Sunday, April 19, 2009

Zeolita: Una piedra que hierve

Se deriva del griego que significa "piedra que hierve". Las zeolitas forman una gran familia de silicatos hidratados que gozan de gran semejanza por su composición y paragénesis (unión de varios minerales en una sóla roca), así como la forma de yacimiento. Esta denominación se le atribuye debido a la capacidad que tiene de almacenar o “coordinar” moléculas, como el agua, en los intersticios que posee su arreglo cristalino; la interesante fisicoquímica de las zeolitas permite una deformación en su estructura en la que ocurre un cambio con las especies o una pérdida de moléculas coordinadas, un ejemplo de esto es la deshidratación de las zeolitas que las convierte en polvo, si se mantuviera en contacto con alguna fuente de humedad ocasionaría la deformación a su ordenamiento original (piedra blanca).

Las zeolitas pueden tener intercambios con las especies en solución, la modificación de los iones metálicos que contiene en su disposición por átomos de mayor tamaño y carga, esto genera una distorsión en el acomodo del esqueleto de la zeolita, provocando así diferentes clases de zeolitas los cuales generan huecos de diferentes dimensiones en los cuales pueden acomodarse moléculas de diversos tamaños. . Este intercambio de iones depende de:
  • La naturaleza de las especies catiónicas, es decir, pende de la dimensión del catión (metal) y de su carga.
  • La temperatura a la que se somete el intercambio.
  • La concentración de las especies en solución.
  • Las especies aniónicas asociadas al catión en solución, en otras palabras, las especies con carácter negativo coligado al metal en solución.
  • El solvente, los más utilizados son las disoluciones acuosas.
  • Las características estructurales de la zeolita ocupada en el intercambio.
Las zeolitas son aluminosilicatos las cuales pueden ser de origen natural, surgen del enfriamiento y cristalización de lava volcánica hasta la formación de magma basáltico rico en álcalis; otra forma de obtención es mediante una caída súbita de la temperatura de lava basáltica. Estos aluminosilicatos además de existir en la naturaleza, se pueden sintetizar en un laboratorio mediante geles de aluminato, silicato e hidróxido de sodio, se utilizan estas sustancias porque todas son solubles; en la cristalización los iones de sodio, el aluminato y silicato tienden a formar la estructura ordenada de un cristal, esto se debe a la depolimerización del gel gracias a los iones hidróxido presentes en la mezcla.

Por sus características porosas la zeolita es utilizada como “tamizador molecular”, es decir, si una zeolita está en contacto con moléculas de diferentes proporciones, actúa como una especie de “filtro” y se coordina con la molécula de menor tamaño, si el volumen de las especies es similar, se busca una zeolita que tenga los intersticios del promedio del radio de las moléculas. Una de las propiedades más explotadas de las zeolitas es el intercambio iónico, ya que esta capacidad permite ablandar al agua dura, reemplazar las sustancias activas de los detergentes como el Na2CO3 que contamina en gran medida al medio ambiente mientras que las zeolitas no; también se utilizan para eliminar las sustancias perjudiciales de residuos radioactivos o amoniaco de aguas residuales y desechos agrícolas, además de la absorción de gases; entre otras aplicaciones.

La interesante fisicoquímica de estos minerales permite hacer predicciones sobre la explotación de estas piedras, no sólo en la agricultura o acuacultura, sino que podrían explorar en el mundo de la medicina, gracias a la capacidad que tienen para almacenar moléculas en el interior de su esqueleto, las zeolitas serían un excelente medio de captura de partículas que poseen una estructura de genes decodificada; esto es, por sus propiedades de captura molecular, podrían retener en su interior las partículas que originan enfermedades, y posteriormente extraerlas del organismo mediante métodos de remoción, como ocurre con la deshidratación, y así determinar el poder de propagación del parásito para crear una eficiente defensa al organismo.


Información obtenida de:

  • Jens Weitkamp, Lothar Puppe y Jens Weitkamp (1999). Catalysis and zeolites: fundamentals and applications. Ed. Springer.
  • Cornelis Klein, Cornelius S Hurlbut y James Dwight (1997). Manual de mineralogía. Cuarta edición. Ed. Reverté.
  • Pedro Bosch e Isaac Schifter (1989). La zeolita. Una piedra que hierve. Primera reimpresión. Fondo de cultura económica SEP.

No comments:

The "Silver Song"

Este video es obra creativa de Armando Isaac, para el curso de Química Inorgánica I.