Este documento describe un método para determinar el contenido de sílice en arcillas y similares mediante un procedimiento gravimétrico-volumétrico. El método implica solubilizar la muestra con carbonato de sodio, descomponerla con ácido clorhídrico para obtener sílice, y luego filtrar, secar y calcinar la sílice precipitada para determinar su porcentaje. Adicionalmente, el documento presenta información sobre la clasificación de minerales, propiedades de la sílice y preguntas sobre el método.

1. DETERMINACION DE SÍLICE EN ARCILLAS Y SIMILARES
I. OBJETIVOS
- Describirel procedimientodel ensayoparadeterminarel contenidode sílice
enarcillasy similaresporel métodogravimétrico –volumétrico.
II. Fundamentoteórico
El silicio es un elemento del segundo período, de número atómico 14. Posee un
índice de coordinación constante igual a 4 y forma predominantemente enlaces
covalentes dirigidos en el espacio. Con el oxígeno forma un tetraedro, con los
oxígenossituadosenlosvérticesy el silicioenel centro. Es lo que se conoce como
el tetraedro de silicio-oxígeno.
La Sílice enformade Cuarzoconstituye el mineral másabundante enlanaturaleza,
de cristalización perfecta y de gran pureza. Es el principal constituyente de las
arenas. Los cristales de Cuarzo cambian su estructura cristalina a 573º C
produciendocambiosde volumenlocual afectael productocerámico.Poresodebe
programarse una menorvelocidadde calentamiento entre 500 y 600º C cuando se
efectúa el proceso cerámico para que la pasta que los contiene no sufra rupturas
por esa situación. Las partículas de sílice no presentan plasticidad y por eso son
usadas comúnmente como anti plástico.
Inosilicatos.La sílice también se presenta en forma de cadenas simples o dobles
formadaspor tetraedrosque se unenlateralmente yse conocencomoinosilicatos.
Estos se encuentran predominantemente en rocas ígneas; los principales son los
Piroxenos y los Anfíboles.
Los Piroxenos se presentan en cadenas simples, de extensión infinita con
composición química general R+2
(SiO3 )n, siendo R+2
un catión alcalino, o alcalino
térreo y en ocasiones Fe+3
o Al+3
. Pueden cristalizar en sistemas monoclínicos o
rómbicos.
Sílice La sílice se encuentra en la naturaleza de dos formas:
- Sílice amorfa
- Sílice cristalina
Las variedades amorfas de la sílice (calcedonia, ópalo) están formadas por
tetraedros de Si-O dispuestos de forma desordenada en el espacio. La forma
cristalinade lasíliceesaquellaqueestádotadade unaestructuramoleculardefinida
yordenada.Las variedadescristalinasde lasílice son:cuarzo,tridimitaycristobalita.
La encontramostambiénenarenas,areniscas,pedernalesyenrocas magmáticasy
metamórficas como granitos, pegmatitas y cuarcitas.
Sílice Cristalina Sílice amorfa

2. III. MATERIALES Y REACTIVOS:
- Balanza analítica
- Crisol de Pt
- Mortero
- Vaso 600Ml
- Estufa
- Mechero Meker
- Desecador
- Probeta 100mL
- Pinzas
- Vasos 250mL
- Na2CO3 anhidro
- HCl 1:1
IV. TECNICA OPERATIVA
Acciones previas
- Se secó a 110°C aproximadamente 5 gramos de muestra, se molió y tamizó a
malla 100.
Desarrollo del método
Solubilización
- Se pesó 0.5000 gramos de muestra seca a malla 100 en un crisol de platino
tarado, se adicionó y se mezcló íntimamente con Na2CO3 anhidrocuatro veces
el pesode la muestra,yse cubrióla mezclacon dos veces el peso de muestra.
- Se llevóa fusiónlamezcla entre 900 a 1000°C, al iniciose calentósuavemente
y luego intenso hasta fusión durante 30 a 40 minutos.
- Se retiróel crisol en caliente con pinza,se agitó con cuidadoen formacircular,
y se dejó enfriar.
Descomposición
- Se colocó el crisol dentrode unvaso de 600mL y se agregóagua hasta cubrirlo.
- Se cubrió con una luna de reloj el vaso y se calentó a ebullición hasta que se
desprendió el cake. Se obtiene una solución amarilla transparente
Deshidratación de la sílice
- Se agregóde 15a 20mL de HCl (1:1) hastaque laefervescenciadisminuya.Luego
se llevó con cuidado y lentamente la solución a sequedad (100°C, no mayor a
120°C) hasta consistencia de pasta. Se limpió con un mL de HCl concentrado y
con un chorrode aguacaliente se trasladóel precipitadoaotrovaso,luegocon
10mL de HCl concentrado se llevó nuevamente a sequedad la solución.
Lixiviación de sales
- Se agregó 10mL de HCl concentrado al residuo, se dejó en contacto por un
tiempo, se diluyó con 100mL de agua caliente, luego se hirvió por breves
momentos (un hervor).
Filtración
- Se dejó decantar y se filtró la solución en caliente empleando papel filtrode
texturamedia(N°40).Se lavóel precipitadoconaguaaciduladaconHCl (2:100)
encaliente,luegose lavóconaguacaliente de 3a 5 veces(Se guardóel filtrado
para determinar la suma de óxidos)
Calcinación

3. - El precipitadode sílice se secóyse calcinóenun crisol.Se obtuvosílice anhidra
que es higroscópica, por esta razón se enfrió y pasó con las debidas
preocupaciones.
-
V. REPORTE DE LA PRACTICA
a) Ecuaciones químicas en cada una de las etapas del método
- Disgregación:
(Na,Ca)Al(Si,Al)3O8.2H2O + Na2CO3  Na4SiO4 + Ca2SiO4 + CaO + Na2O
- Descomposición:
Na4SiO4 + Ca2SiO4 HCl + CaCO3 SiO2 + CO2 + sales básicas
b) En una tabla muestre de cada etapa del método, las características del
producto: solución y precipitado (color y aspecto)
Solubilización
Descomposición re
c) Expresar el porcentaje de sílice
d) Volumen del filtrado que puede contener óxidos R2O3
VI. CUESTIONARIO
a) Presente la clasificación de los minerales en base a su composición química
De acuerdocon lacomposiciónquímica,losmineralesse dividenenclasessegún el
anióno grupoaniónicodominante,porejemplo,losóxidos,loshaluros,lossulfuros
y los silicatos, entre otros.
Los minerales poseen el mismo anión o grupo aniónico dominante en su
composición, por eso tienen semejanzas familiares y características más clara y
fuertemente marcadas que aquellas que comparten los mineralesque poseen el
mismo catión dominante. Ejemplo de ello son los carbonatos, ya que estos se
parecen más entre sí que los minerales de cobre.
En base a este esquema se tiene la siguiente clasificación:
- Elementos nativos: Son los que se encuentran en la naturaleza en estado
puro,se dividenenmetálicosyno metálicos,yestánconectadosporla clase
de transición de los semimetales.
- Sulfuros: Los sulfuros son muy importantes ya que comprenden la mayoría
de las menas minerales. En esta clase se incluyen los sulfoarseniuros, los
arseniuros y los telururos, los cuales son similares a los sulfuros pero más
raros.
- Sulfosales:Eneste grupo de mineralesel azufre tomael lugardel oxígenoen
los ácidos oxigenados más comunes y más conocidos, como el ácido
carbónico,ácidosulfúricooel ácido fosfórico.Lassulfosalessonimportantes
porque nos pueden indicar cierto número de minerales de azufre diferentes
a los sulfuros.
- Óxidos e hidróxidos: En esta clase se encuentran aquellos compuestos
naturales en los que el oxígeno aparece combinadocon uno o más metales,

4. cuyo aspecto y características son diversos. Los óxidos, por ejemplo, son un
grupode mineralesrelativamenteduros,densosyrefractarios;generalmente
se presentan en forma accesoria en las rocas ígneas y metamórficas, y en
forma de granos dendríticos resistentes en los sedimentos.
- Haluros: Este grupo de minerales está constituido por combinaciones
químicas de metales con los halógenos como el flúor, cloro, bromo y yodo.
Generalmente tienenpocadureza,un pesoespecíficobajoy brillovítreo; su
color puede variarbastante,como enel caso de la fluoritay algunospueden
considerarse de gran importancia económica. Los haluros son los ejemplos
más perfectos del mecanismo de enlace iónico puro.
- Carbonatos, nitratos y boratos: Los carbonatos son aquellos minerales que
están constituidos por la combinación química de un metal con el grupo
aniónico carbonato, por lo que éstos son los más difundidos. Entre sus
características se puede mencionar que poseen dureza media o baja, son
generalmente blancos,perotambiénpuedenpresentarvivoscolores,aveces
son transparentes o translúcidos por lo que son fácilmente localizables en
hermosas cristalizaciones.
- Sulfatos y cromatos: Los mineralesde este grupotienenunadureza inferior
a 3.5,por ejemplo lasespeciesmineralesricasenagua,cuyadurezabajahasta
2. Sus propiedades ópticas resaltan los valores más pequeños de los índices
de doble refracción.
- Volframatos y molibdatos: Se trata de un pequeño grupo de mineralesde
mena que son coloridos e interesantes. El tungsteno (W) tiene un peso
atómico mucho mayor (184) que el molibdeno (96), ambos pertenecen a la
mismafamiliade latablaperiódicay,debidoalacontracciónlantánida,tienen
el mismo radio iónico.
- Fosfatos, arseniatos y vanadatos: Esta clase comprende ungran númerode
minerales de vivos colores que son poco conocidos. Se caracterizan por la
presencia,enel grupoaniónico,de fósforo(fosfatos),arsénico(arseniatos) y
vanadio (vanadatos)
- Silicatos: En la clasificación de los silicatos se encuentran alrededor de una
tercera parte de los minerales conocidos. Son importantes porque muchos
son preciosos como las gemas y otros se explotan industrialmente. Los
silicatos son los materiales cerámicos más importantes y contribuyen de
diversa manera en nuestra civilización y el nivel de vida, por ejemplo los
ladrillos,las piedras, el cementoy el vidrio empleados en la construcción de
losedificiosque se derivande granparte de estosminerales.El conocimiento
de los mismos puede ampliarse ya que sabemos que la Luna y todos los
planetasde nuestrosistemasolartienencortezasrocosasde silicatosyóxidos
muy parecidos a los de nuestro planeta Tierra.
b) En una tabla presente la correspondencia de uso entre: Tipos de fundentes,
clase de crisol y material o muestra a fundirse
c) Describa un método de determinación de sílice
Crisol Tipos de fundente Muestra a fundirse

5. En primer lugar, trabajando con las mismas muestras de silicatosno atacables
por ácidos tratadas, hemos buscado experimentalmente la influencia que
tienen las distintas soluciones de extracción más usuales, considerando las
cuatro variables en acción simultánea y la de otras condiciones de extracción,
que aún no se han empleado. En segundo lugar, hemos considerado cómo
influyen cada una de estas variables aisladamente sobre el paso de sílice a la
solución trabajando con geles de sílice preparados en las mismas condiciones
que lasdel procedimientoanalítico,paraque suscaracterísticasseanlasmismas
que las del gel que se manejaenel análisis.210 Ahora,tratamos solamente de
laprimeraetapa,enlaque analizamosunamuestra de areniscade lasutilizadas
enlasanterioresexperiencias,porqueconel elevadocontenidode sílice deesta
muestra,seráposible ponerde relievemásfácilmentelaspequeñasdiferencias
enlosresultadosque buscamos.Cadaunade lasvariableshasidoestudiadaen
los siguientes intervalos: La temperatura, de 2^C a 90^C. — El volumen de la
solución de 50 mi. a 200 mi. — Las concentraciones de ácido ensayadas han
sido.pH1;C1H(1:10) yCIH (1:1). — El contenidoenClNaprocedentedelC03Na2
disgregante,de7a14 g. Se hanagrupadoen8seriesde ensayocomose reflejan
en la tabla, de modo que las condiciones van de más favorables a menos
favorables. En la tabla I se pueden ver los resultados: Las tres primeras series
corresponden a las condiciones más favorables y varía en ellas tan sólo la
concentracióndel ácido.Laserie 3ha dado losmejoresresultados.Enlasseries
restantes se observa el efecto nocivo de la temperatura y del volumen de la
solución. Del análisis de los resultados de todas estas series se concluye lo
siguiente : Se establece que la temperatura y el volumen a que se lleva a cabo
la extracción es decisiva para la cuantía de la síHce que pasa al filtrado
Platino KHSO4 Se utilizan en diversas disgregaciones especialmente en
acidas, permite alcanzar de 900 a 100°C.
Los carbonatos alcalinos, el bórax, el ácido bórico y los
fluoruros fundidos atacan muy poco al crisol de Pt.
No puede utilizarse en disgregaciones con azufre o en
problemas que contengan o dejen en libertad durante el
proceso P, Si o C libres.
Plata - Útiles para fuciones
con hidróxidos
alcalinos.
- Na2O2
Útiles para fuciones con hidróxidos alcalinos cuyo ataque
resisten por recubrirse sus paredes de una capa de óxido
que las protege
Niquel Exclusivamente en las
disgregaciones
alcalinas incluida la
alcalina fuerte
También se utiliza para la disgregación alcalina simple y
alcalina oxidante aunque en estos casos el crisol sufre
deterioro, son duraderos y de bajo costo.
Inconel KHSO4 y Na2CO3 Noson útilesparadisgregacionesalcalinafuertesni alcalina
oxidante pues se deterioran fuerte
Porcelana y
cuarzo
Usados en las
disgregacionesalcalina
simple, oxidante,
reductoray sulfurante,
KHSO4
Los de porcelana que introducen Al y Si en el problema
presenta la ventaja de su bajo precio y el inconveniente de
su fragilidad.

6. ("segundas sílices") y que las condiciones más favorables para llevar a cabo la
extracciónson:el empleode pequeñovolumende ácido,concentraciónde éste
1:1 y temperatura lo más baja posible. Son desfavorables el empleo de
volúmenes grandes de solución extractora, las temperaturas elevadas y los
ácidos más diluidos, que son, precisamente, las técnicas generalmente
recomendadas. Para ver la influencia de los coloides de signo coníiario,
propuestos por WEISS y SEGER (16), hemos tratado de ver su efecto en la
extracción, a través de los resultados obtenidos, manteniendo todas las
restantesvariablesconstantes.Lamismamuestrade areniscahasidoanalizada
por el método de la gelatina en su forma más representativa y recomendada.
En latablaIIse muestranlosresultadosensusprimerassílices:Comparadoscon
losobtenidosde lamismamuestrade latablaI, serie n^3, se ve que son bajos.
LAVADOAnálogamente aloque ocurre enla extracción,lavar encaliente dará
resultadospordefecto,peroeste aspectoyparaabreviarpreferimosexponerlo
después de haber vistolos resultados que hemos obtenido con geles de síUce
en losque se ve el efectonetode la influenciade cada variable.CALCINACIÓN
DE LA SILICE Sobre este punto,hemoscomprobadolaconclusióndel trabajode
MIEHR (15), enel sentidode que,calcinara menosde 1.150^C da valoresaltos
y, por tanto, un importante error positivo. Igualmente debe emplearse esta
temperaturapara la calcinacióndel residuodel ataque fluorhídricoy sulfúrico,
dada la posible presencia de sulfatos alcalino-térreos.
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 inconvenientes del esquema general.
1.- Método de Shapiro y Brannock
Se toman dos porciones:
 Porción 1 :
 Se funde la muestra con NaOH en
un crisol de Níquel.
 Tras disolver el residuo de la fusión
se determinan SiO2 y Al.
 La SiO2 fotométricamente
formando el silicomolibdato amónico
de color amarillo
 El Al fotométricamente con
aluminon, alizarina S o con 8-
hidroxiquinoleina
 Porción 2 :
 Se disuelve la muestra evaporando
con FH + H2SO4 (o HClO4) .
En la disolución resultante se
determinan los demás componentes: Fe
total con o-fenantrolina o α-α´-dipiridilo ;
Ti con H2O2 o con tirón; Mn como
permanganato; P como fosfomolibdato ;
Na y K por fotometría de llama y Ca y Mg
con AEDT