La zeolita: Una piedra que hierve

Por Isaac Schifter y Pedro Bosch Giral

La zeolita forma parte de nuestras actividades cotidianas ya que se utiliza como filtro protector en la sustancia congelante de los refrigeradores, se ha añadido a los detergentes para reducir su efecto dañino, y se aplica en los carburantes, como las gasolinas, para producir la desintegración catalítica y obtener diesel y combustibles de alto octanaje.

• Idioma: Español
• Editorial: Fondo de Cultura Económica
• Fecha de lanzamiento: 21 may 2013
• ISBN: 9786071603296

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I. ¿Qué es una zeolita?

UN POLVO BLANCO

SUPONGA el lector que ha caído en su poder, por azares del destino, una botella sobre cuya etiqueta está escrito zeolita. Hay dentro un polvo blanco y fino. Curioso, intenta enterarse del significado de zeolita para saber si el contenido de la botella corresponde a tal nombre. Ingenuo, cree que basta consultar un libro técnico y verificar que el polvo cumpla con la definición de zeolita que, por cierto, también se puede, es más, se debe escribir ceolita. (Aquí adoptaremos la ortografía zeolita que es la de uso corriente en México.) Recurre a uno de tantos diccionarios técnicos y encuentra que:

Las zeolitas [sí, las zeolitas pues se trata de una familia de minerales] son aluminosilicatos hidratados altamente cristalinos que al deshidratarse desarrollan, en el cristal ideal, una estructura porosa con diámetros de poro mínimos o sea de 3 a 10 angstroms.

[También se dice que] una zeolita es un aluminosilicato cuya estructura forma cavidades ocupadas por iones grandes y moléculas de agua con gran libertad de movimiento [ambos] que permiten el intercambio iónico y la deshidratación reversible.

Pero, ¿qué es un aluminosilicato? ¿Qué significa cristalino y cristal ideal? ¿De qué estructura se trata? El problema resulta bastante más complejo de lo esperado y será necesario proceder ordenadamente y con la ayuda de varios especialistas.

En este capítulo, juntos, determinaremos lo que es una zeolita. En efecto, por ahora, sólo nos consta que el polvo de la botella es un material sólido*. Suponemos que debe presentar propiedades fisicoquímicas peculiares que justifiquen el apelativo de zeolita, así que un análisis fisicoquímico debe resolver el problema.

EN EL LABORATORIO DE ANÁLISIS

El jefe del laboratorio nos propone determinar la composición de la muestra y su estructura cristalográfica. En efecto, nos explica, que no sólo es importante determinar si la muestra está constituida por átomos de aluminio, silicio, sodio, hidrógeno y oxígeno que, dicho entre paréntesis, son los elementos* presentes en algunas zeolitas, sino que hay que saber cómo se relacionan, cómo están distribuidos en el espacio, pues dependiendo de la forma en que los átomos se ordenen, o sea de la estructura, se obtienen compuestos* diferentes.

Figura 1. Átomos de carbono en el grafito (a) y en el diamante (b).

Figura 2. Átomos de cinc (•) y de azufre (o) en la esferalita.

Por ejemplo, el grafito y el diamante tienen una composición elemental idéntica. Ambos están constituidos solamente por átomos de carbono. La diferencia entre uno y otro estriba en que los átomos de carbono están ordenados de manera distinta (Figura 1). En este diagrama se representa a los átomos de carbono mediante círculos y se destaca la geometría mediante líneas.

Estos arreglos (o celdas unitarias)* se repiten infinitamente y son característicos de cada compuesto. En el caso del diamante, los átomos se encuentran en las esquinas de un cubo, en el centro de las caras y en el centro de algunas diagonales. Esta disposición se reproduce al infinito. El arreglo de los átomos de carbono en el grafito es en forma de hexágonos, por eso se dice que el diamante cristaliza en un sistema cúbico pero que el grafito lo hace en un sistema hexagonal.

También existe en la naturaleza la situación inversa. Dos materiales pueden tener la misma estructura cristalográfica pero estar compuestos por átomos diferentes. Por ejemplo, la esferalita (o blenda) cristaliza como el diamante pero está constituida por átomos de cinc (Zn) y de azufre (S) distribuidos como se ilustra en la figura 2. Queda entonces clara la diferencia entre la estructura de un material y la identidad de los átomos que lo constituyen, aunque en los ejemplos anteriores tratamos sólo estructuras regulares y periódicas en el espacio, o sea con cristales (dicho de otro modo, en estos materiales, grupos idénticos de átomos se repiten en el espacio a intervalos iguales). Como lo que aquí nos interesa es identificar los elementos que componen a los polvos y determinar los compuestos que los forman, necesitamos, por lo

Comentarios para La zeolita

[Felipe Plaza Muñoz · Calificación: 5 de 5 estrellas]

Excelente obra, da argumentos con una teoría completa y amena a la vez sobre la naturaleza y aplicación de la zeolita, la verdad existe una muy buena sabiduría inspirada por la naturaleza para avanzar a un desarrollo sustentable de la industria.
Hay que buscar el conocimiento y la sabiduría para tener una mejor vida, la tierra es nuestro hogar y hay que aprender a cuidar de ella.
Felicidades por el efuerzo continuo de crear una cultura cientifica en la gente, para asi generar paradigmas mas saludables en la poblacion.