Zeolitas
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Clasificación de zeolitas
Las zeolitas son minerales volcánicos naturales con una serie de características únicas. Las zeolitas se formaron cuando se depositaron cenizas volcánicas en antiguos lagos alcalinos. La interacción de la ceniza volcánica con las sales en el agua del lago alteró la ceniza en varios materiales de zeolita. Las zeolitas son minerales de aluminosilicato que se producen como productos de alteración a baja temperatura (generalmente menos de 200°C) de rocas volcánicas y feldespáticas. Son bien conocidos en cavidades de basalto, habiendo cristalizado como resultado de alteración diagenética o hidrotermal. Algunas zeolitas reemplazan completamente la toba riolítica en ambientes lacustres alcalinos salinos o mediante percolación de aguas subterráneas. Las secuencias gruesas de sedimentos de los terrenos de origen del arco contienen varios tipos diferentes de zeolita, que se formaron mediante alteración diagenética y metamorfismo de muy bajo grado. Estas apariciones de zeolitas tienen importancia económica, ya que producen roca útil o afectan la porosidad de las rocas del yacimiento. Las zeolitas tienen una estructura cristalina inusual y una capacidad única para cambiar iones. En su estructura hay una gran cantidad de canales pequeños. Estos canales tienen diámetros típicos de 0,5 a 0,7 nm, solo un poco más grandes que el diámetro de una molécula de agua. Estos canales se denominan microporosidad. Además de esto, hay una serie de poros más grandes, la llamada mesoporosidad. Los iones positivos están presentes en los canales, que pueden intercambiarse por otros iones.
Una zeolita es un mineral de aluminosilicato hidratado con una estructura caracterizada por una estructura de tetraedros enlazados, cada uno de los cuales consta de cuatro átomos de oxígeno que rodean un catión de silicio o aluminio. Esta red tridimensional tiene cavidades abiertas en forma de canales y jaulas, que están ocupadas por moléculas de H2O y cationes no estructurales. Los canales son lo suficientemente grandes para permitir el paso de especies iónicas y moleculares invitadas. Esta característica permite que ciertas zeolitas intercambien cationes no estructurales con la solución circundante o actúen como tamices moleculares. Por ejemplo, la clinoptilolita puede eliminar selectivamente el estroncio radiogénico de las aguas residuales nucleares, y la chabacita puede eliminar el dióxido de carbono del metano en el gas generado en los vertederos.
Se han identificado más de 50 especies diferentes de este grupo mineral y aún quedan más por identificar. Las zeolitas se han clasificado en función de sus características morfológicas, estructura cristalina, composición química, diámetro de poro efectivo, ocurrencia natural, etc. El informe sugirió que las especies de zeolita no deben distinguirse únicamente en la proporción de Si a Al, excepto la heulandita (Si: Al <4.0) y la clinoptilolita (Si: Al ≥4.0). La deshidratación, la hidratación parcial y la sobrehidratación no son motivos suficientes para el reconocimiento de especies distintas de zeolitas. La relación Silicio/Aluminio es una característica importante de las zeolitas. El desequilibrio de carga debido a la presencia de aluminio en la estructura de la zeolita determina los caracteres de intercambio iónico de las zeolitas y se espera que induzca posibles sitios ácidos. La relación Si/Al es inversamente proporcional al contenido de cationes, pero directamente proporcional a la estabilidad térmica. La selectividad superficial cambia de hidrófila a hidrófoba cuando aumenta la proporción. Los tamices moleculares de sílice (silicalita-1) tienen una estructura neutra; son de naturaleza hidrófoba y no tienen propiedades catalíticas o de intercambio iónico.
Las zeolitas se clasifican sobre la base de la relación sílice: alúmina de la siguiente manera:
- Zeolitas con baja relación Si: Al (1.0 a 1.5)
- Zeolitas con relación intermedia Si: Al (2 a 5)
- Zeolitas con alta relación Si: Al (de 10 a varios miles)
A medida que la relación de Si a Al continúa aumentando, la actividad catalítica tiende a pasar a través de un máximo debido a dos efectos opuestos: el aumento de la eficacia de cada centro ácido por un lado y la disminución del número de centros ácidos por el otro. Las zeolitas aluminosas son excelentes desecantes, mientras que las zeolitas más silíceas tienden a ser sorbentes organofílicos no polares. En el1980 se consideró que las zeolitas "bajas en sílice" o las zeolitas ricas en aluminio contienen el número máximo de sitios de intercambio catiónico que equilibran el aluminio de la estructura y, por tanto, los contenidos catiónicos más altos; Las zeolitas de "sílice intermedia" exhiben una característica común en términos de estabilidad mejorada sobre las zeolitas de "bajo contenido de sílice" y las zeolitas de "alto contenido de sílice" que representan superficies hidrófilas heterogéneas dentro de un cristal poroso. La superficie de las zeolitas con alto contenido de sílice se aproxima a una característica más homogénea con una selectividad organofílica - hidrófoba y capacidades de intercambio. Flanigen (2001) ha clasificado las zeolitas según el diámetro de los poros, a saber, zeolitas de poros pequeños, zeolitas de poros medianos, zeolitas de poros grandes, y zeolitas de poro extragrande:
- Zeolitas de poros pequeños (8 anillos) con un diámetro de poro libre de 0,3 a 0,45 nm
- Zeolitas de poro medio (10 anillos) con un diámetro de poro libre de 0,45 a 0,6 nm
- Zeolitas de poros grandes (12 anillos) con un diámetro de poro libre de 0,6 a 0,8 nm
- Zeolitas de poros extragrandes (14 anillos) con un diámetro de poro libre de 0,8 a 1,0 nm
Usos
Se utiliza en ablandadores de agua, catalizadores, arena para gatos, control de olores y para eliminar iones radiactivos de efluentes de plantas nucleares. Las zeolitas contienen agua en los espacios entre las moléculas de aluminio y sílice (tetraedros). Esta agua entra y sale fácilmente del cristal. En consecuencia, cualquier molécula de tamaño similar al agua o más pequeña puede pasar a través de los espacios de la zeolita. Las moléculas más grandes, sin embargo, no pueden. Por lo tanto, las zeolitas se utilizan como tamices o filtros para eliminar moléculas de un tamaño particular. Los líquidos y gases pueden atravesar estos espacios o poros. Esta propiedad se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones industriales, agrícolas y domésticas, como jabón y detergentes, sistemas de purificación de agua, desarrollo de cultivos y en el campo médico.
Alflarsenita | |NaCa2 (H2O)2| [Be3Si4O13(OH)] | Alflarsenite |
Amigos | |K4Na4 (H2O)10| [Al8Si8O32] | Amicite |
Amonioleucita | |(NH4)| [AlSi2O6] | Ammonioleucite |
Analcime | |Na H2O| [AlSi2O6] | Analcime |
Barrerite | |Na8 (H2O)26| [Al8Si28O72] | Barrerite |
Bellbergita | |(K,Ba,Sr)2Sr2Ca2(Ca,Na)4 (H2O)30| [Al18Si18O72] | Bellbergite |
Bikitaite | |Li (H2O)| [AlSi2O6] | Bikitaite |
Boggsite | |(Ca,Na0.5,K0.5)9 (H2O)70| [Al18Si78O192] | Boggsite |
Serie de brewsterita | |(Sr,Ba)2 (H2O)10| [Al4Si12O32] | Brewsterite series |
Brewsterita-Ba | |(Ba Sr)2 (H2O)10| [Al4Si12O32] | Brewsterite-Ba |
Brewsterita-Sr | |(Sr,Ba)2 (H2O)10| [Al4Si12O32] | Brewsterite-Sr |
Serie de chabacita | |(Ca0.5,Na,K)x (H2O)12|[AlxSi12-xO24], x = 2.4–5.0 | Chabazite series |
Chabazita-Ca | |(Ca0.5,Na,K)x (H2O)12|[AlxSi12-xO24], x = 2.4–5.0 | Chabazite-Ca |
Chabazita-K | |(K,Na,Ca0.5)x (H2O)12| [AlxSi12-xO24], x = 3.0–4.5 | Chabazite-K |
Chabacita-Mg | |(Mg0.5,K,Ca0.5,Na)4(H2O)10| [Al3Si9O24] | Chabazite-Mg |
Chabazita-Na | |(Na,K,Ca0.5)x (H2O)12| [AlxSi12-xO24], x = 2.5–4.8 | Chabazite-Na |
Chabazita-Sr | |(Sr0.5,Ca0.5,K)4 (H2O)12| [Al4Si8O24] | Chabazite-Sr |
Chiavenita | |CaMn (H2O)2| [Be2Si5O13(OH)2] | Chiavennite |
Serie de clinoptilolita | |(Na,K,Ca0.5,Mg0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Clinoptilolite series |
Clinoptilolita-Ca | |(Ca0.5,Na,K,Sr0.5,Ba0.5,Mg0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Clinoptilolite-Ca |
Clinoptilolita-K | |(K,Na,Ca0.5,Sr0.5,Ba0.5,Mg0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Clinoptilolite-K |
Clinoptilolita-Na | |( Na,K,Ca0.5,Sr0.5,Ba0.5,Mg0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Clinoptilolite-Na |
Cowlesita | |Ca (H2O)5.3| [Al2Si3O10] | Cowlesite |
Serie dachiardita | |(Ca0.5,Na,K)4–5 (H2O)13| [Al4–5Si20–19O48] | Dachiardite series |
Dachiardite-Ca | |(Ca0.5,Na,K)5 (H2O)13| [Al5Si19O48] | Dachiardite-Ca |
Dachiardita-Na | |(Na,K,Ca0.5)4 (H2O)13| [Al4Si20O48] | Dachiardite-Na |
Direnzoite | |NaK6MgCa2 (H2O)36| [Al13Si37O120] | Direnzoite |
Edingtonita | |Ba (H2O)4| [Al2Si3O10] | Edingtonite |
Epistilbitis | |(Ca,Na2)3 (H2O)16| [Al6Si18O48] | Epistilbite |
Serie de erionita | |K2(Na,Ca0.5)8 (H2O)30| [Al10Si26O72] | Erionite series |
Erionita-Ca | |K2(Ca0.5,Na)8 (H2O)30| [Al10Si26O72] | Erionite-Ca |
Erionita-K | |K2(K,Na,Ca0.5)7 (H2O)30| [Al9Si27O72] | Erionite-K |
Erionita-Na | |K2(Na,Ca0.5)7 (H2O)30| [Al9Si27O72] | Erionite-Na |
Serie faujasita | |(Na,Ca0.5,Mg0.5,K)x (H2O)16| [AlxSi12-xO24], x = 3.2–3.8 | Faujasite series |
Faujasite-Ca | |(Ca0.5,Na,Mg0.5,K)x (H2O)16| [AlxSi12-xO24], x = 3.3–3.9 | Faujasite-Ca |
Faujasita-Mg | |(Mg0.5,Ca0.5,Na,K)3.5 (H2O)16| [Al3.5Si8.5O24] | Faujasite-Mg |
Faujasita-Na | |(Na,Ca0.5,Mg0.5,K)x (H2O)16[AlxSi12-xO24], x = 3.2–4.3 | Faujasite-Na |
Serie de ferrierita | |(K,Na,Mg0.5,Ca0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Ferrierite series |
Ferrierita-K | |(K,Na,Mg0.5,Ca0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Ferrierite-K |
Ferrierita-Mg | |(Mg0.5,K,Na,Ca0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Ferrierite-Mg |
Ferrierita-Na | |(Na,K,Mg0.5,Ca0.5)6 (H2O)20| [Al6Si30O72] | Ferrierite-Na |
Flörkeite | |K3Ca2Na (H2O)12| [Al8Si8O16] | Flörkeite |
Garronita | |(Ca0.5,Na)6 (H2O)14| [Al6Si10O32] | Garronite |
Gaultita | |Na4 (H2O)5| [Zn2Si7O18] | Gaultite |
Gismondine | |Ca4 (H2O)18| [Al8Si8O32] | Gismondine |
Serie de gmelinita | |(Na,Ca0.5,K)8 (H2O)22| [Al8Si16O48] | Gmelinite series |
Gmelinita-Ca | |(Ca0.5,Sr,K,Na)8 (H2O)22| [Al8Si16O48] | Gmelinite-Ca |
Gmelinita-K | |(K,Ca0.5,Na)8 (H2O)22| [Al8Si16O48] | Gmelinite-K |
Gmelinita-Na | |(Na,K,Ca0.5)8 (H2O)22| [Al8Si16O48] | Gmelinite-Na |
Gobbinsite | |Na5 (H2O)12| [Al5Si11O32] | Gobbinsite |
Gonnardita | |(Na,Ca0.5)8–10 (H2O)12| [Al8 + xSi12 − xO40], x = 0–2 | Gonnardite |
Goosecreekite | |Ca (H2O)5| [Al2Si6O16] | Goosecreekite |
Gottardiita | |(Na,K)3Mg3Ca5 (H2O)93| [Al19Si117O272] | Gottardiite |
Harmotome | |(Ba0.5,Ca0.5,K,Na)5[Al5Si11O32].12H2O | Harmotome |
Serie heulandita | |(Ca0.5,Sr0.5,Ba0.5,Mg0.5,Na,K)9 (H2O)24| [Al9Si27O72] | Heulandite series |
Heulandita-Ca | |(Ca0.5,Sr0.5,Ba0.5,Mg0.5,Na,K)9 (H2O)24| [Al9Si27O72] | Heulandite-Ca |
Heulandita-Na | |(Na,Ca0.5,Sr0.5,Ba0.5,Mg0.5,K)9 (H2O)24| [Al9Si27O72] | Heulandite-Na |
Heulandita-K | |(K,Ca0.5,Sr0.5,Ba0.5,Mg0.5,Na)9 (H2O)24| [Al9Si27O72] | Heulandite-K |
Heulandita-Sr | |(Sr0.5,Ca0.5,Ba0.5,Mg0.5,Na,K)9 (H2O)24| [Al9Si27O72] | Heulandite-Sr |
Heulandita-Ba | |(Ba0.5,Ca0.5,Sr0.5,Mg0.5,Na,K)9 (H2O)24| [Al9Si27O72] | Heulandite-Ba |
Hsianghualite | |Li2Ca3 F2| [Be3Si3O12] | Hsianghualite |
Kalborsite | |K6 B(OH)4Cl| [Al4Si6O20] | Kalborsite |
Kirchofita | |Cs| [B2Si4O12] | Kirchhoffite |
Laumontita | |Ca4 (H2O)18| [Al8Si16O48] | Laumontite |
Leucita | |K| [AlSi2O6] | Leucite |
Serie Levyne | |(Ca0.5,Na,K)6 (H2O)17| [Al6Si12O36] | Levyne series |
Levyne-Ca | |(Ca0.5,Sr,K,Na)6 (H2O)17| [Al6Si12O36] | Levyne-Ca |
Levyne-Na | |(Na,K,Ca0.5)6 (H2O)17| [Al6Si12O36] | Levyne-Na |
Lovdarita | |K4Na12 (H2O)18| [Be8Si28O72] | Lovdarite |
Maricopaite | |(Pb7Ca2) (H2O)n| [Al12Si36(O,OH)100] | Maricopaite |
Serie Mazzite | |(Mg0.5,K,Na,Ca0.5)10 (H2O)30| [Al10Si26O72] | Mazzite series |
Mazzite-Mg | |(Mg2.5K2Ca1.5) (H2O)30| [Al10Si26O72] | Mazzite-Mg |
Mazzite-Na | |Na8 (H2O)30| [Al8Si28O72] | Mazzite-Na |
Merlinoitis | |(K,Ca0.5,Ba0.5,Na)10 (H2O)22| [Al10Si22O64] | Merlinoite |
Mesolita | |Na2Ca2 (H2O)8| [Al6Si9O30] | Mesolite |
Montesommaite | |K9 (H2O)10| [Al9Si23O64] | Montesommaite |
Mordedura | |(Na2,Ca,K2) (H2O)28| [Al8Si40O96] | Mordenite |
Mutinaite | |Na3Ca4 (H2O)60| [Al11Si85O192] | Mutinaite |
Nabesita | |Na2 (H2O)4| [BeSi4O10] | Nabesite |
Natrolita | |Na2 (H2O)2| [Al2Si3O10] | Natrolite |
Ofrecido | |CaKMg (H2O)16| [Al5Si13O36] | Offretite |
Pahasapaite | |(Ca5.5Li3.6 K1.2Na0.2□13.5)Li8 (H2O)38| [Be24P24O96] | Pahasapaite |
Partheite | |Ca2 (H2O)4| [Al4Si4O15(OH)2] | Parthéite |
Serie paulingita | |(K,Ca0.5,Na,Ba0.5)10 (H2O)27-44| [Al10Si32O84] | Paulingite series |
Paulingita-K | |(K,Ca0.5,Na)10 (H2O)44| [Al10Si32O84] | Paulingite-K |
Paulingita-Ca | |(Ca0.5,K,Na,Ba0.5)10 (H2O)27-34 [Al10Si32O84] | Paulingite-Ca |
Perlialita | |K9Na(Ca,Sr) (H2O)15| [Al12Si24O72] | Perlialite |
Serie Phillipsita | |(K,Na,Ca0.5)x (H2O)12| [AlxSi16-xO32] x = 3.8–6.8 | Phillipsite series |
Phillipsita-Na | |(Na,K,Ca0.5)x (H2O)12| [AlxSi16-xO32] x = 3.7–6.7 | Phillipsite-Na |
Phillipsita-K | |(K,Na,Ca0.5)x (H2O)12| [AlxSi16-xO32] x = 3.8–6.4 | Phillipsite-K |
Phillipsita-Ca | |(Ca0.5,K,Na,)x (H2O)12| [AlxSi16-xO32] x = 4.1–6.8 | Phillipsite-Ca |
Polucita | |(Cs,Na) (H2O)n| [AlSi2O6] (Cs + n = 1) | Pollucite |
Roggianita | |Ca2 (H2O)2-2.5| [BeAl2Si4O13(OH)2] | Roggianite |
Escolecita | |Ca (H2O)3 [Al2Si3O10] | Scolecite |
Stellerita | |Ca4 (H2O)28| [Al8Si28O72] | Stellerite |
Serie estilbita | |(Ca0.5,Na,K)9 (H2O)30| [Al9Si27O72] | Stilbite series |
Stilbita-Ca | |(Ca0.5,Na,K)9 (H2O)30| [Al9Si27O72] | Stilbite-Ca |
Stilbita-Na | |(Na,K,Ca0.5)9 (H2O)28| [Al9Si27O72] | Stilbite-Na |
Terranovaite | |NaCa (H2O)13| [Al3Si17O40] | Terranovaite |
Serie Thomsonita | |(Ca,Sr)2Na (H2O)6-7| [Al5Si5O20] | Thomsonite series |
Thomsonita-Ca | |Ca2Na (H2O)6| [Al5Si5O20] | Thomsonite-Ca |
Thomsonita-Sr | |(Sr,Ca)2Na (H2O)7| [Al5Si5O20] | Thomsonite-Sr |
Tschernichite | |(Ca,Mg,Na0.5) (H2O)8| [Al2Si6O16] | Tschernichite |
Tschörtnerite | |Ca4(K2,Ca,Sr,Ba)3Cu3(OH)8 (H2O)n| [Al12Si12O48] | Tschörtnerite |
Tvedalita | |(Ca,Mn)4(H2O)3| [Be3Si6O17(OH)4] | Tvedalite |
Wairakite | |Ca (H2O)2| [Al2Si4O12] | Wairakite |
Weinebeneite | |Ca (H2O)4| [Be3PO8(OH)2] | Weinebeneite |
Willhendersonita | |Ca3-xKx (H2O)10| [Al6Si6O24], x = 0.0–2.0 | Willhendersonite |
Yugawaralita | |Ca (H2O)4| [Al2Si6O16] | Yugawaralite |