Síntesis de zeolita nay utilizando el aluminio extraído en la digestión ácida realizada a la muestra E

SÍNTESIS DE ZEOLITA NAY UTILIZANDO EL ALUMINIO EXTRAÍDO EN LA DIGESTIÓN ÁCIDA REALIZADA A LA MUESTRA E.

Resumen

En esta práctica se tenía como objetivo la síntesis de zeolita Y (Na2Al2Si4O12*8H2O) utilizando el aluminio extraído de la digestión acida con HCl realizada en la muestra E. En la primera parte, se tomó la digestión acida del HCl y se adicionó gota a gota una solución de NH4OH concentrado hasta precipitar el hierro (Fe+3) presente en la muestra. Seguidamente, se trató con NaOH al 10% para precipitar completamente el hierro, este proceso se realizó hasta que el pH de la solución quedo en 14, en este proceso no se pudo obtener el precipitado de Al (OH)3 solo. Después se realizaron cuatro soluciones; la solución A contenía; la B……..; la C y D. Luego, se mezclaron la solución A y B dejándolas en un baño de aceite a 50ºC durante una hora y las soluciones B y C se mezclaron hasta obtener un gel. Posteriormente, los sólidos obtenidos se mezclaron y se agregó agua hasta cubrirlos completamente y se dejó esta mezcla en incubación a 100ºC durante 22 horas. Finalmente el sólido obtenido de color blanco peso 8,8358 [g] y se caracterizó por difracción de rayos X.

INTRODUCCIÓN

Las Zeolitas son aluminosilicatos cristalinos de formula general Mex/n(AlO2)x(SiO2)y*mHxO donde x,m y n son números enteros correspondiente a una celdilla unidad y Me es un catión metálico de valencia n. La estructura tiene una relación de oxigeno metal de 2, con tetraedros de composición neta [SiO2] y [AlO2] y una carga negativa igual al número de átomos de aluminio en posiciones estructurales. La estructura consiste en una red tridimensional de tetraedros SiO4 y AlO4- con los átomos de silicio o aluminio en el centro (átomos T), y los oxígenos (O) en los vértices. Estos tetraedros se enlazan pos sus átomos de oxigeno originando estructuras poliédricas que constituyen las estructuras secundarias. Finalmente, estos poliedros se unen formando estructuras terciarias más o menos complejas. Las diferentes formas de coordinación de los tetraedros, así como la relación silicio/aluminio originan distintos tipos de zeolitas.

La zeolita Y presenta básicamente la misma estructura que las faujasitas naturales (ver Figura Nº 5). El esqueleto cristalino está formado por la combinación tridimensional de tetraedros de SiO4 y AlO4 unidos entre sí a través de átomos de oxígeno. Esta zeolita de poro grande permite el acceso a la mayoría de los compuestos orgánicos utilizados como reactivos. La combinación de estos poliedros por sus aberturas dodecagonales da lugar a la estructura de la zeolita.

La zeolita Y cristaliza en un sistema cúbico de caras centradas. La celda unitaria está constituida por 16 prismas hexagonales y 8 cavidades sodalitas y presenta por lo tanto 8 supercajas. El parámetro de malla (ao) puede variar entre 24.80 y 24.18 Å dependiendo de la relación Si/Al. Se han propuesto varias nomenclaturas para designar la localización de los cationes dentro de la estructura.

Las aplicaciones industriales de las zeolitas son consecuencia de sus propiedades físico-químicas. Entre las principales propiedades se pueden distinguir la absorción, el intercambio iónico y la actividad catalítica.

La capacidad de las zeolitas para intercambiar sus cationes hace que estas en un medio excelente para estudiar los fenómenos de intercambio iónico, pero su importancia radica en modificar sus propiedades de absorción y sus propiedades catalíticas. Se aplican principalmente en desalinización del agua, formulación de detergentes, eliminación de residuos radioactivos y preparación de abonos de acción retardada.

Por otra parte las zeolitas son los catalizadores heterogéneos más utilizados en el mundo, se manejan en la conversión de hidrocarburos; reacciones inorgánicas de oxidación de H2S, oxidación de monóxido de carbono y disociación de agua. Los principales factores que influyen en la actividad catalítica de las zeolitas son: su estructura determinada por la forma y el tamaño de sus poros, el tipo, tamaño y carga del catión en la red; la localización de los cationes en la zeolita y el grado de intercambio, la relación entre la silicio/aluminio que afectan la actividad y estabilidad, la cantidad de protones donadores presentes en la estructura y la presencia de elementos metálicos activos en estado de dispersión.

Una de las características comunes de las zeolitas es que al ser calentadas a vacío o en corriente de gas pierdan el agua de hidratación que alojan en sus cavidades, sin que modifique su estructura. En este estado de deshidratación, y dada la gran capacidad para la absorción selectiva de cualquier molécula que pueda penetrar en sus cavidades.

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

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RESULTADOS

Imagen 1. Fase de la muestra problema obtenida por el programa MATCH

Tabla 1. Tabla de características de la Faujasita-Na

FAUJASITA-Na

Pdf 96-900-0125

Formula Al1,8Ca0,075H1,333Na0,15O13,335Si4,2

Sistema cúbico Fd3m

Tamaño de la celda a=25 b=0 c=0

α=0° β=0° γ=0°

Z=8

color Incoloro, blanco o marrón

Grupo puntual 4/m 3 2/m

Imagen 2. Fase correspondiente a la muestra utilizando el programa EVA

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