Zeolitas Abril 2005

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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