pH de arcillas

1. INFORME DE PRACTICA # 2
TECNOLOGIA DE CERAMICAS
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Determinación del pH en diferentes tipos de Arcillas
, Ing. Catalina Peñaherrera
Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Químicas
Carrera de Ingeniería Química, Tecnología de Cerámicas
Cuenca-Ecuador
1. OBJETIVOS
- Determinar el pH de diferentes tipos de arcillas: San Marcos,Sinincay, Astillado y Ball Clay.
- Estudiar y comparar el valor del pH de las arcillas analizadas.
- Analizar la influencia del pH en las demás propiedades químicas de las arcillas.
2. MARCO TEORICO
pH en las Arcillas
El pH en las arcillas a menudo puede presentar ciertos inconvenientes o resultar una ventaja para la
elaboración de distintos tipos de cerámicas,según eltipo de arcillas que se esténutilizando, en elcaso
de arcillas absorbentes conservan mucho más humedad, por lo que tienden a ser inusualmente
alcalinas esto se debe a que al retener mayor cantidad de agua esta se disocia y aporta gran cantidad
de iones 𝑂𝐻−, es decir, que tienen un alto pH, así como la presencia de sustancias ácidas en el suelo
como sulfatos, que al disociarse presentan carácter ácido y ocasionan disminución de pH.
Las arcillas comunes tienen reacción ácida con pH que oscila entre 4,5 y 6,5. Arcillas excesivamente
ácidas tenderána flocularse, y se desflocularan con dificultad; mientras que las arcillas excesivamente
alcalinas resultaran fácilmente desfluculables, lo cual es benéfico para barbotinas de colada, pero
haría fofas y poco consistentes a las pastas de torno o de trabajo manual. Muchas veces elagua usada
es la responsable. Adicionando ácidos al agua (como vinagre, ácido acético) se rebaja la alcalinidad
de una arcilla; e incluyendo carbonato de sodio (o silicato), se rebaja la acidez y se eleva la alcalinidad.
Para pastas de porcelanas optimo un pH de 7,5. En las arcillas oscila entre 6 y 8 pH. (Guerrero, 2007)
Cuando se determina el pH de las arcillas debe dedicarse una atención considerable a la preparación
de las muestras. Barker y Truong (B9) han indicado que el pH de la arcilla varía con la relación
arcilla/agua y con la magnitud del tiempo que la arcilla a permanecido en contacto con el agua junto
con la velocidad de agitación de la mezcla. (Singer, 1976)
Influencia del pH en las propiedades según el tipo de Arcilla
Algunas investigaciones sobre los suelos caolínicos (Sridharan et al.,1988), han señalado que los
cationes bi y trivalentes, con bajo valor de pH, favorece la floculación. Viceversa, los cationes
monovalentes (como Na +) mejoran el fenómeno de floculación cuando el valor de pH es más alto.
Para la caolinita, un valor de pH inferior a 5 causa cargas de borde positivo y, por consiguiente,
atracciones entre partículas. En general, bajo valor de pH en las arcillas (más bajo que aquellos que
corresponden al punto isoeléctrico) causan electropositividad, que se entiende por la tendencia de
un átomo o molécula de un elemento a ceder electrones (Bear, 1964). En las mismas investigaciones
la influencia del pH en la carga de partículas y por ende la influencia en la capacidad de intercambio
Catiónico, y si esta propiedad aumenta las arcillas mejorar la capacidad de atraer cationes que pueden
estarpresentesenelsuelo como elSodio y alcombinarse con otros elementos que se pueden encontrar

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en el agua como cloro se puede tener presencia de electrolitos como el cloruro de Sodio afectando a
una de las propiedades mas influyentes que esla plasticidad, la presencia de estoselectrolitos dificulta
su facilidad de manipulación. La influencia de ICC de las arcillas también es perjudicial al dar gran
poder de adsorción a las arcillas de iones que no son deseables como el Aluminio entre otros; debido
a que forman complejos caóticos y estos se pueden considerar como zonas de perturbación tectónica
particularmente intensa en la base de las láminas alóctonas o dentro de las propias láminas. (Gory,
1994), causando disminución de la plasticidad.
Ilustración 1 Relación entre el pH y la capacidad de intercambio catiónico, para algunos iones que son comúnmente
presentes en suelos arcillosos (de Buckman& Brady, 1969).
3. MATERIALES YREACTIVOS:
Materiales - Reactivos Equipos
 4 tipos de Arcillas
o San Marcos
o Astillado
o Sinincay
o Ball Clay.
 Agua Destilada
 Probeta de 20 ml
 Espátula
 Bolsas plásticas
 Vaso de precipitación 100 ml
 Varilla de Vidrio
 Placa de Vidrio (20*20) cm
 Tamiz malla 20 STM
Balanza
Potenciómetro
Tabla #1.- Lista de materiales y reactivos usados en la práctica.
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
El procedimiento seguido para la medición del pH de la arcilla Sinincay es el siguiente:
1. Determinar el contenido de humedad de la materia prima.
2. Pesar 20 g netos de arcilla, pasante del tamíz 20 ASTM.
3. Colocar la arcilla pesada en el centro de una placa de vidrio.

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Ilustración 2 Muestra colocada en la placa de vidrio
4. Medir 20ml de agua destilada.
5. Hacer un hueco en el centro de la muestra de arcilla, poner poco a poco el agua, y
homogenizando bien, hasta obtener una superficie brillosa.
Ilustración 3 Colocación de agua a la arcilla
6. Continuar añadiendo agua hasta que la mezcla no pueda sostenerse en la placa.
7. Pasar la mezcla a un vaso de precipitación, lavar la placa de vidrio con agua destilada y
completar un volumen de 50 ml.
Ilustración 4 Transvasado de la mezcla al vaso
8. Medir el pH utilizando el potenciómetro.

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Ilustración 5 Medición de pH
5. DATOS REGISTRADOS Y CÁLCULOS
El análisis de humedad de la arcilla Sinincay indica que tiene 4.26% de agua. En base a este dato se
procede a calcular el peso en bruto de la arcilla necesaria para el ensayo:
% Humedad = 4.26
% Peso neto = 100 – 4.26 = 95.74%
Esto significa que por cada 100 g de peso bruto 95.74 g corresponde al peso neto para la arcilla
Sinincay. Por lo que la cantidad en peso bruto de arcilla correspondiente a 20 g de peso neto es:
100 g equivale a 95.74 g
X 20 g X=20.89 g de arcilla Sinincay
Se sigue el mismo procedimiento para las 3 arcillas restantes.
6. RESULTADOS YDISCUSIÓN
Los valores tanto de pH y temperatura que el potenciómetro proporciona están tabulados en la tabla
2.
Arcilla pH Temperatura (°C)
San Marcos 7.726 17.8
Astillado 5.132 21.2
Sinincay 4.99 22.4
Ball Clay 4.62 21.4
Tabla #2. Resultados obtenidos de pH
De los resultados obtenidos en el ensayo de pH, se observa que de las cuatro arcillas analizadas 3 de
ellas son de carácter ácido y la arcilla San Marcos tiene un carácter básico. Esta variación de carácter
alcalino o ácido se debe en gran medida a la composición mineralógica de cada arcilla. Las arcillas
con presencia de carbonatos, silicatos, pirofosfatos, etc tienen un carácter alcalino, mientras que
arcillas con presencia de sulfatos y acetatos son ácidas. Es decir, la naturaleza básica de los
constituyentes de las arcillas determina las propiedades de las mismas.
La determinación de pH tiene una relevada importancia ya que indica sobre la posibilidad de
presentarse una floculación o defloculación de una suspensión arcillosa. Según Guerrero (2006) las
arcillas excesivamente ácidas (pH<7) tenderán a flocularse, y se desflocularán con dificultad;
mientras que las arcillas excesivamente alcalinas (pH>7) resultarán fácilmente desfloculables. Este
último estado es benéfico para barbotinas de colada, pero haría fofas y poco consistentes a las pastas

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de torno o de trabajo manual. Muchas veces el agua usada es la responsable. Adicionando ácidos al
agua (como vinagre, ácido acético) se rebaja la alcalinidad de una arcilla; e incluyendo carbonato de
sodio (o silicato), se rebaja la acidez y se eleva la alcalinidad. Para pastas de porcelanas es óptimo un
pH de 7,5. En las arcillas oscila entre 6 y 8 pH (el más bajo para pastas manuales y más alto para
barbotinas de colada).
Otra propiedad semejante que esta relacionada con el pH es la trabajabilidad de la pasta.De ese modo
las industrias cerámicas por la adición de sustancias alcalinas o acidas pueden ajustar el pH a un valor
óptimo para una capacidad de trabajo óptima. Barker y Truog (2001) encontraron que el valor óptimo
para las arcillas ácidas se encuentra en el rango de pH 6.0 a pH 8.5 mientras que para las arcillas
alcalinas está en elrango de pH 7.3 a pH 10.5. El valor real se debe encontrar de forma independiente
para las arcillas individuales, ya que la mejor trabajabilidad se obtiene solo en un pequeño rango de
pH. Por ejemplo, para un cuerpo de porcelana dado que usa varias arcillas continentales, se encontró
que la mejor condición de trabajo era a pH 7.6-7.7, pero para un cuerpo similar que usaba arcillas
inglesas estaba a pH 8.0.
Además, Hevia (2013) han demostrado que el pH de una arcilla varía con la relación arcilla-agua. El
pH aumenta al aumentar la dilución del agua, pero el cambio no es regular ni se puede predecir para
una arcilla a partir de los datos de otra, ya que es dependiente del tipo de arcilla.
De igual manera la capacidad de intercambio catiónico de una arcilla (CIC) está afectada por el pH.
La CIC se define como la suma de todos los cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un
determinado pH. Es equivalente a la medida del total de cargas negativas del mineral. Estas cargas
negativas pueden ser generadas por los enlaces insaturados en los bordes y superficies externas, así
como la disociación de los grupos de hidroxilos accesibles. Estos dos últimos casos varían en función
del pH y de la actividad iónica. (Singer, 1963)
Es, por tanto, importante medir el pH, tanto para ver la posibilidad de defloculacion como para
determinar los electrolitos que la facilitan en determinados usos de materiales arcillosos, por ejemplo,
carbonato o silicato sódicos.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
6.1. Conclusiones
Mediante los ensayos de laboratorio realizados se determinó los valores de pH de las distintas arcillas
estudiadas, y de acuerdo con un análisis previo se puede concluir lo siguiente:
- Las arcillas Astillado, Sinincay y Ball Clay con un pH inferior a 7 presentan carácter ácido,
mientras que la arcilla San Marco con un pH superior a 7 tiene un carácter alcalino.
- El pH de las arcillas está influenciado por la composición mineralógica de las mismas. El
carácter acido se debe a la presencia de sulfatos y acetatos, en tanto que los silicatos,
carbonatos y pirofosfatos proporcionan un carácter alcalino.
- La determinación del pH en las arcillas tiene gran importancia ya que a partir de este valor
se puede predecir ciertas características, así como la influencia que éste tiene en sus
propiedades como: la capacidad de intercambio catiónico, la trabajabilidad de las arcillas, y
la capacidad de floculación o desfloculación que también se ven afectados por la presencia
de acidez o alcalinidad relativas de las arcillas.

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6.2. Recomendaciones
- Antes de cada medición del pH verificar que el potenciómetro este calibrado y lavar muy
bien, con agua destilada, el electrodo para evitar error del equipo en los resultados.
- Para evitar el contacto directo con las arcillas o inhalación de polvos se recomienda usar
siempre mandil, guantes y mascarilla.
7. BIBLIOGRAFÍA:
F. Singer A & S. Singer (1963). Industrial Ceramics. Recuperado de:
https://books.google.com.ec/books?id=Qq3zCAAAQBAJ&pg=PA64&lpg=PA64&dq=the+pH+of+
clays+in+the+ceramic+industry&source=bl&ots=xK62MhzTmj&sig=ACfU3U2Hpnrk01L8F3f4zB
UyWawjgNTdyQ&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwj-
iYDN4b_hAhWs2FkKHeSKAgsQ6AEwA3oECAgQAQ#v=onepage&q&f=false.
R.Hevia (2013). Bentonitas. Propiedades y UsosIndustriales en la Cerámica.Centro de Investigación
y Desarrollo de Materiales del Intimen. Obtenido de: http://ceramicaycristal.com/mineria%203.htm
J. Guerrero (2006). Manual del Proceso de Análisis Físico de Arcillas y Pastas. Ministerio de
Comercio, Industria y Turismo. Bogota Colombia. Recuperado de:
https://repositorio.artesaniasdecolombia.com.co/bitstream/001/3780/21/INST-
D%202007.%2073.20.pdf
RAO SM, SRIDHARAN A. y CHANDRAKARAN S., 1989: Influencia del secado sobre el
comportamiento del límite líquido de una arcilla marina. Géotechnique. v. 39, No. 4, pp. 715–719.
U. GORI*. (1994). THE pH INFLUENCE ON THE INDEX PROPERTIES OF CLAYS .
06/04/2019, de Association of ENGINEERING GEOLOGY Sitio web:
https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02594954
BUCKMANHOy BRADYNC,1969: La naturaleza y propiedades de los suelos. The McMillan Co.,
Toronto, 653 p.