Las estalactitas cuelgan del techo de las cuevas y crecen hacia abajo, mientras que las estalagmitas se forman desde el suelo de las cuevas y crecen hacia arriba. Ambas se forman a través de la precipitación química de minerales disueltos en el agua de goteo, como el carbonato cálcico, que se deposita gradualmente con el tiempo. Cuando una estalactita y una estalagmita se unen, forman una columna.

1. Un único superfosfato (SSP) fue el primer fertilizante mineral comercial. Fue
gracias a eso que comenzó el desarrollo de una industria nutricional moderna
para las plantas. Hasta hace poco, el SSP era el fertilizante más utilizado.
Publicado: 9-05-2020
Sin embargo, actualmente se encuentran otros fertilizantes de fosfato (como, por ejemplo, Triple
Superfosfato), reemplazando gradualmente al Superfosfato Individual debido a su contenido de
fósforo relativamente bajo. El SSP terminado es un polvo suelto o gránulos de color gris. Sus
componentes principales son fosfato monocálcico (Ca (H 2 PO 4 ) 2 · H 2 O) y sulfato de calcio
(CaSO 4 · 0,5H 2 O). Por supuesto, el superfosfato único también incluye varios aditivos, como
fosfatos de hierro y aluminio, sílice o ácido fosfórico. Todos los tipos de superfosfatos contienen los
mismos componentes, que solo ocurren en diferentes proporciones. Los superfosfatos son los
fertilizantes de fosfato más simples y más utilizados. Se disuelven fácilmente en agua, lo que facilita
la absorción de fósforo por las plantas. Estos tipos de fertilizantes se pueden usar en todo tipo de suelo
y todo tipo de cultivos, así como en prados y pastos, por lo tanto, se llaman fertilizantes universales .
Deben utilizado antes de la siembra, posiblemente en combinación con ventas de potasio, en presencia
de las cuales son las más efectivas. El fósforo es uno de los nutrientes más importantes para las plantas,
y su deficiencia se manifiesta por su rigidez y susceptibilidad a romperse, falta de brillo, también
pueden aparecer decoloraciones rojas en las hojas. Debe recordar que los fertilizantes fosfatados
afectan principalmente la calidad de los cultivos, no su abundancia.
Materias primas necesarias para la producción de SSP

2. Para la producción de superfosfato simple, se utiliza principalmente fosforita y apatita. Las fosforitas
son rocas sedimentarias de origen químico u orgánico, que consiste principalmente en fosfatos
(contienen del 12 al 40 %de P 2 O 5 ). A su vez, las apatitas son minerales de origen principalmente
volcánico. Las fosforitas se forman como resultado de la precipitación de fosfato de calcio del agua
de mar. Los depósitos más grandes de estas rocas se encuentran en América del Norte, Ucrania, Rusia
y Argelia, Túnez y Egipto. En Polonia, las fosforitas se encuentran en las montañas Bardzkie y en las
afueras de las montañas Świętokrzyskie. Desafortunadamente, la explotación de estos depósitos se
suspendió en la década de 1970. La otra materia prima muy importante necesaria para la producción
de superfosfatos es el ácido sulfúrico . Por lo tanto, es mejor si las plantas de ácido sulfúrico y
superfosfato se ubican lo más cerca posible entre sí. Esto permite la dificultad del proceso de transporte
de H 2 SO 4 , que es extremadamente difícil y costoso. Las plantas modernas que producen fertilizantes
de fosfato generalmente se construyen cerca de las instalaciones que producen ácido sulfúrico.
Producción de superfosfato simple
La preparación de SSP por la acción del ácido sulfúrico sobre la fluopatía es un proceso complejo y
de múltiples fases. La reacción tiene lugar principalmente en el área de difusión. La primera etapa es
la preparación de materias primas de fosfato, que consiste en la fragmentación de sus granos a un
tamaño inferior a 0,16 mm. Paralelamente a este proceso, se puede realizar la dilución (hasta
aproximadamente el 68%) y la disminución del ácido sulfúrico. Dependiendo del tipo de materia prima
utilizada, seleccione la temperatura de H 2 SO 4. Típicamente, es aproximadamente 30-40 ° C para roca
de fosfato y aproximadamente 60-70 ° C para apatita. La materia prima de fósforo triturada se
transporta a una báscula y se aspira a una mezclador continuo. A continuación se introduce ácido
sulfúrico . La siguiente etapa para obtener el superfosfato único es la mezcla mecánica de todos los
ingredientes. Ya en este momento, comienza la distribución inicial de fosforita. Después de mezclar,
los contenidos del mezclador se transfieren a una cámara de reacción continua, donde tienen lugar los
procesos de fragmentación y resistencia. En una etapa posterior, el superfosfato se muele y luego se
almacena a una temperatura de aproximadamente 35-40 ° C. La masa preparada "madura" durante
aproximadamente 2-3 semanas y para ese momento se completa las reacciones de descomposición de
fosfato. Durante el ciclo de maduración, el contenido de ácido fosfórico libre en SSP modificado, y la

3. cantidad de P 2 O 5 (que es muy bien absorbida por las plantas) aumenta. Mezclar el superfosfato en el
almacén acelera aún más los procesos. La etapa final es la granulación de superfosfato. Este es un
proceso extremadamente importante debido al hecho de que afecta las propiedades físicas del producto
final. Toda la etapa de granulación tiene lugar en tambores rotativos de granulación. El superfosfato
en polvo se pulveriza para humectarlo, y la rotación del tambor provoca la formación de gránulos de
varios tamaños. El producto preparado, después del secado final, se separa en fracciones con diferentes
tamaños de grano y se empaqueta en bolsas de papel. El contenido de fósforo en el superfosfato simple
suele ser del 16-20%, expresado como P 2 0 5 .
Selección de materiales de construcción para el proceso
de producción de superfosfato.
Para llevar a cabo el proceso de producción de superfosfatos, es importante elegir los materiales de
construcción correctos del dispositivo. Debido al uso de ácido sulfúrico y la presencia de fluoruro de
hidrógeno en los productos finales, la instrumentación detectada en este proceso debe ser resistente a
los ácidos. La producción de superfosfato simple se lleva un cabo en tanques revestidos con plomo,
PVC duro o teflón. Todas las bobinas utilizadas en este proceso están hechas de acero resistente al
ácido o plomo (sin embargo, el plomo ya no se usa en instalaciones modernas). Además, es muy
importante utilizar protección anticorrosión (por ejemplo, goma o faolita) debido al fluoruro de
hidrógeno emitido en el proceso.

4. Diferencias entre estalactitas y
estalagmitas: ¿qué son y cómo se
forman?

5.  Autor de la entrada:Ingeoexpert
 Publicación de la entrada:1 octubre, 2019
 Categoría de la entrada:Geología / Medio Ambiente / Sin categorizar
 Comentarios de la entrada:Sin comentarios
Si alguna vez has visitado una cueva o has visto fotos de alguna, es posible que te hayas
fijado en ciertas estructuras denominadas estalactitas y estalagmitas, formas
verticales que surgen del techo y suelo de las mismas.
Existe cierta confusión entre estos dos tipos de espeleotemas, por lo que a
continuación te explicaremos qué es una estalactita, qué es una estalagmita, cómo se
forman y cuál es la diferencia entre estalactitas y estalagmitas, entre otras
curiosidades. ¡No te quedes con ninguna duda!
Contenido
 Diferencia entre estalactitas y estalagmitas
o ¿Qué es una estalactita?
o ¿Qué es una estalagmita?
 ¿Cómo se forman las estalactitas y las estalagmitas?
 Espeleotemas relacionados con las estalactitas y las estalagmitas
 Las estalactitas y estalagmitas alrededor del mundo
Diferencia entre estalactitas y estalagmitas
Tanto las estalactitas como las estalagmitas son tipos de espeleotemas, es decir, dos
tipos de formaciones producidas por fenómeno llamado precipitación química,
del cual hablaremos más adelante, las cuales se encuentran tras la apertura de una
cueva, gruta o caverna normalmente en relieves kársticos. Se caracterizan
principalmente por su forma conoidal, además de por formarse en cuevas o cavidades.
La diferencia entre estos dos tipos de espeleotemas reside fundamentalmente
en su localización o ubicación. Mientras las estalactitas son formaciones verticales
que parten del techo hacia el suelo, las estalagmitas se forman justo al contrario, del
suelo hacia el techo. Una vez identificada la diferencia fundamental entre ambos tipos
de espeleotemas, lo mejor es definir cada una de las mismas con sus características
propias.
Curso de ensayos con trazadores en el estudio de acuíferos kársticos
¿Qué es una estalactita?
Como bien hemos dicho, las estalactitas son espeleotemas que se originan en el
techo y que continúan “creciendo” de forma descendente hacia el suelo. Son
formaciones rocosas que tienen en el centro un conducto por el que sigue circulando el
agua con minerales, el cual permite que continúen haciéndose cada vez mayores y
permite la formación de estalagmitas.

6. ¿Qué es una estalagmita?
Las estalagmitas son espeleotemas originados en el suelo y que a diferencia de las
estalactitas, se dirigen de forma ascendiente. Además, no tienen el conducto
central como las estalactitas, sino que aumentan de tamaño por los residuos de calcita
o carbonato cálcico. Por lo general, son formas macizas mucho más redondeadas e
irregulares que las estalactitas.
¿Cómo se forman las estalactitas y las estalagmitas?
Las estalactitas y las estalagmitas se forman debido a un proceso denominado
precipitación química. Es decir, que estos espeleotemas se forman gracias a
la precipitación de minerales que se van disolviendo en el agua. Por tanto, cuando
el agua se filtra por las grietas de las rocas, va disolviendo los minerales kársticos de

7. las mismas en agua. Por lo general, este tipo de minerales suelen ser carbonatos, como
la calcita o la dolomía, o bien ciertos sulfatos como el yeso. Posteriormente, en el
momento en el que el agua entra en una cavidad la disolución de los minerales vuelve
a modificarse, convirtiéndolo en un sólido en el interior de la cavidad.
En concreto, cuando se filtra y se disuelve el agua de la lluvia, que es rica en CO2,
se obtiene
bicarbonato cálcico, que es muy soluble en agua. Por tanto, cuando en las cuevas se
filtran gotas de este agua, se produce una reacción por la que el dióxido de
carbono se escapa y precipita el carbonato cálcico, generando así el sedimento
que a lo largo del tiempo se convertirá en lo que conocemos como
estalactitas. En las estalactitas, el agua sigue goteando al filtrarse por el conducto que
tienen en el interior, y por tanto, permite que se formen las estalagmitas. Por este
motivo las estalactitas y las estalagmitas se encuentran generalmente enfrentadas. En
el momento en el que ambos espeleotemas se junten, encontraremos una estructura
denominada columna o pilar.
Se calcula que para que crezcan algo más de dos centímetros y medio se necesitan
entre 4000 y 5000 años, lo que supone un tiempo larguísimo, pero también permite
medir las condiciones atmosféricas y geológicas de hace miles de años.
Espeleotemas relacionados con las estalactitas y las
estalagmitas

8. Hay ciertos tipos de espeleotemas que no son estalagmitas o estalactitas como tal, sino
que son variedades de estas formas o están relacionadas. Aunque existen multitud de
espeleotemas, vamos a hablar sólo de los más principales en este caso concreto.
 Las columnas resultan de la unión de una estalactita y una estalagmita,
dado que su formación se produce por efecto de una estalactita y
generalmente se encuentran una sobre la otra.
 Los estafilitos son estalactitas que se forman gracias al goteo de lava
líquida. Por tanto, dista mucho en lo que se refiere a su formación, ya que no
se forma por la disolución de minerales en agua; sin embargo su forma es
muy similar.
 Los macarrones son estalactitas y estalagmitas de menor tamaño, pero que
con el paso del tiempo puede formar estalactitas o estalagmitas mucho más
grandes, tal y como vemos en algunas cuevas alrededor del mundo.
 Los anemolitos, por su parte, también reciben el nombre de estalactitas
deflectadas. Esto se debe a que no son verticales completamente, sino que
son inclinadas por la acción de las corrientes de aire durante su formación.
 Los discos o platos son espeleotemas formados debido a la acción del agua
que sale por una grieta en la roca. Es entonces cuando el carbonato se va
acumulando en los bordes de dicha grieta, y adquiere la forma característica
que se asemeja a un disco o plato.
 Las estalactitas bulbosas suelen aparecer en zonas sumergidas por agua, y
suelen denominarse piñas. Tienen una forma alargada y una forma bulbar
en el extremo.
 Las ubres son un tipo de estalactitas que, pese a que se desconoce su
formación, pueden haberse creado por la unión de discos y las propias
estalactitas. Por eso, en ocasiones se les da otros nombres como nabos o
remolachas, ya que se asemeja a este tipo de alimentos.
Las estalactitas y estalagmitas alrededor del mundo
Si quieres aprender más sobre las estalactitas y estalagmitas, puedes descubrir
multitud de cuevas con estas impresionantes estructuras a lo largo y ancho del globo.
Sin embargo, no hace falta salir de España para encontrar la mayor estalactita del
mundo. Con 60 metros de alto y 18 metros de diámetro, las Cuevas de Nerja (Málaga)
ostentan un récord guiness de 1994. Por su parte, para ver la estalagmita más grande
del mundo, hay que acudir a la cueva Martín Inferno, en Cuba. Allí, la mayor
estalagmita del mundo mide más de 67 metros de altura.

9. De hecho, es posible crear estalactitas en miniatura en tu propia casa utilizando
únicamente agua y sal para entender el proceso de formación de la misma. ¿Te animas
a crear la tuya?
ZA
4’ 54’’
¿Qué diferencia estalactitas y
estalagmitas?

10. Estalactitas de yeso en la cueva de Lechuguilla, Estados Unidos
Publicidad
Las estalagmitas y las estalagmitas son formaciones minerales que aparecen
en cuevas y cavidades rocosas. La principal diferencia entre ellas es su
localización: las estalactitas aparecen en el techo y las estalagmitas en el
suelo.
A continuación vamos a definir exactamente qué es una estalactita y qué es una
estalagmita para que podamos diferenciarlas claramente, además de explicar
cómo se forman y cómo se relacionan con otros tipos de espeleotemas.
Índice de contenido
 Definición de estalactitas y estalagmitas. ¿Qué son?
 Diferencias entre estalactitas y estalagmitas
 Formación de estalactitas y estalagmitas en las cuevas
 Espeleotemas relacionados con estalactitas y estalagmitas
Definición de estalactitas y estalagmitas. ¿Qué son?

11. Dibujo representativo de una cueva con estalactitas (techo) y estalagmitas
(suelo)
Las estalagmitas y estalactitas se definen como dos tipos
de espeleotemas (formaciones rocosas de cuevas y cavidades) formados
por depósitos minerales secundarios como consecuencia de un proceso
de precipitación química.
Ambos tipos de espeleotemas son acrecencias de forma más o menos conoidal
que van aumentando de tamaño por acumulación de minerales que llegan
disueltos en agua y que vuelven a hacerse sólidos (precipitan) a través de
diversos mecanismos.
Las estalactitas crecen colgando del techo desde arriba hacia abajo, mientras
que las estalagmitas crecen en el suelo desde abajo hacia arriba.
El proceso de formación, que veremos a continuación, es muy similar pero con
una importante diferencia: las estalactitas crecen alrededor de un canal
central por el que se va filtrando el agua con los minerales, mientras que las
estalagmitas se forman por acumulación de residuos minerales, generalmente
por goteo desde el techo de la cueva, ya sea desde una estalactita, grietas o
poros.
En entornos naturales, las estalactitas y las estalagmitas suelen aparecer
en cuevas calizas y están compuestas por depósitos de carbonato cálcico,
aunque se pueden formar por depósitos de otros minerales, por ejemplo yeso y

12. dolomita, y también pueden aparecer en cavidades artificiales, por ejemplo en
galerías mineras.
Diferencias entre estalactitas y estalagmitas
Como se ha mencionado, la principal característica que nos permite diferenciar
estalactitas y estalagmitas es su localización. Las estalactitas en el techo y las
estalagmitas en el suelo. Otras diferencias se resumen en los siguientes puntos:
Publicidad
 Estalactitas: espeleotemas que crecen en el techo desde arriba hacia abajo
alrededor de un conducto central por el que va pasando agua con
minerales disueltos. El canal se puede ver si corta una estalactita. Al crecer
en el techo, suelen ser más alargadas y afiladas que las estalagmitas.
 Estalagmitas: espeleotemas que crecen en el suelo desde abajo hacia
arriba, generalmente por goteo desde una estalactita o desde el techo de la
cueva. Son macizas y no presentan conducto central. Al crecer en el suelo,
suelen ser más gruesas, más redondeadas en los extremos y con formas
más irregulares.
Formación de estalactitas y estalagmitas en las
cuevas
Esquema del
proceso de formación de estalactitas y estalagmitas

13. Tanto las estalagmitas como las estalactitas se forman por la precipitación de
minerales disueltos en agua.
El agua se va filtrando por las rocas del suelo y a su paso va
disolviendo minerales kársticos (solubles en agua), generalmente carbonatos
como la calcita (carbonato cálcico, CaCO3) o la dolomita (carbonato de calcio y
magnesio, [CaMg(CO3)2]) y sulfatos como el yeso (sulfato de calcio hidratado,
CaSO4·2H2O).
Cuando el agua con los minerales disueltos alcanza una cavidad, la capacidad
de disolución del mineral se altera y el mineral precipita (se hace sólido de
nuevo) acumulándose poco a poco.
La modificación de la capacidad de disolución del agua al llegar a la cavidad se
debe a varios factores. Los más importantes son la evaporación y, en el caso de
los carbonatos, la concentración de dióxido de carbono (CO2) en el aire de la
cavidad.
En el aire de las cuevas suele haber una alta concentración de CO2 y parte de él,
aunque muy poco, se disuelve en agua como carbonato compitiendo con los
carbonatos procedentes de los minerales.
Como la solubilidad del CO2 en agua es muy baja y el aire del interior de las
cavernas suele estar cargado de humedad, ambos efectos son muy lentos, lo
que provoca que la formación de las estalactitas y estalagmitas en cavidades
naturales sea un proceso muy lento, en la mayoría de casos cientos o miles de
años.

14. Macarrón, el comienzo de una
posible estalactita
La acumulación de minerales precipitados a lo largo del tiempo da lugar a
diversos espeleotemas, entre ellos las estalagmitas y las estalactitas. Cuando
ocurre en el techo se forman las estalactitas, cuando ocurre en el suelo se
forman las estalagmitas.
En el centro de las estalactitas queda un conducto por el que sigue fluyendo
el agua cargada de minerales, a diferencia de otras formaciones
morfológicamente similares que no tienen este conducto central.
Publicidad
En la punta de las estalactitas el agua va goteando y cayendo al suelo donde
la acumulación de precipitados va formando las estalagmitas. Por eso es muy
frecuente que las estalagmitas y estalactitas estén enfrentadas, una frente a la
otra en el techo y suelo.

15. Demostración de la formación de
estalagmitas y estalactitas en el laboratorio
A medida que las estalactitas y las estalagmitas enfrentadas van creciendo, se
van acercando y pueden llegar unirse y formar los espeleotemas conocidos
como columnas de acrecencia.
Además de que las estalactitas estén en el techo y las estalagmitas en el
suelo, otra diferencia importante entre ambas es que las estalagmitas son
macizas, no tienen conducto central como las estalactitas.
Debido al diferente proceso de formación, las estalactitas suelen ser más
alargadas y puntiagudas mientras que las estalagmitas suelen presentar formas
más redondeadas y más irregulares.
En un corte transversal de estalagmitas y estalactitas es frecuente observar
diversas capas de depósitos minerales. En algunos casos la composición puede
variar de una capa a otra creando bandas de diverso color y textura.
Este cambio entre bandas se debe al contenido de distintas impurezas; por
ejemplo, si queda barro atrapado le dará color marrón o si queda hierro dará
color rojizo.

16. Una estalactita
rota en la que se puede observar el conducto central y las diferentes capas que
la forman.
Espeleotemas relacionados con estalactitas y
estalagmitas

17. Estalactita y estalagmita casi
unidas para formar una columna de acrecencia
Algunos tipos de espeleotemas son variedades de estalagmitas y
estalactitas o están relacionados con ellas de algún modo. Entre estos
espeleotemas podemos encontrar los siguientes:
 Columna de acrecencia: se forman cuando una estalactita y una
estalagmita crecen hasta unirse.
 Estafilito: estas formaciones se pueden describir como estalactitas de lava,
aunque su proceso de formación es por goteo de lava líquida y nada tiene
que ver con la disolución de minerales en agua y su precipitación.
 Macarrones: es el nombre que reciben pequeñas estalactitas y
estalagmitas. Con el tiempo pueden llegar a formar verdaderas
estalagmitas y estalactitas.
 Anemolitos: también llamadas estalactitas deflectadas. Son estalactitas
inclinadas debido probablemente a la presencia de fuertes corrientes de
aire durante su formación.
 Discos o platos: se forma cuando sale agua por una grieta con cierta
presión y el carbonato se va precipitando en los bordes de la grieta
adquiriendo forma de disco.
 Ubres: también conocidas como nabos o remolachas. Se cree que se
forman por la unión de discos y estalactitas.

18.  Estalactitas bulbosas: se conocen también como piñas, son estalactitas
con forma alargada en el cuerpo y forma bulbar en el extremo inferior.
Aparecen cuando parte de la estalactita (la parte bulbar) se forma
sumergida en agua.

Blog
 Industria del aluminio. ¿Cómo se obtiene el aluminio de
alta pureza?
 El aluminio es uno de los elementos más extendidos en la corteza
terrestre: constituye el 7 %de su composición elemental, es el tercer
elemento más abundante después del oxígeno y el silicio. Se obtiene de
la bauxita, o roca sedimentaria, en la que se encuentra principalmente
en forma de óxido.
 Publicado: 9-05-2020


 Este metal se conoce desde hace más de 2000 años y se caracteriza por una amplia aplicación
técnica. Entonces, ¿para qué podemos usarlo? El aluminio se utiliza en la industria
principalmente en forma de aleaciones, lo que mejora sus propiedades de uso. De esta forma
se convierte en un material de construcción universal con una aplicación muy versátil. Entre
las aleaciones de aluminio, se pueden distinguir las aleaciones de fundición y las aleaciones

19. utilizadas para la formación de plásticos. Además del aluminio, en su composición se incluyen
elementos como el cobre, el magnesio, el silicio y el manganeso. Las aleaciones de aluminio
se utilizan, entre otros, en la aviación, la industria química, la industria del automóvil e incluso
en la construcción naval. El aluminio es ampliamente utilizado en la industria también en su
forma pura. De tal forma, se utiliza para la producción de diversos objetos de uso cotidiano,
como espejos, latas de bebidas y alimentos, utensilios de cocina o el conocido papel de
aluminio. También se utiliza para la producción de equipos químicos, cables eléctricos e
incluso explosivos. Para aislar este elemento del mineral de bauxita, es necesario realizar dos
pasos. El primero de ellos es el proceso Bayer, que permite obtener óxido de aluminio del
mineral. Luego, el compuesto se somete a electrólisis, lo que da como resultado la producción
de aluminio de alta pureza.
 ¿De qué está hecho el aluminio?
 El aluminio puro no se encuentra naturalmente en la naturaleza debido a su capacidad de
pasivación. Este fenómeno implica la oxidación del metal en presencia de aire, dando como
resultado una capa protectora pasiva en su superficie. En el caso del aluminio, primero se
recubre con una capa de óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) de unos pocos nm de espesor. Luego,
bajo la influencia de la humedad, la capa exterior sufre una hidrólisis parcial, que además
forma hidróxido, es decir, Al(OH) 3 . El aluminio es parte de varias rocas minerales que se
encuentran en la naturaleza en forma de minerales. Para producir aluminio puro, se utilizan
principalmente minerales arcillosos de bauxita. Aparecen con mayor frecuencia en lugares de
meteorización de rocas de aluminosilicato en un clima cálido y también contienen compuestos
de hierro. Son rocas con un característico color rojo o pardo, que se presentan en dos
variedades: silicatadas y carbonatadas.
 Producción de aluminio de alta pureza.
 El aluminio de alta pureza (más del 99%) se obtiene industrialmente como resultado de dos
procesos consecutivos. En la primera se obtiene óxido de aluminio (proceso Bayer), y en la

20. siguiente etapa se lleva a cabo un proceso de reducción electrolítica (proceso Hall-Héroult),
gracias al cual se obtiene aluminio puro. Debido a la reducción de costos asociados con el
transporte del mineral de bauxita, la mayoría de las plantas de procesamiento se construyen
en las cercanías de las minas.
 El proceso Bayer
 La primera etapa después de la extracción del mineral es lavarlo con agua. De esta manera,
se eliminan la mayoría de las impurezas solubles en agua. Luego se agrega CaO, u óxido de
calcio, a dicha materia prima preparada. A continuación, se tritura utilizando molinos
tubulares especiales hasta que los granos tienen un diámetro muy pequeño, es decir, por
debajo de 300 μm. Es extremadamente importante moler finamente la materia prima, ya que
proporciona una superficie específica de granos suficientemente grande, lo que a su vez se
traduce en un proceso de extracción más eficiente. La siguiente etapa en la producción de
óxido de aluminio es la disolución de granos con una solución acuosa de soda cáustica. En el
Grupo PCC, el hidróxido de sodio se produce por electrólisis de membrana. El producto
obtenido de esta manera se caracteriza por una calidad y pureza inusualmente altas, al mismo
tiempo que cumple con los requisitos de la última edición de la Farmacopea Europea. La
mezcla que contiene granos molidos e hidróxido de sodio se almacena durante varias horas
en reactores especiales llamados autoclaves. Durante el proceso de precipitación, se
mantienen altas presiones y temperaturas elevadas en los reactores. De esta forma, se obtiene
aluminato de sodio, que luego se purifica mediante varios filtros. En el siguiente paso, la
solución purificada de aluminato de sodio se descompone. Como resultado se obtiene lejía
de soda (es una solución acuosa de sosa cáustica) y cristales de hidróxido de aluminio con un
alto grado de pureza. A continuación, el precipitado obtenido por cristalización se filtra y se
lava con agua. A su vez, la lejía de sosa restante se calienta y se recicla para su reutilización
en el proceso. La última etapa de la producción de óxido de aluminio es la calcinación.
Consiste en calentar hidróxido de aluminio a una temperatura superior a los 1000 o
C, lo que
provoca su descomposición en Al 2 O 3 , que se obtiene en forma de polvo blanco puro. El

21. óxido de aluminio así preparado se transporta a los hornos para obtener aluminio metálico en
el proceso de reducción electrolítica.
 Electrólisis de óxido de aluminio
 El siguiente paso para obtener aluminio puro es realizar el proceso de electrólisis mediante el
método de Hall-Héroult. En primer lugar, el Al 2 O 3 obtenido en el proceso Bayer se funde
con criolita y luego se somete a electrolisis a una temperatura no superior a 900°C. El
aluminio líquido así obtenido se separa del electrolito y se extrae de los baños electrolíticos
mediante los llamados sifones de vacío. Luego, la materia prima se envía a un dispositivo de
fundición, donde luego se introduce en hornos calientes en los que se lleva a cabo el proceso
de refinación. Consiste en purificar el aluminio para obtener su máxima pureza. El aluminio
se puede purificar industrialmente usando dos métodos. El primero consiste en fundir
aluminio y pasar cloro por él, gracias a lo cual se ligan las impurezas en forma de cloruros y
se eliminan del proceso. El segundo método implica la reducción electrolítica de aluminio –
aleación de cobre. El producto final obtenido de esta manera se caracteriza por una pureza
muy alta.
 Aluminio: el material del futuro
 El desarrollo de un método para la producción de aluminio puro a partir de bauxita mediante
el proceso Bayer y la electrólisis Hall-Héroult ha ampliado la aplicación de este elemento.
Además, debido a la combinación de alta resistencia y ligereza del aluminio, en algunas
aplicaciones puede reemplazar al acero más costoso. Además, debido a su resistencia a la
intemperie, el aluminio se utiliza para la producción de perfiles para ventanas y puertas. Otra
ventaja es la posibilidad de que pueda reciclarse repetidamente, lo que lo convierte en un
material relativamente respetuoso con el medio ambiente. En resumen, el aluminio es un
material extremadamente versátil, muy utilizado en la industria alimentaria, energética,
química, del transporte, de la construcción, de la automoción y aeroespacial. Debido a sus
numerosas ventajas, el alcance de su uso probablemente aún no se ha agotado y el aluminio
seguirá ganando popularidad en un futuro próximo.

22.  I . ¿ Q U É E S U N A Z E O L I T A ?

UN POLVO BLANCO

 SUPONGA el lector que ha caído en su poder, por azares del destino,
una botella sobre cuya etiqueta está escrito zeolita. Hay dentro un
polvo blanco y fino. Curioso, intenta enterarse del significado de
"zeolita" para saber si el contenido de la botella corresponde a tal
nombre. Ingenuo, cree que basta consultar un libro técnico y
verificar que el polvo cumpla con la definición de zeolita que, por
cierto, también se puede, es más, se debe escribir "ceolita". (Aquí
adoptaremos la ortografía "zeolita" que es la de uso corriente en
México.) Recurre a uno de tantos diccionarios técnicos y encuentra
que:
Las zeolitas [sí, "las zeolitas" pues se trata de una familia de minerales]
son aluminosilicatos hidratados altamente cristalinos que al
deshidratarse desarrollan, en el cristal ideal, una estructura porosa con
diámetros de poro mínimos o sea de 3 a 10 angstroms.
[También se dice que] una zeolita es un aluminosilicato cuya estructura
forma cavidades ocupadas por iones grandes y moléculas de agua con
gran libertad de movimiento [ambos] que permiten el intercambio
iónico y la deshidratación reversible.

 Pero, ¿que es un "aluminosilicato"? ¿Qué significa "cristalino" y
"cristal ideal"? ¿De qué estructura se trata? El problema resulta
bastante más complejo de lo esperado y será necesario proceder
ordenadamente y con la ayuda de varios especialistas.
 En este capítulo, juntos, determinaremos lo que es una zeolita. En
efecto, por ahora, sólo nos consta que el polvo de la botella es un
material sólido*. Suponemos que debe presentar propiedades
fisicoquímicas peculiares que justifiquen el apelativo de zeolita, así
que un análisis fisicoquímico debe resolver el problema.
EN EL
LABORATORIO
DE ANÁLISIS

23. 
 El jefe del laboratorio nos propone determinar la composición de
la muestra y su estructura cristalográfica. En efecto, nos explica,
que no sólo es importante determinar si la muestra está constituida
por átomos de aluminio, silicio, sodio, hidrógeno y oxígeno que,
dicho entre paréntesis, son los elementos* presentes en algunas
zeolitas, sino que hay que saber cómo se relacionan, cómo están
distribuidos en el espacio, pues dependiendo de la forma en que
los átomos se ordenen, o sea de la estructura, se obtienen
compuestos* diferentes.

 Figura 1. Átomos de carbono en el grafito (a) y en el diamante (b).

 Figura 2. Átomos de cinc (•) y de azufre (o) en la esferalita.
 Por ejemplo, el grafito y el diamante tienen una composición
elemental idéntica. Ambos están constituidos solamente por
átomos de carbono. La diferencia entre uno y otro estriba en que

24. los átomos de carbono están ordenados de manera distinta (Figura
1). En este diagrama se representa a los átomos de carbono
mediante círculos y se destaca la geometría mediante líneas.
 Estos arreglos (o celdas unitarias)* se repiten infinitamente y son
característicos de cada compuesto. En el caso del diamante, los
átomos se encuentran en las esquinas de un cubo, en el centro de
las caras y en el centro de algunas diagonales. Esta disposición se
reproduce al infinito. El arreglo de los átomos de carbono en el
grafito es en forma de hexágonos, por eso se dice que el
diamante cristaliza en un sistema cúbico pero que el grafito lo hace
en un sistema hexagonal.
 También existe en la naturaleza la situación inversa. Dos
materiales pueden tener la misma estructura cristalográfica pero
estar compuestos por átomos diferentes. Por ejemplo, la esferalita
(o blenda) cristaliza como el diamante pero está constituida por
átomos de cinc (Zn) y de azufre (S) distribuidos como se ilustra
en la figura 2. Queda entonces clara la diferencia entre la
estructura de un material y la identidad de los átomos que lo
constituyen, aunque en los ejemplos anteriores tratamos sólo
estructuras regulares y periódicas en el espacio, o sea
con cristales (dicho de otro modo, en estos materiales, grupos
idénticos de átomos se repiten en el espacio a intervalos iguales).
Como lo que aquí nos interesa es identificar los elementos que
componen a los polvos y determinar los compuestos que los
forman, necesitamos, por lo tanto:
 1) Un análisis elemental para determinar qué átomos componen la
muestra.
 2) Un estudio radiocristalográfico para saber cómo se distribuyen
los átomos en el espacio, o sea de qué compuestos se trata, y
 3) Un estudio por microscopía electrónica para conocer la
homogeneidad del polvo.
 Con estos resultados sabremos si la muestra es una zeolita y de
qué tipo de zeolita se trata (Figura 3).


25.  Figura 3. Análisis de un material sólido en polvo.
RESULTADO
DEL ANÁLISIS
ELEMENTAL

 Una semana después nos entregan la hoja de resultados
correspondiente al análisis elemental en la que se informa que la
muestra está constituida por aluminio (Al), silicio (Si),
sodio (Na), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Además, el experto nos
hace notar que la proporción de la cantidad de átomos de
aluminio (x) respecto a la cantidad de átomos de silicio (y) es:
 x/y = 0.408
 lo cual le permite proponer la siguiente fórmula
química*, determinada experimentalmente:
 Na56Al56Si136O384 * wH2O
 en donde wH2O sólo significa un número variable de moléculas de
agua (H2O). Esta fórmula quiere decir que, en promedio, a 56
átomos de sodio y 56 átomos de aluminio le corresponden 136 de
silicio y 384 de oxígeno. Conocemos entonces la composición
elemental de la muestra, pero nuevamente, ¿es esto una zeolita?
¿Cuál es la fórmula de una zeolita?
 Cuando J.V. Smith, en su artículo "Definición de una zeolita"
publicado en la revista Zeolites (sí, existe una revista internacional
dedicada exclusivamente a las zeolitas), intenta precisar lo que se
debe entender por zeolita propone la fórmula:

Mx/nAlxSiyO2(x+y) • wH2O
 Antes de explicar su significado recordemos que la valencia* es el
número de enlaces moleculares* que un ion* o un átomo entabla
con otros átomos o iones, y que los iones positivos se denominan
cationes y los negativos, aniones. Como son de carga opuesta los
cationes y aniones se atraen mutuamente con gran fuerza.
 En la fórmula propuesta por Smith, M es un catión de valencia n
(en nuestro caso se trataría del sodio cuya valencia es 1, así
que Mx/n
sería Na), "x" es el número de átomos de aluminio, "y"
es el número de átomos de silicio (según el resultado experimental
antes obtenido, en nuestro caso serían 56 y 136 respectivamente)

26. y 2 (x+y) es el número de átomos de oxígeno que en nuestro caso
tendría que ser:

2 (56+136) = 384
 y que es exactamente el número de oxígenos determinados en el
análisis de los polvos.
 Finalmente, como el número de moléculas* de agua es
variable (wH2O) concluimos que la fórmula química de la muestra
es la de una zeolita. Sin embargo, como comprobamos al comparar
el grafito con el diamante y la esferalita, no basta con la fórmula
química para identificar a un compuesto, hay que determinar,
además, que la disposición en el espacio de los grupos de átomos
sea la adecuada. Por lo tanto, necesitamos los resultados del
análisis radiocristalográfico y del estudio por microscopía
electrónica.
DISCUSIÓN CON
EL CRISTALÓGRAFO

 El cristalógrafo nos recibe con la noticia de que "el polvo es
cristalino", y para insistir sobre la importancia de su aseveración
compara la regularidad característica de los cristales con el
desorden típico de los gases. En efecto, dice, así como se habla de
un gas ideal se utiliza el concepto de cristal ideal o cristal perfecto.
 Un gas ideal está formado por partículas idénticas infinitamente
pequeñas y no existen fuerzas entre ellas, además, no ocupan
posiciones fijas en el espacio. En un cristal ideal hay grupos
idénticos de átomos de tamaño finito, retenidos por fuerzas
mutuas en posiciones fijas en el espacio, y dichos átomos se
encuentran en reposo. La energía del gas ideal es totalmente
cinética*, la del cristal ideal totalmente potencial.

27. 
 Figura 4. Orden en un cristal (a) y desorden en un gas (b).
 El gas ideal obedece leyes correspondientes a un arreglo al azar de
partículas en movimiento y la geometría no interviene. Por el
contrario, el cristal ideal está sujeto a las leyes geométricas que
rigen un arreglo periódico de partículas en reposo, el azar no se
toma en cuenta, las posiciones de los átomos o moléculas están
perfectamente definidas. Todos los gases se parecen (excepto por
la masa de sus partículas), los cristales ideales presentan una
inmensa variedad de arreglos periódicos, la complejidad o
distorsión del grupo atómico no importa, siempre y cuando se
repita exactamente con periodicidad perfecta. En la figura 4 se
compara el orden de un cristal y un gas constituidos por el mismo
tipo de átomos. La representación es en un plano, así que hay que
imaginársela en el espacio.
 Por lo tanto, como la muestra que estudiamos es cristalina,
estamos en presencia de una estructura regular periódica. "Se
trata de una estructura cúbica", precisa nuestro interlocutor, los
átomos o grupos de átomos ocupan posiciones tales que forman
cubos de lado igual a 24.8 Å (1 Å = 10-10
metros). La estructura es
la de una zeolita faujasita como la de la figura 5. En esta figura,
los átomos de silicio y de aluminio ocupan los vértices. Cada uno
de ellos está rodeado por oxígenos y dichos oxígenos se
encuentran en medio de los segmentos. No hace falta mucha
imaginación para darse cuenta de que este motivo repetido al
infinito genera un sistema de cavidades comunicadas que resulta
en una serie de canales, la simetría cúbica es evidente. La
estructura se basa en un conjunto de cuboctaedros (constituidos
cada uno por 24 tetraedros*).
 La "gran cavidad" tiene un diámetro de 12.5 Å y se tiene acceso a
la "cavidad sodalita" de 6.6 Å de diámetro por las caras
hexagonales*, a través de aberturas de 2.2 Å. Son esas mismas
caras hexagonales las que sirven para unir a los cuboctaedros, la

28. pequeña cavidad de comunicación es el prisma hexagonal. Esta
estructura microscópica origina grandes cristales cúbicos,
fácilmente visibles en el microscopio electrónico de barrido (Figura
6).


 Figura 5. Estructura de una zeolita faujasita. (b) representación
simplificada del cuboctaedro (a), en el que aparecen los átomos de
oxígeno (o) y los de aluminio o silicio (•). Estos cuboctaedros unidos
forman a la zeolita faujasita (c).

29.  En resumen, los polvos de nuestra botella son cristalinos y son una
zeolita. De hecho, se trata de un aluminosilicato (pues están
constituidos por Al, Si, Na y O) hidratado y altamente cristalino (ya
que los grupos de átomos están dispuestos ordenadamente). La
estructura es porosa y los diámetros de poro son mínimos, o sea
de 3 a 10 Å.

 Figura 6. Zeolita faujasita X observada en el microscopio electrónico de
barrido. Los cristales son de 50  aproximadamente. Las particulas
esféricas son de zeolita P.
 El problema inicial está resuelto: la etiqueta de la botella sí
corresponde al contenido. Sin embargo, toda esta investigación
sólo ha servido para picar nuestra curiosidad, y nos preguntamos
ahora: ¿Existen otros tipos de zeolitas? ¿Qué uso se les da? Y
tratándose de minerales lo adecuado es interrogar a un geólogo
pues él debe ser capaz de describir la abundancia de las zeolitas
en la Tierra, clasificarlas y compararlas con otros minerales,
escuchémoslo.
"LAS ZEOLITAS
SON MINERALES",
DICE EL GEÓLOGO

 La existencia de una abrumadora cantidad de silicatos (o sea,
compuestos del silicio) en la corteza terrestre coloca al silicio como
segundo elemento en abundancia sobre la Tierra. Casi todas las
arcillas*, rocas y suelos de la Tierra están compuestos por silicatos
de aluminio, hierro o magnesio. Básicamente están formados por
una unidad estructural tetraédrica integrada por un átomo de
silicio en el centro y cuatro de oxígeno que constituyen el "ion

30. ortosilicato". Es ion porque le faltan cuatro cargas eléctricas para
estar en equilibrio. Tiende por lo tanto a asociarse para compensar
esa carga.

 La complejidad de las estructuras de los silicatos se debe a las muy
variadas formas en que se enlazan los grupos tetraedrales
compartiendo iones oxígeno. De acuerdo con los resultados
experimentales estos tetraedros se unen entre sí compartiendo
oxígenos y forman, dependiendo de su disposición, la gran
variedad de especies minerales conocidas.

 Figura 7. Nesosilicato constituido por la unión de (a) dos tetraedros, (b)
tres tetraedros, (c) cuatro tetraedros o (d) seis tetraedros.
 Los tetraedros pueden agruparse y disponerse en la red cristalina
de modo muy diverso para quedar saturados en cada caso por los
cationes apropiados (iones cargados positivamente) y mantenerse
unidos unos a otros. Dependiendo de los tipos de estructura (o
grupos) de silicatos, se distinguen:
 1) Los ortosilicatos: tetraedros (SiO4)-4
independientes entre sí y
unidos por cationes.

31.  2) Los nesosilicatos: dos, tres o cuatro o seis tetraedros unidos
entre sí (Figura 7).
 3) Las redes en cadena: los tetraedros se disponen en serie, uno
tras otro, o bien enlazados cada uno al siguiente formando una
cadena abierta (infinita). En la red del cristal estas cadenas se unen
entre sí, en forma paralela, mediante cationes. Así se forman
cadenas (SiO3) presentes en minerales como la jadeíta o la
tremolina (Figura 8).
 4) Las redes en cinta (inosilicatos): se forman cintas por unión
simétrica de dos cadenas que se disponen como un objeto y su
imagen reflejada.
 5) Las redes estratificadas: estas estructuras en hojas (o
filosilicatos) se caracterizan por anillos séxtuples de tetraedros
unidos en el plano, unos a continuación de otros (Figura 9). Un
ejemplo típico es la caolinita, en la cual hay Al+3
en sitios
octaedrales.

 Figura 8. Red en cadenas (SiO3)n. En la red cristalina muchas de estas
cadenas se unen a discreción entre sí, en forma paralela, mediante
cationes.

 Figura 9. Red estratificada, anillos séxtuples de tetraedros unidos en el
plano.

32.  6) Las redes en andamiaje: en este tipo de estructura de silicatos
(tectosilicatos), todos los átomos de oxígeno pertenecen
simultáneamente a dos tetraedros; los tetraedros SiO4 forman
redes unidas tridimensionalmente.
 Las zeolitas son tectosilicatos y constituyen el mayor grupo de esta
categoría; constan de un andamiaje de tetraedros SiO4, que es el
esqueleto de la estructura cristalina. Esta estructura es menos
compacta que la de los feldespatos*, por ejemplo. En los huecos
abiertos de la estructura se introducen las moléculas de agua sin
participar en la cohesión de la red; se trata del "agua zeolítica", y
por eso las zeolitas forman espuma al calentarse. A esta propiedad
se debe su nombre: "piedra que hierve"; del griego, zeo: hiervo,
y lithos: piedra.
 En 1896 M.G. Friedel en un artículo del boletín de la sociedad
francesa de mineralogía y cristalografía titulado "Sobre algunas
propiedades nuevas de las zeolitas", comentaba:
Además, y ése es el hecho importante, esta agua no tiene ningún papel
en la estabilidad de la red [cristalina] y se puede eliminar sin que [la
red] se destruya. Su papel químico en la molécula es nulo. Parece
impregnar a la red como a una "esponja". Esto es lo que los
experimentos siguientes me parecen establecer claramente [...]
[Si se deshidrata un cristal grande de chabasita y] se rocía con unas
cuantas gotas de agua, dicho cristal frío rechina y cruje violentamente,
se vuelve polvo por el efecto de la súbita dilatación y la reacción se
acompaña de una emisión de calor considerable, muy notable aun al
tacto, y que se puede poner en evidencia con el termómetro más
rudimentario. No creo que este hecho, muy curioso y fácil de
comprobar, se haya señalado anteriormente. Por otro lado, si el cristal
se expone al aire húmedo, recupera su estado inicial.

 Sabemos que las zeolitas son porosas, verdaderas esponjas, como
dice Friedel, y por lo tanto se impregnan de agua. Es esta
porosidad, usualmente ocupada por moléculas de agua, la que les
confiere a las zeolitas las propiedades notables que iremos
descubriendo. Por ahora digamos que las zeolitas son cristales
tectosilicatos porosos en los cuales la relación entre el número de
átomos de oxígeno (z) y los átomos de aluminio (x) y de
silicio (y) es dos, o sea:
 z/(x+y)=2
 En un inicio, las zeolitas se clasificaron en función de su apariencia
externa, hoy se hace en función de las características estructurales
y de las propiedades fisicoquímicas, aunque la clasificación y
nomenclatura todavía están en proceso de cambio y refinamiento.
En algunos casos es confusa debido a una caracterización
inadecuada de zeolitas previamente bautizadas. Por lo general, los

33. materiales sintéticos equivalentes se describen con su nombre
mineral, por ejemplo, mordenita. Los tipos sintéticos nuevos se
suelen designar con una letra o un grupo de letras que les asigna
el investigador original, por ejemplo: A, X, Y, L, ZSM. Así, los tipos
X y Y están estructural y topológicamente relacionados con una
zeolita mineral y se les menciona a menudo como zeolitas del tipo
faujasita (Cuadro 1).
LAS FAUJASITAS

 Pero volvamos a nuestra investigación. Los polvos que estamos
estudiando aquí son del grupo de las faujasitas según la figura
anterior, ya que su fórmula es la de una zeolita X o Y.
Centrémonos entonces en este grupo. La estructura de la X y la de
la Y son similares: estructura cúbica constituida por celdas
elementales de cerca de 192 tetraedros (Si, Al)O4. Al escribir (Si,
Al)O4 queremos decir que son tetraedros de un silicio o de un
aluminio combinados con cuatro oxígenos. La estructura es
sorprendentemente estable y rígida. De hecho, son las zeolitas
más "huecas" de todas pues cerca del 50% del volumen de los
cristales deshidratados de las zeolitas faujasitas es espacio vacío
(Cuadro 1). Ese espacio es el que se llena de agua cuando la zeolita
se encuentra al aire.
 La composición química de las faujasitas está dada por:
 (M2/n) O •Al2O3 • 4.5 SiO2 •7 H2O
 en donde M es un catión de valencia n, o lo que es lo mismo:

(M59/n) [(A1O2)59 (SiO2)133] 235 H2O
 En esta última fórmula se ponen de relieve los tetraedros AlO2 y
SiO2. Aquí hay 59 átomos de Al para 133 de Si. El número x de
tetraedros con un aluminio en su centro, en las zeolitas X, varía de
96 a 77. En la zeolita Y, x es de alrededor de 76 a 48. Por lo tanto,
la muestra que estamos estudiando es una zeolita Y. Más
convencionalmente se utiliza el parámetro R que es la razón entre
el número de átomos de Si (y) y el número de átomos de Al (x)

R = y/x
 El valor de R varía de 1 a 1.5 si se trata de una zeolita X, pero
oscila entre 1.5 y 3 en la zeolita Y. Recordemos además que los
resultados del análisis elemental indicaron que esta zeolita sólo
contiene sodio además del aluminio, el silicio y el oxígeno. Por
ahora, entendemos cómo a partir de tetraedros de silicio o de

34. aluminio se forma la red de zeolita. La presencia de los aluminios
origina una deficiencia de carga eléctrica local que se traduce
en centros ácidos.* Luego, la capacidad de intercambio iónica será
alta. En las faujasitas, como ya se mencionó, dichos iones pueden
ser Na, K, Ca, etc., y se sitúan en la red de la zeolita, pero ¿dónde
exactamente?

 Figura 10. Localización de los sitios I, II y III en la red de una zeolita
faujasita.
 Si se analiza cuidadosamente la figura 10 se comprobará que hay
varios tipos de cavidades (gran cavidad, cavidad sodalita y prisma
hexagonal) en las cuales se pueden encontrar los sodios. En esta
figura, además de la representación convencional de la zeolita,
hemos incluido una esquematización de la red, en dos
dimensiones, para señalar las posiciones conocidas como sitios.
 Fueron los cristalógrafos los que demostraron que los sodios se
suelen colocar en los sitios I, II y III. Es más, los cationes, con la
deshidratación, se ven obligados a abandonar posiciones en las
que estaban vinculados (coordinados) con moléculas de agua
cercanas a los oxígenos de la red. En promedio, por celda unitaria,
7.5 iones de Na+ se suelen encontrar en el sitio I, 30 Na+ en
el II y alrededor de 20 Na+
en sitios I'. Además, hay que
imaginarse una cierta cantidad de cationes que, con el agua, se
comportan como una solución fuerte y flotan libremente en la red.
 En monocristales de faujasitas tratadas con sales acuosas de
calcio Ca+2 (nótese que las cargas positivas de los iones metálicos
corresponden a las valencias metálicas) y luego deshidratados, se
ha demostrado que los iones calcio prefieren los sitios I a los
sitios II. En esos sitios las cargas positivas de los iones metálicos
quedan balanceados por un número igual de cargas negativas.

35.  En zeolitas Y intercambiadas con lantano, iones La3+
se
encuentran en el sitio I a temperatura ambiente pero se mueven
al sitio II a 700°C. Este efecto además es reversible. Sin embargo,
al contrario de lo que acontece con el agua, los cationes no tienen
la libertad de abandonar los cristales a menos que se les sustituya
por su equivalente electroquímico o por otros cationes, ya que hay
que neutralizar la carga aniónica de la red del aluminosilicato.
Vislumbramos que, debido a la movilidad de los iones y la
posibilidad de intercambiarlos, las zeolitas presentan propiedades
fisicoquímicas prácticas. Por ejemplo, ¿por qué no usarlas como
intercambiadores de iones en el tratamiento de aguas duras, como
veremos más adelante?
 CUADRO 1. Clasificación de algunas zeolitas (de particular interés en
nuestro caso serán las faujasitas y las pentasil).

36. INTERCAMBIO
DE IONES

 Por procedimientos clásicos de intercambio que describiremos en
el siguiente párrafo se pueden sustituir parte de los iones sodio de
las zeolitas faujasitas por cationes de otro tamaño y otra carga.
Ésta es una de las características esenciales de todas las zeolitas.
En efecto, así se consigue modificar considerablemente sus
propiedades y ajustar la zeolita a los usos más diversos.
 El intercambio catiónico se puede efectuar de varios modos:
 1) Intercambio en contacto con una solución salina acuosa
(intercambio hidrotérmico) o con un solvente no acuoso;
 2) Intercambio en contacto con una sal fundida. Por ejemplo, una
zeolita A, originalmente con calcio, se pone en contacto con
nitratos de litio, potasio o rubidio fundidos hacia 350°C;
 3) Intercambio en contacto con un compuesto gaseoso. Por
ejemplo, una zeolita faujasita Y, originalmente en su forma Na, se
pone en contacto con HCl anhidro o NH3, hacia 250°C.
 En general, es el intercambio hidrotérmico el procedimiento más
utilizado en el caso de las zeolitas. Intercambiemos entonces,
según dicho procedimiento, el Na+
de nuestra faujasita por iones
(Ca+2
). Hay que poner en contacto una cierta cantidad de zeolita
faujasita (sodio) con una solución acuosa de una sal de calcio
(como el nitrato de calcio).
 A continuación representamos de modo esquemático la superficie
de una zeolita en forma sódica que se intercambia con iones de
calcio. Explícitamente se muestran los átomos de silicio (Si),
aluminio (Al), oxígeno (O), sodio (Na) y calcio (Ca). Las paredes
de los canales que forman la superficie interna están tapizadas de
iones de oxígeno. Estos canales contienen un arreglo regular de
cationes cuya carga depende de qué tan mala sea la coordinación
local o del efecto de pantalla debido a los iones oxígeno de la red.
Estos canales contienen un arreglo regular de cationes:

37. 
 Un solo calcio es suficiente para equilibrar las cargas de los dos
grupos A1O4. En la estructura real la carga negativa no se localiza
en un solo tetraedro sino que queda distribuida sobre varios
oxígenos, de tal modo que entre seis y doce de ellos están
vinculados con el catión.
 Un caso interesante por sus propiedades ácidas es la obtención de
la zeolita Y en su forma hidrógeno. Este material se obtiene
remplazando los sodios por moléculas de NH4+ que por
calentamiento se descomponen en NH3 y H+:

 Se ha obtenido una zeolita sin cationes metálicos; se le conoce
como decationizada. La localización exacta de los iones H+ en la
estructura no está clara.
 El intercambio de iones en las zeolitas depende de:
 1) La naturaleza de las especies catiónicas, o sea, del catión, de
su carga etc.
 2) La temperatura.
 3) La concentración de las especies catiónicas en solución.

38.  4) Las especies aniónicas asociadas al catión en solución.
 5) El solvente (la mayor parte de los intercambios se efectúan en
solución acuosa, aunque también algo se hace con solventes
orgánicos) y,
 6) Las características estructurales de la zeolita en particular.
 Es bien sabido que los sitios I son los más difíciles de intercambiar
en los prismas hexagonales. El rubidio y el cesio quedan excluidos
debido a su tamaño: son demasiado grandes para pasar a través
de aberturas cuyo diámetro es de 2.2 Å.

 Figura 11. Estructura de una zeolita A.
 Además, el intercambio de cationes en las zeolitas implica
alteraciones drásticas de la estabilidad y el comportamiento
fisicoquímico de la zeolita. Por si fuera poco, el tipo de sitio varía
según se trate de faujasita, mordenita o zeolita L, por ejemplo. El
número total de estos sitios puede exceder, y a menudo excede
por mucho, el número de cationes necesarios para neutralizar la
carga aniónica. Como consecuencia, los cationes y las vacancias
de cationes se distribuyen en la red.
 Una aplicación particularmente interesante de intercambio de
iones se da en la zeolita A, que se parece mucho a la faujasita, en
la que, en vez de unirse las cavidades por canales hexagonales lo
hacen por canales cuadrados (Figura 11). La sustitución de cuatro
iones de sodio en los sitios tipo II de la estructura de la zeolita A,
por dos iones de calcio altera la estructura cristalina de tal forma
que permite la difusión rápida de ciertas moléculas de
hidrocarburos* e impide el paso de otros.
 Claramente, las características de los poros de la zeolita van a ser
de primordial importancia. Es más, dada la regularidad de su
estructura, es posible aprovecharlas para tamizar moléculas,

39. atrapar compuestos o absorber gases. Con el intercambio iónico es
posible alterar el tamaño de los canales por los que circulan las
moléculas; también gracias al intercambio iónico se pueden anclar
metales con propiedades químicas peculiares en algunas de esas
posiciones. Pero nos estamos adelantando ya que estos temas se
tratarán in extenso en el capítulo III.
 GLOSARIO DEL CAPÍTULO I
 sólido. Estado de la materia en el que una sustancia tiene tamaño
y forma bien definidos y sus superficies la separan de toda la
materia que la rodea.
 elemento. Sustancia constituida por una sola clase de átomos.
 compuestos. Los químicos manejan muchas sustancias que no
son elementos. Por el contrario, cada una de ellas está compuesta
de dos o más elementos combinados en tal forma que 1) sólo la
acción química puede separarlos y 2) los elementos que componen
cada sustancia no pueden ser ya identificados por sus propiedades
individuales originales. Tales sustancias reciben el nombre de
compuestos.
 celda unitaria. Las moléculas de un cristal forman un patrón
estructural que al repetirse traslacionalmente en tres dimensiones
forma el cristal. Este patrón estructural, llamado celda unitaria,
está formado por un átomo o una molécula y es el "ladrillo" básico
con el que se construye el cristal.
 fórmula química. Así como un elemento puede ser representado
por su símbolo, también un compuesto puede representarse por
su fórmula, que consiste en los símbolos de los elementos que
constituyen los compuestos, colocados uno a continuación del otro.
Una fórmula no dice tan sólo qué elementos están combinados en
el compuesto sino también cuánto hay de cada uno.
 valencia. La capacidad de combinación de un elemento en un
compuesto se conoce como valencia del elemento.
 enlace molecular. Ligadura química que se produce cuando se
comparten los electrones y se forma una molécula de alguna
sustancia; su naturaleza es esencialmente eléctrica.
 ion. Átomo, o grupo de átomos cargados eléctricamente y cuyas
cargas son el resultado de la ganancia o pérdida de uno o más
electrones molécula.
 molécula. La partícula más pequeña de un elemento o compuesto
que tiene todas las propiedades de ese elemento o compuesto.
 energía cinética. Energía asociada con un cuerpo o masa en
movimiento.
 tetraedro. Poliedro con cuatro caras triangulares.

40.  poliedro. Sólido limitado por todas partes por polígonos planos.
 hexágono. Polígono de 6 lados.
 arcilla. Tierra compuesta de silicato de aluminio hidratado
proveniente sobre todo de feldespatos, ávida de agua,
impermeable y plástica.
 feldespato. Silicato doble de aluminio y de un metal alcalino o
alcalino-férreo, de estructura laminar y de coloración débil.
 ácidos. Los ácidos se pueden definir como soluciones que: 1)
liberan H2 gaseoso cuando reaccionan con algunos metales, 2)
neutralizan los efectos de las soluciones básicas, 3) hacen que el
tornasol vire a su forma roja, 4) tienen sabor agrio.
 bases. En cuanto a sus propiedades, las bases se pueden definir
como soluciones que: 1) reaccionan con soluciones de sales de
metales pesados para formar hidróxidos insolubles (en algunos
casos forman óxidos insolubles), 2) neutralizan los efectos de las
soluciones ácidas, 3) hacen que el tornasol de color rojo vire a
color azul, 4) tienen sabor amargo, 5) se sienten resbalosas al
tacto.
 hidrocarburo. Compuesto que contiene solamente carbono e
hidrógeno.