Vidrio solubleINTRODUCCIN:

Vidrio soluble, compuesto de silicato de sodio (o potasio), incoloro y de aspecto vidrioso, de frmula Na2SiO3 (vaseVidrio; Silicio). Es soluble en agua yalcohol, y se emplea comercialmente comocemento, para fabricar hormign y como capa protectora en materiales ignfugos. Tambin se utiliza en la elaboracin de jabones y detergentes sintticos y en procesos de refinado delpetrleo. La disolucin de vidrio soluble tambin se utiliza para conservar huevos y madera.Silicio, de smbolo Si, es un elemento semimetlico, el segundo elemento ms comn enla Tierradespus deloxgeno. Su nmero atmico es 14 y pertenece algrupo14 de la tabla peridica. Fue aislado por primera vez de sus compuestos en 1823 por el qumico sueco Jns Jakob Berzelius.

PROPIEDADES Y ESTADO NATURAL:

Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de cristales negros-grisceos. Se obtiene calentando slice, o dixido de silicio (SiO2), con un agente reductor, comocarbonoo magnesio, en un horno elctrico. El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusin de 1.410C, un punto de ebullicin de 2.355C y una densidad relativa de 2,33. Su masa atmica es 28,086.Se disuelve en cido fluorhdrico formando el gas tetrafluoruro de silicio, SiF4 (vaseFlor), y es atacado por loscidosntrico, clorhdrico y sulfrico, aunque el dixido de silicio formado inhibe la reaccin. Tambin se disuelve en hidrxido de sodio, formando silicato de sodio y gashidrgeno. A temperaturas ordinarias el silicio no es atacado por el aire, pero a temperaturas elevadas reacciona con el oxgeno formando una capa de slice que impide que contine la reaccin. A altas temperaturas reacciona tambin con nitrgeno y cloro formando nitruro de silicio y cloruro de silicio respectivamente.El silicio constituye un 28% de la corteza terrestre. No existe en estado libre, sino que se encuentra en forma de dixido de silicio y de silicatos complejos. Losmineralesque contienen silicio constituyen cerca del 40% de todos los minerales comunes, incluyendo ms del 90% de los minerales que formanrocasvolcnicas. El mineral cuarzo, sus variedades (cornalina, crisoprasa, nice, pedernal y jaspe) y los minerales cristobalita y tridimita son las formas cristalinas del silicio existentes en la naturaleza. El dixido de silicio es el componente principal de la arena. Los silicatos (enconcretolos de aluminio, calcio y magnesio) son los componentes principales de las arcillas, elsueloy las rocas, en forma de feldespatos, anfboles, piroxenos, micas y ceolitas, y de piedras semipreciosas como el olivino, granate, zircn, topacio y turmalina.APLICACIONES:

Se utiliza en la industria del acero como componente de las aleaciones de silicio-acero. Para fabricar el acero, se desoxida el acero fundido aadindole pequeas cantidades de silicio; el acero comn contiene menos de un 0,03% de silicio. El acero de silicio, que contiene de 2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los ncleos de los transformadores elctricos, pues la aleacin presenta baja histresis (vaseMagnetismo). Existe una aleacin de acero, el durirn, que contiene un 15% de silicio y es dura, frgil y resistente a lacorrosin; el durirn se usa en los equipos industriales que estn en contacto conproductosqumicos corrosivos. El silicio se utiliza tambin en las aleaciones decobre, como el bronce y el latn.El silicio es un semiconductor; su resistividad a la corriente elctrica a temperaturaambientevara entre la de los metales y la de los aislantes. La conductividad del silicio se puede controlar aadiendo pequeas cantidades de impurezas llamadas dopantes. La capacidad de controlar las propiedades elctricas del silicio y su abundancia en la naturaleza han posibilitado eldesarrolloy aplicacin de lostransistoresycircuitos integradosque se utilizan en la industria electrnica.La slice y los silicatos se utilizan en la fabricacin de vidrio, barnices, esmaltes, cemento y porcelana, y tienen importantes aplicaciones individuales. La slice fundida, que es un vidrio que se obtiene fundiendo cuarzo o hidrolizando tetracloruro de silicio, se caracteriza por un bajo coeficiente de dilatacin y una alta resistencia a la mayora de los productos qumicos. El gel de slice es una sustancia incolora, porosa y amorfa; se prepara eliminando parte del agua de un precipitado gelatinoso de cido silcico, SiO2H2O, el cual se obtiene aadiendo cido clorhdrico a una disolucin de silicato de sodio. El gel de slice absorbe agua y otras sustancias y se usa como agente desecante y decolorante.El silicato de sodio (Na2SiO3), tambin llamado vidrio, es un silicato sinttico importante, slido amorfo, incoloro y soluble en agua, que funde a 1.088C. Se obtiene haciendo reaccionar slice (arena) y carbonato de sodio a alta temperatura, o calentando arena con hidrxido de sodio concentrado a altapresin. La disolucin acuosa de silicato de sodio se utiliza para conservar huevos; como sustituto de la cola o pegamento para hacer cajas y otros contenedores; para unir gemas artificiales; como agente incombustible, y como relleno y adherente en jabones y limpiadores. Otro compuesto de silicio importante es el carborundo, un compuesto de silicio y carbono que se utiliza como abrasivo.El monxido de silicio, SiO, se usa para proteger materiales, recubrindolos de forma que la superficie exterior se oxida al dixido, SiO2. Estas capas se aplican tambin a los filtros de interferencias.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: La composicin qumica de la materia prima utilizada se observa en la tabla I. Se ha utilizado un equipo de anlisis termogravimtrico (TG) y trmico diferencial (ATD) de marca Netzsch. Todos los experimentos se realizaron en una atmsfera oxidante con un flujo de oxgeno de 100 ml/min. Los pesos de las muestras fueron de, aproximadamente, 35 mg. Mediante esta tcnica se ha estudiado y comparado el proceso de descomposicin del carbonato de sodio al interactuar con las distintas fuentes de slice para dar lugar a la formacin de vidrio soluble de silicato de sodio. Se ha utilizado polvo de almina como material de referencia y crisoles de almina de 0,3 mi de volumen. En todos los casos las temperaturas mximas alcanzadas en la termobalanza fueron de 1.300 C y la velocidad de calentamiento fue de 10 C/min. La microsilice fue tratada previamente y analizada por difraccin de rayos X (DRX) para la determinacin de las fases constituyentes. Para evaluar la formacin del vidrio soluble se realizaron ensayos de fusin en un homo vertical, a 1,380 C durante 3 h utilizando un crisol de muUita. Despus de vertida la masa fundida se realiza la disolucin del vidrio en un autoclave a 8 bares. En la tabla I, tambin se da la composicin qu- mica del carbonato sdico, producto base para la obtencin del silicato sdico. En la misma tabla se puede apreciar la composicin de una arena de calidad (Sibeico) utilizada en la fabricacin de silicato de sodio; de una arena utilizada en la industria cermica (Caobar) y de la microsilice que se estudia como una posible fuente de slice. sta ltima contiene un 92,1 % de SO2 y un 6,1 % de carbono; las impurezas de MgO, AI2O3, CaO y Fe203 pueden tener un efecto negativo sobre la calidad del vidrio de silicato, puesto que son formadores potenciales de compuestos insolubles. Por ltimo, se observa un incremento en la concentracin de SO2 a 98,3 % en la microsilice calcinada a 800C.

RESULTADOS Y DISCUSIN : El carbonato sdico ha sido tratado trmicamente. La descomposicin del carbonato comienza a llevarse a cabo en fase lquida, alrededor de los 900 C. Esta descomposicin es lenta al principio, incrementando su velocidad de descomposicin por encima de 1.100 C. La prdida de peso a 1,050 C y a 1,300 C fue de 3 % y 22 %, respectivamente. En la figura 1 se observa la curva de ATD que muestra un pico endotrmico a 863 C que corresponde al punto de fusin del carbonato.

CONCLUSIONES: Mediante el anlisis trmico se ha investigado la descomposicin del carbonato de sodio al interaccionar con la microsilice, residuo de la fabricacin del silicio metal, formando silicato de sodio. Las conclusiones se resumen en lo siguiente: - La descomposicin del carbonato sdico es fuertemente acelerada por la interaccin con una fuente de silice, en nuestro caso, por la microsilice. Se establece que la mayor velocidad de descomposicin ocurre en el intervalo de temperatura entre 800-860 C. - La velocidad de descomposicin es independiente de la relacin SiOifSiiO, y ocurre hasta que la descomposicin del carbonato se haya agotado. - La utilizacin de la microsilice adelanta ligeramente el intervalo de la temperatura de descomposicin del carbonato sdico, adems de reducir el consumo energtico para la preparacin del silicato sdico por la energa producida por oxidacin del carbono inherente en la microsilice. Es viable la utilizacin de la microsilice como fuente de SO2 para el proceso de fabricacin de vidrio soluble.