Zeolitas
Zeolita
Las Zeolitas o Ceolitas son minerales aluminosilicatos microporosos. Destacan por su capacidad de hidratarse y deshidratarse de un modo reversible. Hasta octubre de 2012 se han identificado 206 tipos de zeolitas según su estructura, de los que más de 40 son naturales; los restantes son sintéticos. La zeolitas naturales se encuentran, tanto en rocas sedimentarias como en volcánicas y metamórficas.
Se suelen utilizar y vender como adsorbentes comerciales. Como ejemplos de sus usos tenemos la refinación del petróleo, la coloración de líquidos y gases así como el control de la contaminación (polución). Esto ha hecho que exista una producción comercial de zeolitas artificiales de características particulares.
Etimología
Zeolita.
El término zeolita fue acuñado originalmente en 1756 por el mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt, quien observó que al calentar rápidamente stilbita, se producen grandes cantidades de vapor de agua que había sido absorbida por el material. Con base en esto, llamó zeolita al material, donde el ζέω griego (zeo) significa "hervir" y λίθος (lithos), "piedra".
Paragénesis
Los principales materiales geológicos donde yacen zeolitas son en rocas sedimentarias y en estratos volcánicos de diverso tipo. En cuanto a ambientes geológicos las zeolitas tienden a formarse en ambientes especifícos que pueden clasificarse así: lagunas salinas o alcalinas, superficies y suelos salinos o alcalinos, sedimentos de fondo océanico, zonas donde agua percola en sistemas hidrológicos abiertos, zonas de alteración hidrotermal y durante la diagénesis de sedimentos.
Andesita con vesículas amigdaloides rellenas con zeolita.
Estructura físico química
Las zeolitas están compuestas por tetraedros formados por un catión y cuatro átomos de oxígenos, es decir TO4. El catión, T, puede ser silicio(Si), aluminio (Al) o incluso germanio (Ge), aunque el silicio predomina. Al estar interconectados los tetraedros su fórmula es TO2 ya que tetrahedros adyacentes comparten oxígenos. Debido a que el aluminio tiene cargas más bajas que el silicio, la inclusión de aluminio es compensada químicamente por la inclusión de K, Na y Ca o menos frecuentemente por Li, Mg, Sr y Ba. Estos siete cationes, si bien forman parte de las zeolitas, no llegan a formar parte del armazón TO2. Las zeolitas se asemejan en estructura y química a los feldespatos con la diferencia que las zeolitas tienen cavidades más grandes y que albergan agua generalmente.
Tipos de especies minerales
Existen varios tipos de zeolita natural, que surgen en las rocas sedimentarias y que se encuentran constituidas por aluminio, silicio, hidrógeno, oxígeno, y un número variable de moléculas de agua. Según la IMA se aceptan como minerales válidos las siguientes zeolitas:
Usos
Las zeolitas tiene varios usos:
La agricultura
La acuicultura
La alimentación del ganado
Como intercambiador iónico
Como catalizador en la industria química
Agricultura: Se utilizan como acondicionadores de suelo.
Acuicultura: se utiliza como un ablandador de aguas, debido a su capacidad de intercambiar iones, y también se utiliza para hacer engordar más rápido a algunos peces, aunque el exceso puede ser mortal, por lo cual sólo se puede utilizar como un suplemento alimenticio.
Alimentación del ganado: en la actualidad se utiliza como suplemento alimenticio para el ganado, puesto que permite aprovechar más la comida. La zeolita actualmente se utiliza como un suplemento alimenticio para las aves, pues engordan de un 25% a un 29% más con respecto a las que no se les adiciona zeolita; la zeolita que permite esto es la clinoptilolita. La causa de que los animales engorden más es que la zeolita hace que los nutrientes ingeridos queden retenidos por ella: se quedan un tiempo debido a los poros con los que cuenta la zeolita. Esto permite que la zeolita les haga aprovechar mucho más los alimentos.
Intercambio iónico: La mayor parte de los intercambios iónicos se lleva a cabo a través de la solución acuosa, por lo cual se utiliza para ablandar aguas duras residuales.
Esto se logra generando "sitios activos" sobre la superficie de la zeolita (con un tratamiento previo de este material) de modo que al pasar el líquido a través de ella se logre atrapar y reemplazar los iones que se encuentran en la solución por otros que disminuyan las propiedades de dureza, por ejemplo, aunque esto se puede aplicar a un sin fin de procesos de interés. Cada determinado tiempo se requiere un proceso de recuperación de la resina de intercambio (como también se le denomina) de modo que se limpien los iones retenidos y se vuelvan a liberar los respectivos sitios activos.
Catalizador en la industria química: son muy importantes para muchos procesos en petroquímica.
Las zeolitas, debido a sus poros altamente cristalinos, son consideradas como un tamiz molecular, pues sus cavidades son de dimensiones moleculares, de modo que al pasar las aguas duras, las moléculas más grandes se quedan y las más pequeñas siguen su curso, lo cual permite que salga un líquido más limpio, blando y cristalino. Paul Weisz descubrió en 1960 que algunos de estos tamices moleculares presentan selectividad de forma por lo que son altamente específicos para algunas aplicaciones catalíticas.
Pero esta capacidad tamizadora es limitada. Debido al diminuto tamaño de los poros, el agua que ingresa deberá tener una cantidad muy baja de sólidos y de turbiedad; de lo contrario la resina se tupirá rápidamente, haciendo el proceso económicamente inviable.
Su estructura cristalina está formada por tetraedros que se reúnen dando lugar a una red tridimensional, en la que cada átomo de oxígeno es compartido por dos átomos de silicio, formando así parte de los minerales tectosilicatos.
El agua y muchos otros compuestos pasan a través de los poros de la zeolita.