Estructura de una zeolita

Zeolitas

Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos microporosos con canales y cavidades de dimensiones moleculares. Los cristales, pertenecientes al grupo de los tectosilicatos, están formados por una red tridimensional de tetraedros SiO₄ y AlO₄ unidos entre sí compartiendo los vértices a través de átomos de oxígeno.

La composición química de las zeolitas se puede representar de manera general con la fórmula:

M2/n O • Al2O3 • x SiO2 • y H2O

siendo M uno o varios cationes de compensación de carga con valencia n. En el caso de zeolitas naturales los cationes serán inorgánicos, mientras que las sintetizadas en el laboratorio podrán ser tanto orgánicos como inorgánicos. La relación SiO2/Al2O3 vendría dada por x, siendo un número siempre igual a mayor a 2, lo que significa que en una zeolita no se pueden encontrar dos tetraedros AlO-₄ compartiendo el mismo vértice, según la regla de Loewenstein.

Todos los sólidos cristalinos son eléctricamente neutros; por lo que si en la red cristalina se sustituye un átomo de Si por otro de Al se genera una carga negativa que debe ser compensada por cationes.

ESTRUCTURA DE UNA ZEOLITA

La síntesis de zeolitas en el laboratorio permite obtener nuevas estructuras con sistemas de canales y/o aperturas de poros diferentes, lo que ha permitido ampliar extraordinariamente el rango de aplicabilidad de las zeolitas. Esta historia de evolución en el mundo de las zeolitas empezó con la síntesis de la zeolita Levynita por St Claire Deville en 1982, sin embargo, la síntesis de zeolitas tal y como se conoce actualmente tuvo sus orígenes en los trabajos de Richard Barrer y Robert Milton en los años 1940. Los nuevos métodos de síntesis han permitido introducir otros heteroátomos diferentes del Si y Al en posiciones tetraédricas, como pueden ser Zn, Ga, Be, Ge, Ti, Sn, P, B.

Existe, además, la posibilidad de preparar nuevos materiales de estructura zeolítica que no contienen silicio, llamados zeotipos, como AlPOs, MeAlPOs, germanatos, etc., por lo cual se ha aceptado una definición más amplia del término zeolita siendo cualquier material cristalino microporoso cuya estructura esté formada por unidades tetraédricas TO4/2 unidas por los vértices formando una red tridimensional, independientemente de su composición. En definitiva, la composición química de una zeolita puede representarse mediante la siguiente fórmula general:

Mx/n . x TIIIO2 . y TIVO2 . z H2O

donde M son cationes con estado de oxidación n+ que compensan la carga que introducen en la red los elementos TIII, y que se localizan en los canales y/o cavidades de la estructura. Los valores de x, y, n o z dependen de la estructura zeolítica.

Clasificación

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