignificantes.errores son insignificantes.

Descomposición de la muestra y determinación de SiODescomposición de la muestra y determinación de SiO22

Una vez secada la muestra , se pesa 1 g y se mezcla con 3-5 g de NaUna vez secada la muestra , se pesa 1 g y se mezcla con 3-5 g de Na22COCO33

se lleva al horno y se mantiene 30 min a 700 ºC, otros 30 a 1000 ºC y 10 se lleva al horno y se mantiene 30 min a 700 ºC, otros 30 a 1000 ºC y 10 min. a 1200 ºC.min. a 1200 ºC.El producto de la fusión se acidifica con HCl y la disolución se lleva a El producto de la fusión se acidifica con HCl y la disolución se lleva a sequedad , se añade agua y precipita sequedad , se añade agua y precipita SiOSiO2 2 que se filtra, la disolución se que se filtra, la disolución se

evapora de nuevo , se añade agua y se filtra de nuevo y el residuo solido evapora de nuevo , se añade agua y se filtra de nuevo y el residuo solido ((SiOSiO22) se une al anterior () se une al anterior (SiOSiO22). ). La disolución resultante se guarda para obtener en el siguiente paso la La disolución resultante se guarda para obtener en el siguiente paso la mezcla de óxidos mezcla de óxidos RR22OO33..

El peso total de El peso total de SiOSiO2 2 se determina después de que el residuo se ha tratado se determina después de que el residuo se ha tratado

con HF y Hcon HF y H22SOSO44, ya que todo el , ya que todo el SiOSiO22 se evapora comose evapora como SiF SiF4 4 , la diferencia , la diferencia

de peso entre el peso del residuo inicial y el que queda es el contenido en de peso entre el peso del residuo inicial y el que queda es el contenido en SiOSiO22 . .

Precipitación con oxalato y determinación de Ca Precipitación con oxalato y determinación de Ca El Ca se separa del líquido del filtrado , por precipitación como oxalato El Ca se separa del líquido del filtrado , por precipitación como oxalato de calcio, se calcina y se pesa como CaO.de calcio, se calcina y se pesa como CaO. Como el contenido en Sr es mínimo en estos materiales , los posibles Como el contenido en Sr es mínimo en estos materiales , los posibles errores son insignificantes.errores son insignificantes.


Precipitación y determinación de la mezcla de óxidos RPrecipitación y determinación de la mezcla de óxidos R22OO33

En el filtrado de la precipitación de En el filtrado de la precipitación de SiOSiO22 , al ajustar el pH a 7 con , al ajustar el pH a 7 con

NHNH44OH, precipitan los hidróxidos de elementos mayoritarios como OH, precipitan los hidróxidos de elementos mayoritarios como FeFe, , AlAl, ,

TiTi y y PP (Zr , V , Cr) y de elementos minoritarios como Be , Ga Th , Sc y (Zr , V , Cr) y de elementos minoritarios como Be , Ga Th , Sc y

tierras raras.tierras raras.

Los óxidos totales se determinan gravimétricamente , carbonizando la Los óxidos totales se determinan gravimétricamente , carbonizando la

mezcla a baja temperatura y después a 1200 ºC , obteniendo un residuo que mezcla a baja temperatura y después a 1200 ºC , obteniendo un residuo que

se pesa como mezcla de óxidos u óxidos totales.se pesa como mezcla de óxidos u óxidos totales.

Precipitación con fosfato y determinación de Mg y MnPrecipitación con fosfato y determinación de Mg y Mn

Mg y Mn se precipitan como fosfatos, con fosfato amónico. Mg y Mn se precipitan como fosfatos, con fosfato amónico.

El Mg se determina gravimétricamente, transformándolo, bien en MgO por El Mg se determina gravimétricamente, transformándolo, bien en MgO por

calcinación o a menor temperatura en pirofosfato. calcinación o a menor temperatura en pirofosfato.

El Mn se puede determinar de la misma manera o disolviendo ambos fosfatos El Mn se puede determinar de la misma manera o disolviendo ambos fosfatos

en ácido sulfúrico concentrado y transformando el Mn en MnOen ácido sulfúrico concentrado y transformando el Mn en MnO44--..


MÉTODOS RAPIDOS DE ANÁLISIS DE MATERIALES SILÍCEOSMÉTODOS RAPIDOS DE ANÁLISIS DE MATERIALES SILÍCEOS

1.- Método de Shapiro y Brannock1.- Método de Shapiro y BrannockSe toman dos porciones :Se toman dos porciones : Porción 1 : Porción 1 :

Se funde la muestra con NaOH en un crisol Se funde la muestra con NaOH en un crisol de Níquel. de Níquel. Tras disolver el residuo de la fusión se Tras disolver el residuo de la fusión se determinan SiOdeterminan SiO2 2 y Al. y Al. La SiOLa SiO22 fotométricamente formando el fotométricamente formando el silicomolibdato amónico de color amarillo silicomolibdato amónico de color amarillo El Al fotométricamente con aluminon, El Al fotométricamente con aluminon, alizarina S o con 8-hidroxiquinoleinaalizarina S o con 8-hidroxiquinoleina

Porción 2 : Porción 2 : Se disuelve la muestra evaporando con FH Se disuelve la muestra evaporando con FH + H+ H22SOSO44 (o HClO (o HClO44) . ) . En la disolución resultante se determinan En la disolución resultante se determinan los demás componentes: Fe total con o-los demás componentes: Fe total con o-fenantrolina o fenantrolina o αα--αα´-dipiridilo ; Ti con H´-dipiridilo ; Ti con H22OO22 o o con tirón; Mn como permanganato; P como con tirón; Mn como permanganato; P como fosfomolibdato ; Na y K por fotometría de fosfomolibdato ; Na y K por fotometría de llama y Ca y Mg con AEDTllama y Ca y Mg con AEDT

1.- Método de Shapiro y Brannock1.- Método de Shapiro y BrannockSe toman dos porciones :Se toman dos porciones : Porción 1 : Porción 1 :

Se funde la muestra con NaOH en un crisol Se funde la muestra con NaOH en un crisol de Níquel. de Níquel. Tras disolver el residuo de la fusión se Tras disolver el residuo de la fusión se determinan SiOdeterminan SiO2 2 y Al. y Al. La SiOLa SiO22 fotométricamente formando el fotométricamente formando el silicomolibdato amónico de color amarillo silicomolibdato amónico de color amarillo El Al fotométricamente con aluminon, El Al fotométricamente con aluminon, alizarina S o con 8-hidroxiquinoleinaalizarina S o con 8-hidroxiquinoleina

Porción 2 : Porción 2 : Se disuelve la muestra evaporando con FH Se disuelve la muestra evaporando con FH + H+ H22SOSO44 (o HClO (o HClO44) . ) . En la disolución resultante se determinan En la disolución resultante se determinan los demás componentes: Fe total con o-los demás componentes: Fe total con o-fenantrolina o fenantrolina o αα--αα´-dipiridilo ; Ti con H´-dipiridilo ; Ti con H22OO22 o o con tirón; Mn como permanganato; P como con tirón; Mn como permanganato; P como fosfomolibdato ; Na y K por fotometría de fosfomolibdato ; Na y K por fotometría de llama y Ca y Mg con AEDTllama y Ca y Mg con AEDT

FeFe22OO33 (e) (e)FeFe22OO33 (e) (e)

MnO (e)MnO (e)MnO (e)MnO (e)

22

1 = Fusión con NaOH1 = Fusión con NaOH2 = Disolución con FH + H2 = Disolución con FH + H22SOSO44 (o (o HClOHClO44) )

1 = Fusión con NaOH1 = Fusión con NaOH2 = Disolución con FH + H2 = Disolución con FH + H22SOSO44 (o (o HClOHClO44) )

Los métodos descritos en el esquema general , suelen ser largos y tediosos, por lo que Los métodos descritos en el esquema general , suelen ser largos y tediosos, por lo que están descritos algunos métodos , que permiten determinar todos los elementos evitando los están descritos algunos métodos , que permiten determinar todos los elementos evitando los inconvenientes del esquema generalinconvenientes del esquema general

Porción 1Porción 1Porción 1Porción 1

Porción 2Porción 2Porción 2Porción 2

Na, KNa, K22O (f)O (f)Na, KNa, K22O (f)O (f)

Ca,MgO (v)Ca,MgO (v)Ca,MgO (v)Ca,MgO (v)

TiOTiO22 (e) (e)TiOTiO22 (e) (e)

PP22OO55 (e) (e)PP22OO55 (e) (e)

AlAl22OO33 (e) (e)AlAl22OO33 (e) (e)

SiOSiO22 (e) (e)SiOSiO22 (e) (e)

11

2.- Método de Riley ( Saphiro modificado)2.- Método de Riley ( Saphiro modificado) El tratamiento de la muestra es similar al de Saphiro con las siguientes El tratamiento de la muestra es similar al de Saphiro con las siguientes

diferencias:diferencias: En la determinación con AEDT de Ca y Mg , antes de su En la determinación con AEDT de Ca y Mg , antes de su determinación se extraen en cloroformo, con 8-hidroxiquinoleina determinación se extraen en cloroformo, con 8-hidroxiquinoleina todos los iones que puedan interferir.todos los iones que puedan interferir. En la determinación de Na y K por fotometría de llama, se separan a En la determinación de Na y K por fotometría de llama, se separan a través de una resina cambiadora de iones Fe, Al y Titravés de una resina cambiadora de iones Fe, Al y Ti

3.- Método de Ingamells3.- Método de Ingamells Consiste en fundir la muestra con LiBOConsiste en fundir la muestra con LiBO22 y disolver el residuo en HNO y disolver el residuo en HNO33 , ,

en la disolución ácida resultante se determinan : Si, Al, Fe Ti, Mn y P , en la disolución ácida resultante se determinan : Si, Al, Fe Ti, Mn y P , fotométricamente (AA) y Na y K por fotometría de llama (EA)fotométricamente (AA) y Na y K por fotometría de llama (EA)

2.- Método de Riley ( Saphiro modificado)2.- Método de Riley ( Saphiro modificado) El tratamiento de la muestra es similar al de Saphiro con las siguientes El tratamiento de la muestra es similar al de Saphiro con las siguientes

diferencias:diferencias: En la determinación con AEDT de Ca y Mg , antes de su En la determinación con AEDT de Ca y Mg , antes de su determinación se extraen en cloroformo, con 8-hidroxiquinoleina determinación se extraen en cloroformo, con 8-hidroxiquinoleina todos los iones que puedan interferir.todos los iones que puedan interferir. En la determinación de Na y K por fotometría de llama, se separan a En la determinación de Na y K por fotometría de llama, se separan a través de una resina cambiadora de iones Fe, Al y Titravés de una resina cambiadora de iones Fe, Al y Ti

3.- Método de Ingamells3.- Método de Ingamells Consiste en fundir la muestra con LiBOConsiste en fundir la muestra con LiBO22 y disolver el residuo en HNO y disolver el residuo en HNO33 , ,

en la disolución ácida resultante se determinan : Si, Al, Fe Ti, Mn y P , en la disolución ácida resultante se determinan : Si, Al, Fe Ti, Mn y P , fotométricamente (AA) y Na y K por fotometría de llama (EA)fotométricamente (AA) y Na y K por fotometría de llama (EA)

MuestraMuestraMuestraMuestra

ResiduoResiduoResiduoResiduo

LiBOLiBO

22

HNOHNO 33Fusión

Fusión

Si , Al Si , Al Fe , Ti Fe , Ti Mn , P Mn , P Na , KNa , K

Si , Al Si , Al Fe , Ti Fe , Ti Mn , P Mn , P Na , KNa , K


4.- Método de Abbey4.- Método de Abbey En un crisol de grafito se funde de la muestra a 1000 ºC con LiBOEn un crisol de grafito se funde de la muestra a 1000 ºC con LiBO22. . En frio, se añade una mezcla de HF y HBOEn frio, se añade una mezcla de HF y HBO33 y se obtiene la disolución en la y se obtiene la disolución en la que en diferentes porciones se determinan los componentes según el esquema. que en diferentes porciones se determinan los componentes según el esquema. Todos los elementos se determinan por Absorción atómica excepto P y Si , Todos los elementos se determinan por Absorción atómica excepto P y Si , que se determinan por fotometríaque se determinan por fotometría

4.- Método de Abbey4.- Método de Abbey En un crisol de grafito se funde de la muestra a 1000 ºC con LiBOEn un crisol de grafito se funde de la muestra a 1000 ºC con LiBO22. . En frio, se añade una mezcla de HF y HBOEn frio, se añade una mezcla de HF y HBO33 y se obtiene la disolución en la y se obtiene la disolución en la que en diferentes porciones se determinan los componentes según el esquema. que en diferentes porciones se determinan los componentes según el esquema. Todos los elementos se determinan por Absorción atómica excepto P y Si , Todos los elementos se determinan por Absorción atómica excepto P y Si , que se determinan por fotometríaque se determinan por fotometría

Mue

stra

Mue

stra

Mue

stra

Mue

stra

PP

SiSi

AlAlMnMnCrCrNiNi

FeFeMgMgCaCaNaNaKK

BaBaSrSr

TiTi

LiBOLiBO22

HF / HBOHF / HBO33

5 ml5 ml

10 ml10 ml

10 ml10 ml

10 ml10 ml

10 ml10 ml

50 ml50 ml

SrSr

NaNa

Esquemas de AbbeyEsquemas de Abbey


Dis

oluc

ión

Dis

oluc

ión

Dis

oluc

ión

Dis

oluc

ión

PROCEDIMIENTO DE PROCEDIMIENTO DE DESCOMPOSICIÓNDESCOMPOSICIÓN

ELEMENTOS ELEMENTOS DETERMINADOSDETERMINADOS

HF/HNOHF/HNO33/HClO/HClO44 Li , Mg , Zn y FeLi , Mg , Zn y Fe

HF/HNOHF/HNO33/HClO/HClO44 Li , Mg , Ca y NaLi , Mg , Ca y Na

LiBOLiBO22/HF/H/HF/H33BOBO33Si , Al , Fe , Mg , Ca , Si , Al , Fe , Mg , Ca ,

Na y KNa y K

HF/HNOHF/HNO33/HClO/HClO44Ba , Sr , Fe , Mg , Ca , Ba , Sr , Fe , Mg , Ca ,

Na y KNa y K

LiBOLiBO22/HF/H/HF/H33BOBO33

Si , P , Al , Mn , Cr , Ni, Si , P , Al , Mn , Cr , Ni, Fe , Mg , Ca , Na , K , Fe , Mg , Ca , Na , K ,

Ti , Ba y Sr Ti , Ba y Sr