Zeolita

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Zeolita.

Las Zeolitas o Ceolitas son minerales aluminosilicatos microporosos que destacan por su capacidad de hidratarse y deshidratarse reversiblemente.[1] [2] Hasta octubre 2012 se han identificado 206 tipos de zeolitas según su estructura, de los cuales más de 40 ocurren en la naturaleza; los restantes son sintéticos.[3] [4] La zeolitas naturales ocurren tanto en rocas sedimentarias, como volcánicas y metamórficas.[2]

Suelen ser utilizados y vendidos como adsorbentes comerciales. [1] Ejemplos de sus usos incluyen la refinación del petróleo, la coloración de gases y líquidos y el control de polución.[2] Esto ha hecho que exista una producción comercial de zeolitas artificiales de características particulares.[2]

Etimología[editar]

Andesita con vesículas amigdaloides rellenas con zeolita.

El término zeolita fue acuñado originalmente en 1756 por el mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt, quien observó que al calentar rápidamente stilbita, se producen grandes cantidades de vapor de agua que había sido adsorbida por el material. Con base en esto, llamó zeolita al material, donde el ζέω griego (zeo) significa "hervir" y λίθος (lithos) significa "piedra".[5]

Estructura físico química[editar]

Las zeolitas están compuestas por tetraedros formados por un catión y cuatro átomos de oxígenos, es decir TO4. El catión, T, puede ser silicio (Si), aluminio (Al) o incluso germanio (Ge),[6] aunque el silicio predomina.[7] Al estar interconectados los tetraedros su fórmula es TO2 ya que tetrahedros adyacentes comparten oxígenos.[7] Debido a que el aluminio tiene cargas más bajas que el silicio, la inclusión de aluminio es compensada químicamente por la inclusión de K, Na y Ca o menos frecuentemente por Li, Mg, Sr y Ba. Estos siete cationes, si bien forman parte de las zeolitas, no llegan a formar parte del armazón TO2.[7] Las zeolitas se asemejan en estructura y química a los feldespatos con la diferencia de que las zeolitas tienen cavidades más grandes y que albergan agua generalmente.[2]

Tipos de especies minerales[editar]

Existen varios tipos de zeolita natural, que surgen en las rocas sedimentarias y que se encuentran constituidas por aluminio, silicio, hidrógeno, oxígeno, y un número variable de moléculas de agua. Según la IMA se aceptan como minerales válidos las siguientes zeolitas:[8]

Zeolitas fibrosas (unidades T5O10)
Mineral Familia Strunz
Gonnardita Gismondinas 09.GA.05
Mesolita Natrolitas 09.GA.05
Natrolita Natrolitas 09.GA.05
Paranatrolita Natrolitas 09.GA.05
Escolecita Natrolitas 09.GA.05
Tetranatrolita No determin. 09.GA.05
Thomsonita-Sr Estilbitas 09.GA.10
Thomsonita-Ca Estilbitas 09.GA.10
Kalborsita Cabasitas 09.GA.15
Edingtonita Cabasitas 09.GA.15
Cadenas de anillos de 4 miembros, conectados simples
Mineral Familia Strunz
Amonioleucita Analcimas 09.GB.05
Leucita Analcimas 09.GB.05
Analcima Analcimas 09.GB.05
Hsianghualita Analcimas 09.GB.05
Litosita No determin. 09.GB.05
Polucita Analcimas 09.GB.05
Wairakita Analcimas 09.GB.05
Laumontita Heulanditas 09.GB.10
Yugawaralita Estilbitas 09.GB.15
Roggianita No determin. 09.GB.20
Goosecreekita Gismondinas 09.GB.25
Montesommaíta Heulanditas 09.GB.30
Partheíta No determin. 09.GB.35
Cadenas de anillos de 4 miembros, conectados dobles
Mineral Familia Strunz
Amicita Gismondinas 09.GC.05
Garronita Gismondinas 09.GC.05
Gobbinsita Gismondinas 09.GC.05
Gismondina Gismondinas 09.GC.05
Harmotoma Harmotomas 09.GC.10
Phillipsita-Na Harmotomas 09.GC.10
Phillipsita-Ca Harmotomas 09.GC.10
Phillipsita-K Harmotomas 09.GC.10
Merlinoíta Heulanditas 09.GC.15
Mazzita-Mg Heulanditas 09.GC.20
Mazzita-Na Heulanditas 09.GC.20
Perlialita Natrolitas 09.GC.25
Boggsita Analcimas 09.GC.30
Paulingita-Ca Natrolitas 09.GC.35
Paulingita-K Natrolitas 09.GC.35
Paulingita-Na Natrolitas 09.GC.35
Zeolitas tabulares (cadenas de anillos de 6 miembros)
Mineral Familia Strunz
Gmelinita-Ca Gismondinas 09.GD.05
Gmelinita-K Gismondinas 09.GD.05
Gmelinita-Na Gismondinas 09.GD.05
Cabasita-K Cabasitas 09.GD.10
Cabasita-Ca Cabasitas 09.GD.10
Cabasita-Na Cabasitas 09.GD.10
Herschelita Cabasitas 09.GD.10
Cabasita-Sr Cabasitas 09.GD.10
Willhendersonita Cabasitas 09.GD.10
Levyna-Ca Heulanditas 09.GD.15
Levyna-Na Heulanditas 09.GD.15
Bellbergita Analcimas 09.GD.20
Erionita-Ca Cabasitas 09.GD.20
Erionita-K Cabasitas 09.GD.20
Erionita-Na Cabasitas 09.GD.20
Wenkita No determin. 09.GD.25
Offretita Natrolitas 09.GD.25
Faujasita-Ca Cabasitas 09.GD.30
Faujasita-Mg Cabasitas 09.GD.30
Faujasita-Na Cabasitas 09.GD.30
Maricopaíta Heulanditas 09.GD.35
Mordenita Heulanditas 09.GD.35
Dachiardita-Ca Cabasitas 09.GD.40
Dachiardita-Na Cabasitas 09.GD.40
Epistilbita Cabasitas 09.GD.45
Ferrierita-K Cabasitas 09.GD.50
Ferrierita-Mg Cabasitas 09.GD.50
Ferrierita-Na Cabasitas 09.GD.50
Bikitaíta Analcimas 09.GD.55
Cadenas de tetraedros T5O10
Mineral Familia Strunz
Heulandita-Ba Heulanditas 09.GE.05
Clinoptilolita-Na Heulanditas 09.GE.05
Clinoptilolita-K Heulanditas 09.GE.05
Clinoptilolita-Ca Heulanditas 09.GE.05
Heulandita-Ca Heulanditas 09.GE.05
Heulandita-K Heulanditas 09.GE.05
Heulandita-Na Heulanditas 09.GE.05
Heulandita-Sr Heulanditas 09.GE.05
Estilbita-Ca Estilbitas 09.GE.10
Estilbita-Na Estilbitas 09.GE.10
Barrerita Estilbitas 09.GE.15
Stellerita Estilbitas 09.GE.15
Brewsterita-Ba Analcimas 09.GE.20
Brewsterita-Sr Analcimas 09.GE.20
Otras zeolitas (raras o inclasificadas)
Mineral Familia Strunz
Terranovaita No determin. 09.GF.05
Gottardiíta No determin. 09.GF.10
Lovdarita No determin. 09.GF.15
Gaultita No determin. 09.GF.20
Chiavennita No determin. 09.GF.25
Tschernichita Estilbitas 09.GF.30
Mutinaíta No determin. 09.GF.35
Tschortnerita No determin. 09.GF.40
Tornasita No determin. 09.GF.50
Direnzoíta No determin. 09.GF.55
Cowlesita Cabasitas 09.GG.05
Mountainita No determin. 09.GG.10
Alflarsenita No determin. 09.G

Usos[editar]

Las zeolitas tiene varios usos:

  • La agricultura
  • La acuicultura
  • La alimentación del ganado
  • Como intercambiador iónico
  • Como catalizador en la industria química

Agricultura: se utilizan como fertilizante; permiten que las plantas crezcan más rápido, pues les facilita la fotosíntesis y las hace más frondosas.

Acuicultura: se utiliza como un ablandador de aguas, debido a su capacidad de intercambiar iones, y también se utiliza para hacer engordar más rápido a algunos peces, aunque el exceso puede ser mortal, por lo cual sólo se puede utilizar como un suplemento alimenticio.

Alimentación del ganado: en la actualidad se utiliza como suplemento alimenticio para el ganado, puesto que permite aprovechar más la comida. La zeolita actualmente se utiliza como un suplemento alimenticio para las aves, pues engordan de un 25% a un 29% más con respecto a las que no se les adiciona zeolita; la zeolita que permite esto es la clinoptilolita. La causa de que los animales engorden más es que la zeolita hace que los nutrientes ingeridos queden retenidos por ella: se quedan un tiempo debido a los poros con los que cuenta la zeolita. Esto permite que la zeolita les haga aprovechar mucho más los alimentos.

Intercambio iónico: La mayor parte de los intercambios iónicos se lleva a cabo a través de la solución acuosa, por lo cual se utiliza para ablandar aguas duras residuales.

Esto se logra generando "sitios activos" sobre la superficie de la zeolita (con un tratamiento previo de este material) de modo que al pasar el líquido a través de ella se logre atrapar y reemplazar los iones que se encuentran en la solución por otros que disminuyan las propiedades de dureza, por ejemplo, aunque esto se puede aplicar a un sin fin de procesos de interés. Cada determinado tiempo se requiere un proceso de recuperación de la resina de intercambio (como también se le denomina) de modo que se limpien los iones retenidos y se vuelvan a liberar los respectivos sitios activos.

Catalizador en la industria química: son muy importantes para muchos procesos en petroquímica.

Las zeolitas, debido a sus poros altamente cristalinos, son consideradas como un tamiz molecular, pues sus cavidades son de dimensiones moleculares, de modo que al pasar las aguas duras, las moléculas más grandes se quedan y las más pequeñas siguen su curso, lo cual permite que salga un líquido más limpio, blando y cristalino. Paul Weisz descubrió en 1960 que algunos de estos tamices moleculares presentan selectividad de forma por lo que son altamente específicos para algunas aplicaciones catalíticas.[9]

Pero esta capacidad tamizadora es limitada. Debido al diminuto tamaño de los poros, el agua que ingresa deberá tener una cantidad muy baja de sólidos y de turbiedad; de lo contrario la resina se tupirá rápidamente, haciendo el proceso económicamente inviable.

Su estructura cristalina está formada por tetraedros que se reúnen dando lugar a una red tridimensional, en la que cada átomo de oxígeno es compartido por dos átomos de silicio, formando así parte de los minerales tectosilicatos.

El agua y muchos otros compuestos pasan a través de los poros de la zeolita.

Enlaces externos[editar]

Referencias[editar]

  1. a b W. R. Grace & Co. Enriching Lives, Everywhere. – Zeolite Structure. Grace.com. Retrieved on 2010-12-09.
  2. a b c d e zeolite, Encyclopedia Britannica Academic Edition (en inglés). Consultado el 10 de enero de 2013.
  3. International Zeolite Association, Database of Zeolite Structures
  4. Webmineral Zeolites, Dana Classification
  5. Heterogeneous asymmetric epoxidation of cis-ethyl cinnamte over Jacobsen's catalyst immobilized in inorganic porous materials p. 37 [thesis p. 28], § 2.4.1 Zeolites.
  6. Cheng, Jun; Xu, Ruren; Yang, Guangdi (1991). «Synthesis, structure and characterization of a novel germanium dioxide with occluded tetramethylammonium hydroxide». Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (6):  pp. 1537. doi:10.1039/dt9910001537. ISSN 0300-9246. 
  7. a b c Gottardi, G. y Galli, E. 1985. Natural Zeolites. Springer-Verlag. p. 1.
  8. Coombs D S, Alberti A, Armbruster T, Artioli G, Colella C, Galli E, Grice J D, Liebau F, Mandarino J A, Minato H, Nickel E H, Passaglia E, Peacor D R, Quartieri S, Rinaldi R, Ross M, Sheppard R A, Tillmanns E, Vezzalini G, (1997) "Recommended nomenclature for zeolite minerals: report of the Subcommittee on Zeolites of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names". The Canadian Mineralogist, 35, 1571-1606.
  9. http://eprints.ucm.es/tesis/qui/ucm-t25174.pdf SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y APLICACIONES CATALÍTICAS DE ZEOLITAS BÁSICAS. Tesis de doctorado de José María Gómez Martín. Madrid, 2001. ISBN: 84-669-1825-6. Pág. 15