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7/28/2019 Zeolitas Abril 2005
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ZEOLITAS
Por:
Maurin Salamanca GuzmnJuliana Velsquez Ochoa
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CONTENIDO
Introduccin
Composicin y estructura
Sntesis
Caracterizacin
Usos
Bibliografa
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INTRODUCCION
La palabra zeolita proviene de lasraces griegas zeo y lithos.Su definicin actual busca incluirtodos los minerales cristalinos quese caracterizan por poseerestructuras formadas por tetraedrosenlazados, cada uno de los cualescontiene cuatro tomos de oxigenoy un catin el cual puede ser Al, Si,P, Be, Zn, Mg, Co, B, etc.
Zeolita faujasita Xobservada en elmicroscopio electrnico debarrido.
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COMPOSICIN Y ESTRUCTURA
La formula general para la composicin deuna zeolita es:
Las unidades primarias de construccin de
las zeolitas son tetraedros de [SiO4]4- y[AlO4]5- unidos formando puentes de oxigenono lineales.
OmHSiOAlOM yxnx 222/ )()(
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UNIDADES SECUNDARIAS DECONSTRUCCIN
CLASIFICACIN DE BRECK (1974):Se basa en el tipo de unidad estructural secundaria.Se dividen en siete grupos:
(1) .......... Anillos 4 simples Ej. analcima(2) .......... Anillos 6 simples Ej. erionita
(3) .......... Anillos 4 dobles Ej. zeolitas sintticas(4) .......... Anillos 6 dobles Ej. chabazita(5) .......... Unidades complejas 4-1 [T5O10] Ej. natrolita(6) .......... Unidades complejas 5-1 [T8O16] Ej. mordenita(7) .......... Unidades complejas 4-4-1 [T10O20] Ej. Eulandita
S4r S6r D4r D6r 4-1 5-1 4-4-1
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EJEMPLOS D6r
PerBUs containingD6Rs
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POLIEDROS MAYORES
Estructura de una zeolitafaujasita.
(b) representacinsimplificada delcuboctaedro (a), en el
que aparecen lostomos de oxgeno (o) ylos de aluminio o silicio().
Estos cuboctaedrosunidos forman a lazeolita faujasita (c).
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POROS Y CANALES
La caracterstica principal de la zeolita es su estructura que tienecavidades o poros que se unen para formar un sistema de canalesa travs de dicha estructura, un factor que determina las molculasque pueden entrar en estos canales es el tamao de la ventana oabertura del poro, que a su vez depende del nmero de tetraedrosformando esta ventana.
Erionita, A3 < q < 58Poro pequeo
ZSM-5, ZSM-115 < q < 610Poro mediano
Y, b , W6 < q < 912Poro grande
MCM-9, VPI-59 < q18Poro extragrande
EjemplosDimetro de poro ( )tomos de O que formanla abertura
Zeolita
Erionita, A3 < q < 58Poro pequeo
ZSM-5, ZSM-115 < q < 610Poro mediano
Y, b , W6 < q < 912Poro grande
MCM-9, VPI-59 < q18Poro extragrande
EjemplosDimetro de poro ( )tomos de O que formanla abertura
Zeolita
Erionita, A3 < q < 58Poro pequeo
ZSM-5, ZSM-115 < q < 610Poro mediano
Y, b , W6 < q < 912Poro grande
MCM-9, VPI-59 < q18Poro extragrande
EjemplosDimetro de poro ( )tomos de O que formanla abertura
Zeolita
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SINTESIS DE ZEOLITAS
Las zeolitas sintticas se obtienenmediante procesos hidrotrmicos.En general se obtienen desoluciones de silicatos yaluminatos [Al(OH)4-], a un pH alto,la mezcla forma un gel.El gel es calentado en recipientes
cerrados bajo condicioneshidrotrmicas, dando lugar a lacristalizacin.
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FACTORES QUE INFLUYEN ENLA ZEOLITIZACIN
Componentes Funcin Fuentes
SiO2 Unidades de construccinprimaria del armazn.
Slica, slica coloidal,Alkxidos de silicio
AlO2- Origen de la carga delarmazn.
Gibosita, aluminato desodio, xido de aluminio
OH- Mineralizador, molculaHusped.
F-, es un segundo agenteMineralizador.
Catin
alcalino,agenteestructurante
Contrain de la carga del
armazn, molcula husped.
Cationes de Na, K, Ca, Mg,
Sr, Ba, iones amonio
Agua Solvente, molcula husped
1. R E A C T I V O S :
Una fuente determinadaP u e d e f a v o r e c e r l aC r i s t a l i z a c i n d e l a sZ E O L I T A S .
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FACTORES QUE INFLUYEN ENLA ZEOLITIZACIN
2. Composicin molar:
Las cantidades relativas deSi, Al, metales alcalinos y
agentes estructurantes sonuno de los factores clave enla cristalizacin. Dichacomposicin puede variar lautilidad de la zeolita endeterminada aplicacin.
3. Alcalinidad:El pH alcalino de la sntesises importante ya que losaniones OH- cumplen un
papel crucial como agentesmineralizantes, y tambinpor que el pH influye en larelacin de Si/Al delproducto cristalino.
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FACTORES QUE INFLUYEN ENLA ZEOLITIZACIN 4. Periodo de aejamiento :
Es el tiempo en el cual, lagel ya preparada, semantiene a unatemperatura menor que lade cristalizacin. Esteperiodo de maduracin escrucial para obtener elproducto deseado.
5. Agentes estructurantes:Son aquellos quecontribuyen a la formacindel retculo de la zeolita.
Influye en los procesos denucleacin y/o gelacin;Las unidades sonorganizadas dentro deuna geometra particular
alrededor del agenteestructurante.
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TECNICAS DE CARACTERIZACIN
Difraccin de Rayos X: COMPARACIN DEL PATRN YDIEMENSIONES DE LA CELDA
Microscopa Electrnica de Transmisin ode Barrido:FORMA DE LOS CRISTALES, HOMOGENEIDAD.
Anlisis Trmico:ESTABILIDAD TERMICA Y CARCTERHIDROFLICO
Espectroscopas IR y UV-visible:GRUPOSFUNCIONALES CARCTERSTICOS Y COORDINACIN DEL CATIN.
MAS-NMR:AMBIENTE DEL TOMO CENTRAL
Tcnicas de adsorcin-desorcin:CARCTERCIDO
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MAS-RMN 29Si
Ambientes locales posibles de un tomo de silicio y susdesplazamientos qumicos tpicos.
MAS-RMN 29Si de la zeolita analcita (ANA)
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TECNICAS DE CARACTERIZACIN
Difractograma de la una zeolitaNaGa-Y TGA of (a) K-L, (b) Co exchanged L zeolite (CoK-
HL), (c) Cobalt modified L zeolite (K-CoL).
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TECNICAS DE CARACTERIZACIN
IR spectra of chemisorbed pyridine on H(Ga,La)Y.
Ammonia sorption isotherms for HY (LZY-82)and H(Ga,La)Y crystals.
UVVIS spectrum ofas-synthesized CoULM-5.
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USOS
Agentes deshidratantes
Zeolitas como intercambiadores inicos
Zeolitas como adsorbentesZeolitas como catalizadores
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AGENTES DESHIDRATANTES
Las zeolitasdeshidratadas son
muy buenos agentessecantes,adsorbiendo aguapara volver a su
condicin original.
Mordenita (MOR)
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ZEOLITAS COMOINTERCAMBIADORES INICOS
Los cationes decompensacin de
una zeolita puedenser intercambiadospor otros que seencuentren en una
solucin circundante.
Localizacin de los sitios I, II y III en lared de una zeolita faujasita.
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ZEOLITAS COMO ADSORBENTES
Las zeolitas deshidratas poseen estructuras deporos abiertos, y superficies internas que soncapaces de adsorber gran cantidad desustancias.
Zeolita A
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ZEOLITAS COMOCATALIZADORES
Las zeolitas son usadas en catlisis debido aque muestran propiedades importantes queno se encuentran en las catalizadores
amorfos tradicionales. El hecho de que las zeolitas son mallas
moleculares permite controlar que tipo demolculas tienen acceso a los sitios activos.
Esto da lugar a los catalizadores selectivos aforma
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CATALIZADORES SELECTIVOS AFORMA
Hay tres tipos de catalizadores selectivos de forma:
Catlisis selectiva al reactivo
Catlisis selectiva al producto
Catlisis selectiva al estado de transicin
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BIBLIOGRAFIA
Kevan, L.Microporous Materials: Zeolites, Clays, andAluminophosphates. Pgs: 755 - 764
Dyer, A. Zeolites. Encyclopedia of Materials: Scienceand Technology. Pgs: 1- 5
Rojas, J. Snchez, M. Torres, D. Sntesis de ZeolitaY y su aplicacin en una reaccin de oxidacin. U. de
A. Medelln. 1991
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/55/htm/zeolita.htm 03/04/05
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/55/htm/zeolita.htmhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/55/htm/zeolita.htmhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/55/htm/zeolita.htmhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/55/htm/zeolita.htm