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ZEOLITAS

ZEOLITAS. Por: Maurin Salamanca Guzmán Juliana Velásquez Ochoa. CONTENIDO. Introducción Composición y estructura Síntesis Caracterización Usos Bibliografía. INTRODUCCION. La palabra zeolita proviene de las raíces griegas “ zeo ” y “ lithos ”.

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Presentation Transcript

  1. ZEOLITAS Por: Maurin Salamanca Guzmán Juliana Velásquez Ochoa

  2. CONTENIDO • Introducción • Composición y estructura • Síntesis • Caracterización • Usos • Bibliografía

  3. INTRODUCCION La palabra zeolita proviene de las raíces griegas “zeo” y “ lithos”. Su definición actual busca incluir todos los minerales cristalinos que se caracterizan por poseer estructuras formadas por tetraedros enlazados, cada uno de los cuales contiene cuatro átomos de oxigeno y un catión el cual puede ser Al, Si, P, Be, Zn, Mg, Co, B, etc. Zeolita faujasita X observada en el microscopio electrónico de barrido.

  4. COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA • La formula general para la composición de una zeolita es: • Las unidades primarias de construcción de las zeolitas son tetraedros de [SiO4]4- y [AlO4]5- unidos formando puentes de oxigeno no lineales.

  5. UNIDADES SECUNDARIAS DE CONSTRUCCIÓN CLASIFICACIÓN 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 sintéticas (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

  6. EJEMPLOS D6r PerBUs containing D6Rs

  7. POLIEDROS MAYORES • Estructura de una zeolita faujasita. • (b) representación simplificada del cuboctaedro (a), en el que aparecen los átomos de oxígeno (o) y los de aluminio o silicio (•). • Estos cuboctaedros unidos forman a la zeolita faujasita (c).

  8. Zeolita Zeolita Zeolita Átomos de O que forman la abertura Átomos de O que forman la abertura Átomos de O que forman la abertura Diámetro de poro ( Å ) Diámetro de poro ( Å ) Diámetro de poro ( Å ) Ejemplos Ejemplos Ejemplos Poro extragrande Poro extragrande Poro extragrande 18 18 18 9 < q 9 < q 9 < q MCM-9, VPI-5 MCM-9, VPI-5 MCM-9, VPI-5 Poro grande Poro grande Poro grande 12 12 12 6 < q < 9 6 < q < 9 6 < q < 9 Y, b , W Y, b , W Y, b , W Poro mediano Poro mediano Poro mediano 10 10 10 5 < q < 6 5 < q < 6 5 < q < 6 ZSM-5, ZSM-11 ZSM-5, ZSM-11 ZSM-5, ZSM-11 Poro pequeño Poro pequeño Poro pequeño 8 8 8 3 < q < 5 3 < q < 5 3 < q < 5 Erionita, A Erionita, A Erionita, A POROS Y CANALES • La característica principal de la zeolita es su estructura que tiene cavidades o poros que se unen para formar un sistema de canales a través de dicha estructura, un factor que determina las moléculas que pueden entrar en estos canales es el tamaño de la ventana o abertura del poro, que a su vez depende del número de tetraedros formando esta ventana.

  9. SINTESIS DE ZEOLITAS Las zeolitas sintéticas se obtienen mediante procesos hidrotérmicos. En general se obtienen de soluciones de silicatos y aluminatos [Al(OH)4-], a un pH alto, la mezcla forma un gel. El gel es calentado en recipientes cerrados bajo condiciones hidrotérmicas, dando lugar a la cristalización.

  10. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ZEOLITIZACIÓN • REACTIVOS: • Una fuente determinada • Puede favorecer la • Cristalización de las • ZEOLITAS.

  11. 2. Composición molar: Las cantidades relativas de Si, Al, metales alcalinos y agentes estructurantes son uno de los factores clave en la cristalización. Dicha composición puede variar la utilidad de la zeolita en determinada aplicación. 3. Alcalinidad: El pH alcalino de la síntesis es importante ya que los aniones OH- cumplen un papel crucial como agentes mineralizantes, y también por que el pH influye en la relación de Si/Al del producto cristalino. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ZEOLITIZACIÓN

  12. 4. Periodo de añejamiento : Es el tiempo en el cual, la gel ya preparada, se mantiene a una temperatura menor que la de cristalización. Este periodo de “maduración” es crucial para obtener el producto deseado. 5. Agentes estructurantes: Son aquellos que contribuyen a la formación del retículo de la zeolita. Influye en los procesos de nucleación y/o gelación; Las unidades son organizadas dentro de una geometría particular alrededor del agente estructurante. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ZEOLITIZACIÓN

  13. TECNICAS DE CARACTERIZACIÓN • Difracción de Rayos X: COMPARACIÓN DEL PATRÓN Y DIEMENSIONES DE LA CELDA • Microscopía Electrónica de Transmisión o de Barrido:FORMA DE LOS CRISTALES, HOMOGENEIDAD. • Análisis Térmico:ESTABILIDAD TERMICA Y CARÁCTER HIDROFÍLICO • Espectroscopías IR y UV-visible:GRUPOS FUNCIONALES CARÁCTERÍSTICOS Y COORDINACIÓN DEL CATIÓN. • MAS-NMR:AMBIENTE DEL ÁTOMO CENTRAL • Técnicas de adsorción-desorción:CARÁCTER ÁCIDO

  14. MAS-RMN 29Si MAS-RMN 29Si de la zeolita analcita (ANA) Ambientes locales posibles de un átomo de silicio y sus desplazamientos químicos típicos.

  15. TECNICAS DE CARACTERIZACIÓN Difractograma de la una zeolita NaGa-Y TGA of (a) K-L, (b) Co exchanged L zeolite (CoK-HL), (c) Cobalt modified L zeolite (K-CoL).

  16. TECNICAS DE CARACTERIZACIÓN Ammonia sorption isotherms for HY (LZY-82) and H(Ga,La)Y crystals. UV–VIS spectrum of as-synthesized CoULM-5. IR spectra of chemisorbed pyridine on H(Ga,La)Y.

  17. USOS • Agentes deshidratantes • Zeolitas como intercambiadores iónicos • Zeolitas como adsorbentes • Zeolitas como catalizadores

  18. AGENTES DESHIDRATANTES • Las zeolitas deshidratadas son muy buenos agentes secantes, adsorbiendo agua para volver a su condición original. Mordenita (MOR)

  19. ZEOLITAS COMO INTERCAMBIADORES IÓNICOS • Los cationes de compensación de una zeolita pueden ser intercambiados por otros que se encuentren en una solución circundante. Localización de los sitios I, II y III en la red de una zeolita faujasita.

  20. ZEOLITAS COMO ADSORBENTES • Las zeolitas deshidratas poseen estructuras de poros abiertos, y superficies internas que son capaces de adsorber gran cantidad de sustancias. Zeolita A

  21. ZEOLITAS COMO CATALIZADORES • Las zeolitas son usadas en catálisis debido a que muestran propiedades importantes que no se encuentran en las catalizadores amorfos tradicionales. • El hecho de que las zeolitas son mallas moleculares permite controlar que tipo de moléculas tienen acceso a los sitios activos. Esto da lugar a los catalizadores selectivos a forma

  22. CATALIZADORES SELECTIVOS A FORMA Hay tres tipos de catalizadores selectivos de forma: • Catálisis selectiva al reactivo • Catálisis selectiva al producto • Catálisis selectiva al estado de transición

  23. BIBLIOGRAFIA • Kevan, L.Microporous Materials: Zeolites, Clays, and Aluminophosphates. Págs: 755 - 764 • Dyer, A. Zeolites. Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Págs: 1- 5 • Rojas, J. Sánchez, M. Torres, D. Síntesis de Zeolita Y y su aplicación en una reacción de oxidación. U. de A. Medellín. 1991 • http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/55/htm/zeolita.htm 03/04/05

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