Leccion2.MateriasPrimas.Ceramicas.2007

LECCION 2.- CERAMICAS // MATERIAS PRIMAS.
1.- Introducción.
Uno de los problemas más importantes de nuestros días es el de la disponibilidad de materias primas en
condiciones de calidad y precio convenientes para la industria.
En las industrias cerámica y vidriera se presenta este problema agravado por las circunstancias de que, siendo
parte de las materias primas productos naturales como caolines, arcillas, feldespatos, arenas, etc., pueden
presentar grandes oscilaciones en su composición y en su comportamiento tecnológico lo que origina,
variaciones importantes en las propiedades de los productos terminados.
La adición de algunos minerales y otros compuestos se utiliza para dar a los productos cerámicos
propiedades específicas o para modificar propiedades no deseables, tales como una contracción excesiva
durante el secado o la cocción, una baja resistencia al choque térmico, etc.
En el estudio del procesamiento cerámico es necesario familiarizarse con los tipos de materias primas
disponibles. Minerales de arcilla, que proporcionan plasticidad cuando se mezclan con el agua, feldespatos,
que actúan como relleno no plástico en el conformado y como un fundente durante la cocción y la sílice, que
es un relleno que mejora la refractariedad, han sido el esqueleto o columna vertebral de las cerámicas
tradicionales como las porcelanas. Otros silicatos han sido usados en la cerámica blanca (whiteware) como
azulejos y baldosas, productos de cordierita resistentes al choque térmico y porcelanas eléctricas de
esteatita.
La sílice, los aluminosilicatos, la alúmina tabular, el óxido de magnesio, el óxido de calcio, y las mezclas de
estos minerales han sido usadas durante mucho tiempo para la fabricación de refractarios estructurales. La
alúmina, la magnesia y los aluminosilicatos hoy en día son usados para la obtención de alguna cerámicas
avanzadas estructurales.
El carburo de silicio y el nitruro de silicio son usados para la fabricación de refractarios, abrasivos y cerámica
eléctricas y estructurales. La alúmina finamente molida, los titanatos y las ferritas son la columna vertebral de
la industria de cerámica electrónica. Las circonas estabilizadas se usan para productos cerámicos avanzados
estructurales y eléctricos y el circón, la circona, y otros óxidos dopados con óxidos de metales de transición
y de las tierras raras son usados extensamente como pigmentos cerámicos. Estos materiales comúnmente se
preparan calcinando mezclas de partículas, pero hoy en día son producidos usando técnicas químicas
especiales.
Consideraremos la naturaleza de los materiales de partida, tradicionalmente llamadas materias primas, que
pueden ser compradas a un vendedor y recibidas en el sitio de fabricación. Estos materiales pueden variar
extensamente en la composición química y mineralógica, la pureza, la estructura física y química, el tamaño
de partícula y el precio.
Las categorías de materias primas incluyen:
(1).- Material crudo no uniforme de depósitos naturales
(2).- Minerales industriales refinados que han sido beneficiados para quitar impurezas minerales con el fin de
aumentar considerablemente la pureza mineral y la consistencia física.
(3).- Sustancias químicas industriales inorgánicas, con un gran tonelaje de producción, que han sufrido un
procesado químico significativo y un refinamiento para mejorar considerablemente la pureza química y
mejorar las características físicas.
1
La elección de una materia prima para un producto particular dependerá del coste material, factores de
mercado, servicios del vendedor, consideraciones técnicas del procesado, las exigencias de funcionamiento y
el precio de mercado del producto final. Para productos en los que el tratamiento añade un considerable valor
añadido, el coste del material de partida es un componente, relativamente, pequeño de los gastos de
producción. En consecuencia, un material de partida de una calidad más alta y más caro pueden ser aceptables
para la microelectrónica, recubrimientos, fibras y algunos productos de alto calidad.
Pero el coste medio de las materias primas para la obtención de materiales de construcción y de la cerámica
tradicional como el azulejo y la porcelana debe ser relativamente bajo. Consideraciones de productividad
pueden sugerir substituciones de materiales de más bajo coste que no disminuyan la calidad, o
alternativamente, un material más caro, que puede ser procesado más económicamente y\o que aumentará la
calidad y el funcionamiento o rendimiento del producto.
2.- Material crudo no uniforme de depósitos naturales.
Las primeras industrias de cerámica estaban situadas cerca de un depósito natural que contenía una
combinación de los minerales crudos ordinarios, que podían ser procesados convenientemente en productos
utilizables. Los materiales de construcción como los ladrillos, las tejas, las baldosas, los azulejos y algunos
artículos de cerámica son ejemplos históricos, y muchos todavía son identificados por el nombre regional.
Algunos materiales crudos son de pureza suficiente para ser usado en la fabricación de refractarios pesados.
La bauxita, una mena no plástica que contiene minerales hidratados de alúmina, minerales arcillosos e
impurezas minerales como el cuarzo y óxidos de hierro, se usa en la producción de algunos refractarios.
Hoy, sin embargo, la mayor parte de las cerámicas es producida a partir de minerales más refinados.
3.- Minerales industriales.
Los minerales industriales son usados en grandes tonelajes para producir materiales de construcción,
refractarios, cerámicas blancas y algunas cerámicas eléctricas. Ellos se usan extensivamente como aditivos en
vidriados, en la industria del vidrio y como materias primas para la obtención de sustancias químicas
industriales. Ejemplos comunes de dan en la tabla 3.1.
Tabla 3.1.- Materias primas comunes.
2
Uno de los deberes esenciales del ceramista es conocer las materias primas utilizadas y anticiparse a cualquier
perturbación del proceso debida a cambios en sus propiedades. Las propiedades deseadas o la uniformidad de
cualquier materia prima usada son tan importantes como las exigencias sobre los límites de pureza química y
propiedades físicas que se establezcan.
La composición mineralógica, la cristaloquimica de los minera les presentes, la composición química de las
materias primas y del agua utilizadas, la textura de las materias primas incluyendo la forma de las partículas, su
distribución granulométrica y estado de consolidación o, en el caso de minerales arcillosos, su capacidad de
deflocular, representan propiedades cuyo conocimiento es útil para comprender el comportamiento de las pastas
cerámicas en cualquier sección de la planta.
Las materias primas cerámicas se clasifican de acuerdo con sus funciones en la fabricación cerámica y de acuerdo
con sus propiedades básicas. En la tabla 3.2 se detalla una clasificación de las materias primas cerámicas.
Tabla 3.2.- Clasificación de las materias primas cerámicas.
3
Para la fabricación de los materiales cerámicos tradicionales se utilizan las siguientes materias primas:
Plásticas.
Arcillas naturales de una o más variedades para poder conseguir mejores propiedades. Desde el punto de vista
mineralógico su composición es mayoritariamente caolinita con montmorillonita como componente
subordinado. Suelen acompañar halloysita, illita y pirofilita, además de minerales no arcillosos como cuarzo,
feldespato, micas y vidrio volcánico. Las arcillas plásticas a menudo se clasifican de acuerdo con el tamaño de
partícula (porcentaje contenido de partículas inferiores a 0.5 µm).
La conformación de la pasta cerámica más conveniente, mediante la mezcla de arcillas y otros minerales, es
una práctica de uso propia de cada industria para cada producto. Las especificaciones de la materia prima son
establecidas en función de la tecnología empleada y el destino del producto a elaborar.
Las pastas cerámicas deben tener características tales que permitan su conformación en crudo, un secado
satisfactorio y de buena calidad, adecuada resistencia, temperatura de fusión ajustada, y otras características
específicas de acuerdo con el producto final. En la fabricación de lozas, las especificaciones referidas al color
son menos exigentes debido al recubrimiento con esmalte que se realiza a la pieza.
No plásticas.
Materias que se agregan a las arcillas para disminuir su excesiva plasticidad, rebajar su temperatura de
cocción, aumentar su porosidad, colorear o recubrir de esmalte las piezas.
Se utilizan los siguientes tipos:
(i).- Desgrasantes:
Este grupo de materias primas está formado por los materiales más refractarios (aumentan la refractariedad) y
carentes de plasticidad.
Son materiales arenosos que reducen la excesiva plasticidad de algunas arcillas, ya que no retienen agua y
disminuyen su adherencia al estar húmedas, lo que dificulta su manejo y moldeo. La retracción es menor al
secarse la pasta. También actúan como esqueleto, armazón o soporte de la forma cerámica, ya que aunque
algunos materiales se ablanden para obtener un determinado grado de vitrificación, la forma que se da al
producto en verde, ha de sostenerse hasta el final del proceso, aunque con cierta variación de la escala de
tamaño.
Se deben añadir finamente molidos para no quitar homogeneidad. Los más utilizados son:
- La arena de cuarzo (SiO2) o anhídrido silícico, que puede estar presente en la propia arcilla o añadirse.
Aumenta de volumen al elevar la temperatura reduciendo la contracción de la pasta aunque un calentamiento
brusco produce una expansión violenta que podría romper la pieza.
- El feldespato potásico que da transparencia a las porcelanas y lozas y sirve también para fabricar esmaltes
cerámicos.
- La chamota o barro cocido es el más utilizado y económico por proceder de piezas rotas o defectuosas que
se pulverizan añadiéndose a la arcilla y no se contrae al volverse a cocer.
- Escoria granulada.
4
El desgrasante ideal es la chamota, constituida por diversos materiales cerámicos, ya cocida triturada al
estado de polvo tan fino como convenga (para provocar ciertas texturas toscas se elige una
granulometría gruesa), que se adiciona en cierta proporción a la composición cruda, aportando,
principalmente, las siguientes ventajas:
1.- Reduce las mermas o contracciones por secado y por cocción, lo que aminora las tensiones internas y
el riesgo de grietas y fisuras.
2.- Aporta más resistencia mecánica al cuerpo cerámico crudo.
3.- Aumenta la facilidad de drenaje respecto al secado cerámico.
4.- Mejora la resistencia al choque térmico.
(ii).-Fundentes:
Se añaden a la pasta para reducir la temperatura de cocción ya que bajan el punto de fusión del material,
abaratando costos y permitiendo la parcial vitrificación de las piezas. Los más utilizados son:
- Carbonato cálcico, que muy frecuentemente es impureza de la arcilla, no siendo necesario añadirlo. El aporte
calizo es sin embargo perjudicial para la pieza y conviene reducirlo o molerlo finamente.
- El feldespato potásico que da transparencia a las porcelanas y lozas y sirve también para fabricar esmaltes
cerámicos.
- Óxidos de hierro.
También se usan sosa y potasa.
(iii).- Materiales quemantes.
Se añaden a la pasta con el fin de aumentar la porosidad y favorecer la sinterización uniforme de la pasta
cerámica. Se utilizan materiales orgánicos como el serrín o carbón (lignito) que al quemarse en el horno dan
piezas de alta porosidad y poco peso.
(iv).- Materiales plastificantes.
Se añaden para aumentar la plasticidad de la pasta cerámica. Se usan arcillas de alta plasticidad y sustancias
tensoactivas (Hidróxido, carbonato o silicato sódico, cal, oxalato, humus, etc.).
La dosificación de estas materias primas depende del tipo de producto a conseguir, clasificados de acuerdo a
su permeabilidad y grado de vitrificación, o vidriado parcial en sus caras en productos cerámicos porosos,
semipermeables e impermeables.
Los materiales cerámicos se obtienen a partir de distintos tipos de arcillas, que son rocas sedimentarias de
origen mecánico formadas en la fase detrítica de partículas muy finas.
En la tabla 3.2 se detallan los principales productos cerámicos y las materias primas a utilizar.
5
Tabla 3.2.- Materias primas utilizadas en las principales industrias cerámicas.
6
4.- Los silicatos y su estructura.
4.1.- Introducción.
Más del 90 % de los minerales que forman las rocas son silicatos, que son compuestos de silicio y oxígeno,
(elementos más abundantes en la corteza terrestre, Tabla 4.1.1), y uno o más iones metálicos. Por
consiguiente, la mayor parte de suelos, rocas, arcillas y arenas son clasificados como silicatos.
En lugar de caracterizar las estructuras cristalinas de los silicatos en términos de celdillas unidad, es más
4conveniente utilizar varias combinaciones de tetraedros [SiO4] (Figura 4.1.1), y así todos los silicatos
2están formados a partir de un esqueleto de tetraedros con los vértices ocupados por iones O y el centro por
4+
Si .
Cada átomo de silicio esta unido a cuatro átomos de oxigeno, los cuales están situados en los vértices del
tetraedro. El átomo de silicio esta colocado en el centro. Puesto que esta es la unidad básica de los silicatos,
frecuentemente se considera una entidad cargada negativamente (- 4). La configuración electrónica del silicio
es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 ó [Ne] 3s2 3p2, es decir existen ocho electrones internos lo que hace que los electrones
externos o de valencia responsables del enlace químico estén más alejados del núcleo y, por tanto, atraídos
por él más débilmente. Ello se traduce, por ejemplo, en que los enlaces Si-Si tienen una energía de enlace,
aproximadamente la mitad de la del enlace C — C, lo que le convierte en más reactivo, es decir, menos
estable químicamente. Por su parte, la configuración electrónica del oxígeno es 1s², 2s², 2p4.
4+
2-
En presencia de un ión pequeño y fuertemente cargado como el Si (r = 0.39 Å) , los iones oxigeno O
(r = 1.32 Å) se encuentran fuertemente polarizados y deformados y el tetraedro es menor que el calculado
a partir de los radios iónicos. La distancia Si-O determinada con la ayuda de espectros de difracción de
4+
rayos X es de 1.62 Å en vez de 1.71 Å que es la suma de los radios del ión silicio Si y del anión-oxigeno
2(O ). La arista del tetraedro es de 2.55 Å.
4-
El tetraedro [SiO4] se encuentra eléctricamente descompensado (el Si aporta cuatro cargas positivas frente
a la ocho negativas de los cuatro oxígenos de los vértices), por lo que ha de unirse a otros cationes para
neutralizar las cargas (Pueden saturarse por iones metálicos positivos externos). A menudo los silicatos no
son considerados iónicos puesto que tienen un significativo carácter covalente en los enlaces Si - O, los cuales
son direccionales y relativamente fuertes. Las varias estructuras de los silicatos se originan a partir de las
4distintas maneras en que las unidades de [SiO4] pueden combinarse en distribuciones de una, dos o tres
dimensiones.
TABLA 4.1.1.- Elementos más abundantes en la Naturaleza.
ELEMENTO
1.-OXIGENO
2.-SILICIO
3.-ALUMINIO
4.-HIERRO
5.-CALCIO
6.-SODIO
7.-POTASIO
8.-MAGNESIO
9.-TITANIO
10.-HIDROGENO
11.-LOS RESTANTES ELEMENTOS
PORCENTAJE EN PESO EN LA
CORTEZA TERRESTRE
46.46
27.61
74.07
8.07
5.06
3.64
2.83
2.58
2.07
98.32
0.62
0.14
0.92
7
4-
Figura 4.1.1.- Un tetraedro silicio-oxigeno [SiO4] .
El tipo de estructura de cualquier silicato es función del modo en que se satisfacen las valencias de los
oxígenos. Según el tipo de estructura, los silicatos pueden dividirse en cinco grupos dependiendo del
número de oxígenos de un tetraedro de silicio que están unidos directamente a otros tetraedros de silicio
vecinos (es decir, según el número de vértices compartidos por tetraedros, que pueden ser 0, 1, 2, 3, y 4):
Dichos grupos se dan en la tabla 4.1.2.
Una representación de estos agrupamientos se muestra en la figura 4.1.2. Según sea la coordinación de los
otros oxígenos que se unen a otros cationes distintos del silicio se forman los diferentes minerales dentro de
cada gran grupo de silicatos.
8
Tabla 4.1.2.- Clasificación de los silicatos
Nº de
oxígenos
compartidos
por cada
tetraedro
0
1
2
Tipo de
agrupamiento de los
tetraedros
AISLADOS
(Son las que
presentan grupos
SiO4-4
independientes, es
decir, que no están
unidos entre sí, sino
mediante poliedros
de otros óxidos que
aseguran la
neutralidad eléctrica
del conjunto)
PAREJAS
(Estructura de
tetraedros dobles)
ANILLOS
(Estructura cíclica)
Disposición triangular
Anillo cuadrado
Anillo hexagonal
Nombre del gran
grupo de silicatos
Según el índice de coordinación (IC) de los
cationes presentes en los poliedros de unión de
los grupos SiO4-4 varía la estructura cristalina
del conjunto.
Su fórmula
-Grupos de la fenacita (IC = 4) (Fenacita, ,
general es:
SiO4Be2, Willemita, SiO4Zn2)
4-Grupo del olivino (IC=6) (Olivino, SiO4(Fe,
[SiO4]
Mg), Forsterita, SiO4Mg2 Fayalita, SiO4Fe2,
Las cuatro cargas monticellita, SiO4CaMg)
negativas son
-Grupo circón (IC=8) (Circón, SiO4Zr, torita,
satisfechas por
SiO4Th)
los cationes que
-Grupo de los alumino – silicatos (Cianita
sirven de enlace
IC=6, silimanita IC = 4 y 6, andalucita IC = 5 y
a los tetraedros
6, mullita)
SOROSILICATOS
Akermanita: Ca2Mg(Si2O7)
6[Si2O7]
NESOSILICATOS
U
ORTOSILICATOS
CICLOSILICATOS
6-
[Si3O9]
8[Si4O12]
12[Si6O18]
INOSILICATOS o
METASILICATOS
2y3
CADENAS DE
UNIONES
Si-O
3
PLANOS
(Estructuras en capas
o en hojas)
4
TRIDIMENSIONAL
(estructuras en
armazón)
Zeolitas
Benitoita: BaTi(Si3O9)
Berilo: Al2Be3(Si6O18)
2-
Piroxenos: [SiO3] (Cadenas sencillas en el
que cada tetraedro comparte dos de sus vértices
(Su estructura
con los vecinos, Figura 4.1.3).
está constituida
6Anfíboles: [Si4O11] (Cadenas dobles y cada
por largas
tetraedro comparte dos o tres vértices con los
cadenas de
vecinos, según se halle en el exterior de la
tetraedros
enlazadas entre sí cadena o en su interior, Figura 4.1.3).
por diferentes
cationes entre los (Enstatita, wollastonita, diópsido, sepiolitas ,
que predominan atapulgitas)
el hierro ferroso
y el magnesio)
Dioctaédricos
Trioctaédricos
(Dos capas por hoja)
(Tres capas por hoja)
Caolinita
Pirofilita
Serpentina
Moscovita
Talco
FILOSILICATOS
Ilitas
Flogopita
MontmorillonitasMontmorillonitas
- Beidellitas
Cloritas
Vermiculitas
Cuarzo, cristobalita, tridimita, albita, anortita,
TECTOSILICATOS feldespato-ortosa, nefelina)
9
Figura 4.1.2.- Representación de los grandes grupos de silicatos. Ejemplo de nesosilicato: Olivino.
10
4-
Figura 4.1.2 .- Esquema de los principales arreglos de los tetraedros de [SiO4] que definen los diferentes
grupos de silicatos.
11
Figura 4.1.3.- Estructura de los piroxenos y anfíboles.
4.2.- Tectosilicatos. Sílice.
La estructura general de un tectosilicato está formada por una red de tetraedros que comparten todos sus
vértices, creando una red tridimensional. La estructura así definida (Figura 4.2.1) corresponde al cuarzo y es
eléctricamente neutra.
Figura 4.2.1.- Estructura de un tectosilicato.
12
Cuando se presentan sustituciones de silicio por aluminio en un 25 % de las posiciones, se crea un déficit de
carga positiva que es compensada por elementos alcalinos. Nace así el grupo de los feldespatos alcalinos,
cuyo representante más genuino es la ortosa en la que el elemento que compensa es el potasio.
Si la sustitución se produce de forma variable entre un 25 % y un 50 %, se tiene el grupo de las plagioclasas
y los iones de compensación son el sodio o el calcio, en cantidades variables en función del déficit de carga
creado. El término cálcico es la anortita y el sódico la albita.
Las fórmulas generales de estos minerales son como sigue:
Químicamente, el silicato más sencillo es el dióxido de silicio, o sílice (SiO2), que es un material muy abundante
en la naturaleza y se presenta de muchas formas: cuarzo, arena cuarcífera, cuarzo filoniano, pedernal, cristal
de roca transparente o coloreado, ágata, etc.
Estructuralmente, es una red tridimensional que se genera cuando todos los átomos de oxigeno de cada
tetraedro son compartidos con tetraedros adyacentes. Por consiguiente, el material es eléctricamente neutro y
todos los átomos tienen estructuras electrónicas estables. En estas circunstancias, la relación entre los átomos
de Si y O es 1:2, tal como esta indicado por la formula química.
Si todos los tetraedros se colocan de una forma regular y ordenada, se forma una estructura cristalina.
Existen tres formas cristalinas polimórficas primarias de la sílice: cuarzo, cristobalita (Figura 4.2.2) y tridimita.
Sus estructuras son relativamente complicadas, y comparativamente abiertas, o sea, los átomos no están
empaquetados al máximo. Como consecuencia, estas sílices cristalinas tienen densidades relativamente bajas,
por ejemplo, a temperatura ambiente, el cuarzo tiene una densidad de solo 2.65 g/cm3. La resistencia del
enlace Si -- O se refleja en una temperatura de fusión relativamente alta, 1710 °C.
Figura 4.2.2.- Estructura de la α-cristobalita (a) mostrando la red tipo diamante
(b) de átomos de Si entre los cuales se insertan átomos de O.
13
Los cambios de una especie a otra, y de variedad dentro de la misma especie, envuelven variaciones de
volumen muy importantes. La sílice anhidra existe en todas sus formas en los productos industriales, por
esto el conocimiento de sus propiedades y las consecuencias de los cambios de estado cristalino son
verdaderamente importantes en la tecnología cerámica y es, por tanto, necesario para el ceramista el
conocimiento de estos fenómenos, por los efectos que pueden producir sobre los productos.
E l comportamiento de los ladrillos de sílice, las relaciones entre el soporte y el esmalte, la resistencia al
choque térmico, dependen de la cantidad y la variedad cristalina que entre en su composición, o de la fase
vítrea obtenida por ataque de estas variedades de sílice.
Las formas estables a temperaturas elevadas del cuarzo, tridimita y cristobalita, son más simples y
simétricas que las correspondientes a temperaturas bajas.
Los intervalos de estabilidad de las diversas especies de sílice se muestran en la tabla 4.2.1.
Los cambios de variedades de sílice dentro de una misma especie no implican la desaparición de los
tetraedros sino solamente una modificación en la dirección y longitud de los enlaces. La energía necesaria
para efectuar estas transformaciones es débil y la inversión es casi instantánea y reversible. Para esta
inversión no se necesita la acción de ningún catalizador y se produce simultáneamente en toda la masa
cristalina, siendo acompañada de una variación energética muy pequeña. El cuarzo α, que es el que
encontramos en la naturaleza, es una versión deformada de la forma β estable a alta temperatura. La
inversión del cuarzo α al cuarzo β tiene lugar a 573° C y en ella se produce un aumento de volumen en el
sentido α ⇒ β.
Tabla 2.2.1.- Intervalos de estabilidad de las diversas especies de sílice.
SILICE VITREA: Densidad = 2.21 g/cm
3
Las fases anteriores y sus temperaturas de inversión se hallan resumidas en la figura 4.2.3, debida a Sosman.
14
Figura 4.2.3.- Clasificación gráfica de las fases de la sílice, con indicación de las temperaturas de
inversión térmica β⇒α. Las líneas de trazo continuo indican estados estables y las de
trazo discontinuo estados metaestables e inestables.
Las transformaciones de una especie a otra, presentan las siguientes características:
1.- Las transformaciones son casi siempre lentas y, generalmente, irreversibles.
2.- A veces no se obtienen solo con la influencia de la temperatura.
3.- Las transformaciones pueden facilitarse mediante sustancias extrañas. La acción catalizadora de tales
materiales puede explicarse como sigue: debilitan el cristal de cuarzo con una especie de ataque de los
enlaces entre los átomos; estos después se reagrupan en la posición de equilibrio estable correspondiente
a la temperatura a que se encuentran.
4.- Las transformaciones de una fase estable en otra inestable no sobreviene directamente, sino a menudo a
través de una momentánea fase más inestable.
Por ejemplo, calentando cuarzo a 1400 °C se forma primero la cristobalita, después la tridimita, cuya fase
estable va de 867 °C a 1470 °C.
Los cristales de cuarzo tienen la característica de que sus superficies forman figuras geométricas bien
determinadas. Ocurren en formas prismáticas con caras lisas. Así, una variedad común del cuarzo se
presenta en forma de doble pirámide (Figura 4.2.4.a), otra variedad adquiere la forma de una bipirámide
hexagonal con un prisma (Figura 4.2.4.b), mientras que en otras ocasiones presenta una forma distorsionada
(Figura 4.2.4.c).
15
Figura 4.2.4.- Formas que tienen diversas variedades de cristales de cuarzo.
La forma cristalina más corriente del cuarzo α es la de un prisma terminado por dos pirámides
hexagonales, siendo las caras de las pirámides iguales dos a dos. Estos cristales están frecuentemente
maclados y no presentan planos de agrietamiento. Tiene dureza 7 en la escala de Mohs y es la variedad más
3
densa de la sílice (2.653 g/cm ).
La estructura básica de cuarzo consiste en cadenas en espiral (Hélices) de tetraedros alrededor de ejes
ternarios y senarios. En la figura 4.2.5.a se muestra una de las hélices triples, y en la 4.2.5.b un diagrama
mostrando a las hélices unidas formando la red cristalina,
Figura 4.2.5.- (a).- Hélices triples, (b).- Hélices unidas formando la red cristalina,
En la figura 4.2.6 están representados los modelos estructurales del cuarzo α y del cuarzo β.
16
(a)
(b)
Figura 4.2.6.- Modelos estructurales del: (a).- cuarzo α (b).- cuarzo β.
Las relaciones entre las formas de la tridimita no son muy conocidas. La tridimita α1, estable a temperatura
ambiente, cristaliza en el sistema ortorrómbico pero su malla es pseudoexagonal. La transformación tiene
lugar a 117 °C para dar tridimita β1 con un aumento de volumen del 0.15%. En el caso de la tridimita α1 la
transformación en β2 tiene lugar a los 163 °C con un aumento de volumen del 0.20%. Las dos tridimitas β1
y β2 son hexagonales y sus diferencias estructurales son muy pequeñas.
En la cristobalita, la transformación , α ⇒ β se realiza con un aumento de volumen del 3 %. La variación
tiene lugar a 220 °C en el calentamiento y entre 240 y 170 °C en el enfriamiento. La cristobalita α es
seudocúbica mientras que la cristobalita β es cúbica.
La gran variación de volumen de la cristobalita confiere a los productos cerámicos ricos en ella una gran
dilatación y una sensibilidad al choque térmico a baja temperatura.
17
Mientras que las transformaciones dentro de la misma especie son instantáneas y reversibles, consumiendo
una mínima cantidad de energía, las transformaciones de una especie en otra son lentas y exigen una cierta
cantidad de energía ya que encierran un cambio profundo de toda la estructura del cristal.
Estas transformaciones son muy difíciles a partir de los cristales puros y exigen la presencia de agentes
mineralizadores que actúen como catalizadores permitiendo un paso intermedio, generalmente amorfo,
que hace posible el reagrupamiento de los átomos.
El cuarzo se transforma en presencia de un catalizador, entre 367 y 1470 °C, primero en cristobalita y
después en tridimita, siendo el paso de cristobalita a tridimita muy lento, ya que no puede realizarse sin el
paso por el estado amorfo.
Por fusión de las diversas especies de sílice se obtiene la sílice vítrea que posee una viscosidad
excepcional y conserva su naturaleza amorfa al enfriarse, dando el vidrio de sílice. El punto de fusión del
cuarzo es muy difícil de determinar, ya que es un cambio extremadamente lento. Las trazas de impurezas
reducen el punto de fusión y aceleran su transformación en sílice vítrea. El vidrio de sílice posee un
-7
coeficiente de dilatación muy bajo (5x10 ), lo que confiere una gran resistencia al choque térmico.
La sílice vítrea no sufre transformación por debajo de los 1000 °C. En presencia de fundentes puede dar
directamente tridimita y en ausencia de fundentes y a altas temperaturas da cristobalita que pasa después a
tridimita. La devitrificación siempre tiene lugar desde la superficie al interior de la masa vítrea.
La constitución del vidrio de sílice presenta una red irregular de tetraedros de SiO4 unidos por sus vértices
4de un modo desordenado. Se explica por los «retículos irregulares». Es decir, los tetraedros (SiO4) existen
siempre, pero son irregulares los enlaces Si-O que no se presentan con ángulos constantes, sino orientados en
direcciones variables.
4.3.- Filosilicatos. Arcillas.
Al grupo de los filosilicatos pertenecen los minerales de la arcilla, que en su mayoría son minerales
secundarios formados en el suelo. Son pues los constituyentes esenciales del complejo de alteración y solo
las micas aparecen como minerales primarios. Salvo en las rocas sedimentarias, ricas en arcilla, en la que
pueden aparecer la totalidad del grupo.
Están constituidos por una capa indefinida de tetraedros que comparten tres de sus vértices de forma que
quedan en un mismo plano. Se presenta en forma de una red hexagonal regular en la que la relación
(Silicio/Oxigeno) es de (2/5). Se conocen otras combinaciones de unión de tetraedros de oxigeno en capas,
pero son poco comunes. Los oxígenos libres de cada tetraedro no están saturados lo que le da una fórmula
general de (Si2O5)2-. La neutralidad eléctrica viene dada por la presencia de octaedros de aluminio
encadenados según el tipo gibbsita o de magnesio según el tipo brucita.
En el plano definido por el cuarto vértice de cada tetraedro se ubica un grupo OH en el centro del hexágono
definido por los oxígenos tetraédricos. Este grupo OH y dos oxígenos del hexágono, forman un triángulo
sobre el que se apoya un octaedro cuyos otros tres vértices se sitúan en un plano superior, y están
constituidos por grupos OH que pertenecen a una capa hexagonal centrada, o bien por un grupo OH y dos
oxígenos, correspondientes a una capa tetraédrica análoga a la primera y situada especularmente con ella.
Los huecos octaédricos pueden estar ocupados por Al o por Mg (Figura 4.3.1).
18
Figura 4.3.1.- Estructura en capas.
Las arcillas son “rocas” o materiales terrosos formados principalmente por silicatos alumínicos con materia
coloidal y trozos de fragmentos de rocas, que generalmente se hacen plásticas cuando están húmedas y
pétreas por la acción del fuego. La fabricación tiene su fundamento en la plasticidad o capacidad de moldeo
por deformación plástica que tienen las arcillas según su contenido de agua. Una vez conformadas las
piezas, por desecación y cocción se producen las transformaciones irreversibles que le dan carácter pétreo.
Estas propiedades dan a las arcillas su utilidad, puesto que se les puede moldear en casi todas las formas, las
cuales conservan después de ser sometidas a la acción del fuego. La arcilla tiene muchos otros usos además
de la cerámica, principalmente en la construcción y fabricación. El vocablo arcilla proviene del latín “
arguilla “, palabra asignada a las materias arcillosas.
Las arcillas son origen secundario, que se han formado en la naturaleza por la meteorización y la erosión
físico-química de las rocas ígneas causada por el agua, el CO2 y los ácidos inorgánicos. Los depósitos o
yacimientos mas importantes se han formado a partir de los feldespatos (cuya composición varia desde el
KAlSi3O8 hasta el NaAlSi3O8 y el CaAl2Si2O8) de rocas tales como el granito ( Feldespatos 66 %,
cuarzo 26 %, micas 7.5 %, otros minerales (circón, magnetita, apatito, ilmenita, etc. 0.5 %). En la figura
4.3.2 puede verse un esquema simplificado de la génesis de los materiales arcillosos.
Están constituidas esencialmente por aluminosilicatos hidratados con una estructura laminar o de capas,
acompañados de otros minerales denominados “accesorios” entre los que podemos citar cuarzo, calcita,
óxidos y sulfuros de hierro, yeso, rutilo (TiO2), ilmenita (FeTiO3), dolomita, álcalis (que se derivan
principalmente de las micas y feldespatos, aunque parte se debe al intercambio catiónico de las propias
arcillas), materia orgánica, etc.
Por lo general, las arcillas son mineralógicamente filosilicatos o silicatos laminares de tamaño de grano muy
fino y morfología laminar lo que les confiere un elevado valor de superficie específica y por lo tanto una
amplia superficie de reacción fisicoquímica que facilita su interacción con multitud de sustancias en especial
con compuestos polares como el agua. De ello se derivan sus propiedades plásticas y reológicas y su
capacidad de cambio catiónico. Este conjunto de propiedades hace que las arcillas tengan muchas
aplicaciones industriales en los campos de la cerámica, los absorbentes y el petróleo.
19
Figura 4.3.2. - Esquema simplificado de la génesis de las arcillas.
En la figura 4.3.3 puede verse la estructura general de los filosilicatos, en la que se pone de manifiesto que,
generalmente, poseen una gran superficie planar perpendicular al eje cristalográfico c y pequeñas caras
laterales. Se distinguen cuatro niveles de organización:
1.- Planos constituidos por oxígenos (O) y grupos hidroxilo (OH).
2.- Hojas o láminas, tetraédricas u octaédricas, formadas por una combinación de planos.
3.- Capas formadas por una combinación de hojas.
4.- Cristal, que es el resultado de un apilamiento de hojas en la dirección cristalográfica c.
El conjunto de capas superpuestas constituye una hoja. La cohesión en el plano de la hoja es muy grande,
pero muy débil lateralmente, lo que confiere a estos minerales propiedades plásticas (caolinitas) o de fisuras
particularmente claras (micas).
20
Figura 4.3.3.- Estructura general de los filosilicatos.
En la estructura cristalina de estos minerales se distinguen dos unidades fundamentales (Figura 4.3.4): la
4tetraédrica, formada por tetraedros de silicio y oxígeno [SiO4] y la octaédrica, formada por octaedros de
coordinación, con Al3+, Mg2+, Fe2+ o Fe3+ , y más raramente Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn, en el centro y O y/o
(OH) en los seis vértices. Los octaedros son bipirámides con su plano ecuatorial cuadrado y todas sus caras
triángulos equiláteros iguales.
•
SILICIO
•
ALUMINIO, MAGNESIO, ETC
Figura 4.3.4. - Unidades fundamentales de la estructura cristalina de los minerales arcillosos.
21
Dichas unidades se disponen formando dos tipos de láminas básicas o elementales, que en las distintas
especies mineralógicas pueden variar en su composición química y en su disposición. Son las láminas
tetraédrica y octaédrica.
En la lámina tetraédrica de sílice (Figura 4.3.5), tres de los cuatro oxígenos de cada tetraedro se comparten
con tres tetraedros vecinos para compensar sus cargas (Cada oxígeno unido a dos iones silicio, recibe una
2valencia de cada uno y satisface así su carga.), formando capas, de extensión infinita y fórmula [Si2O5] ,
que constituyen la unidad fundamental de los filosilicatos. Este tipo de unión permite la extensión de la
estructura, en forma análoga a lo que ocurre con los compuestos del carbono en la química orgánica, por lo
que a veces se lo describe con el nombre de polimerización.
La hoja tetraédrica tiene simetría hexagonal, observándose los anillos de seis oxígenos y todos los oxígenos
apicales no compartidos (con una valencia libre), se encuentran en un mismo plano orientados en la misma
dirección. El Si4+ del centro de los tetraedros, puede ser reemplazado - al menos en parte - isomórficamente
por Al3+ ya que presentan un radio iónico parecido y la estructura no se altera en forma significativa.
Cuando ocurre este tipo de sustitución (sustitución isomórfica), la lámina tetraédrica se descompensa
eléctricamente pues existen cargas negativas de los oxígenos que quedan sin compensar o dicho de otra
manera, existe déficit de cargas positivas.
Figura 4.3.5.- Capa de tetraedros dispuestos en red hexagonal.
En la lamina octaédrica constituida por octaedros que incluyen un catión (Al3+, Mg2+, Fe2+, Fe3+) situado en
el centro de seis oxidrilos, los octaedros se unen entre sí compartiendo aristas, es decir, compartiendo
oxidrilos con octaedros vecinos, tal como se puede ver en la figura 4.3.6.
Figura 4.3.6.- Hoja de unidades octaédricas.
22
Cuando el catión central de los octaedros es trivalente (Al3+) (Lámina octaédrica de alúmina, tipo gibbsita)
sólo se necesita que dos tercios de los huecos centrales octaédricos estén ocupados para balancear la capa
eléctricamente (Figura 4.3.7.a). En cambio, cuando el catión central es bivalente Mg2+, (Lámina octaédrica
de óxido de magnesio, Mg(OH)2 , tipo brucita) o Fe2+ se necesita que todos los huecos centrales estén
ocupados (Figura 4.3.7.b). En este último caso se produce una mayor simetría en el reparto de las valencias
con el silicio. Esta estructura puede considerarse como derivada de la gibbsita por sustitución de 3 Mg+2 por
2 Al+3.
Esto sirve de base para la división de los minerales arcillosos según la composición química de la lámina
octaédrica: se dice que son dioctaédricos cuando el catión central es trivalente (el Al es el catión octaédrico
dominante) y se dice que son trioctaédricos cuando el catión central es bivalente (Mg2+ dominante en la
capa octaédrica).
Figura 4.3.7.- Componentes elementales de las capas de los minerales arcillosos:
(a).- lámina dioctaédrica; (b).- lámina trioctaédrica.
Pueden existir muchos minerales caracterizados por diferencias secundarias de estructura, sobre todo en lo
que concierne a la unión de unas hojas con otras. Se distinguen así los minerales tipo dados en la tabla 4.3.1.
De estos derivan un gran número de minerales por sustitución de cationes en las capas, interposición de
agua entre las hojas, disposición de unas hojas con respecto a otras, modo de unión de las hojas, etc.
Tabla 4.3.1.- Minerales tipo con estructura en capas o en hojas
23
Las capas de tetraedros y octaedros se acoplan dando láminas u hojas El plano de unión entre ambas capas
está formado por los oxígenos de los tetraedros que se encuentran sin compartir con otros tetraedros
(oxígenos apicales), y por grupos (OH) de la capa octaédrica, de forma que, en este plano, quede un (OH)
en el centro de cada hexágono formado por 6 oxígenos apicales. El resto de los (OH) son reemplazados por
los oxígenos de los tetraedros (Figura 4.3.8).
Figura 4.3.8.- Estructura ideal de un filosilicato 1:1 dioctaédrico
Una unión similar puede ocurrir en la superficie opuesta de la capa octaédrica. Así, los filosilicatos pueden
estar formados por dos capas: tetraédrica más octaédrica, denominándose bilaminares, 1:1, ó T:O (Figura
4.3.8); o bien por tres láminas: una octaédrica y dos tetraédricas y se denominan trilaminares, 2:1 ó T:O:T
(Figura 4.3.9).
24
Figura 4.3.9.- Estructura ideal de un filosilicato 2:1 dioctaédrico
A la unidad formada por la unión de una capa octaédrica más una o dos tetraédricas se denomina lámina, y
el apilamiento de estas láminas en dirección vertical forma la estructura cristalina (Figura 4.3.10).
Figura 4.3.10.- Estructura en láminas u hojas.
La unión se realiza a través de compartir los oxígenos apicales con una valencia libre de la lámina
tetraédrica. Estos oxígenos actúan como puentes de unión entre tetraedros y octaedros, permitiendo una
verdadera fusión entre ellos. Cada uno de estos oxígenos, resulta ser común a un tetraedro de la lámina
tetraédrica y a dos octaedros (si el catión central es Al3+, lámina dioctaédrica) o tres octaedros (si el catión
central octaédrico es Mg2 o Fe2+, lámina trioctaédrica). Esto se observa claramente en la figura 4.3.7.a y b.
25
En algunos filosilicatos (esmectitas, vermiculitas, micas...) las láminas no son eléctricamente neutras debido
a las sustituciones de unos cationes por otros de distinta carga. El balance de carga se mantiene por la
presencia, en el espacio interlaminar, o espacio existente entre dos láminas consecutivas, de cationes (como
por ejemplo en el grupo de las micas), cationes hidratados (como en las vermiculitas y esmectitas) o grupos
hidroxilo coordinados octaédricamente, similares a las capas octaédricas, como sucede en las cloritas. A
éstas últimas también se las denomina T:O:T:O o 2:1:1.
La unidad formada por una lámina más la interlámina es la unidad estructural (Figura 4.3.11) Los cationes
interlaminares más frecuentes son alcalinos (Na y K) o alcalinotérreos (Mg y Ca).
Figura 4.3.11.- Estructura ideal de un filosilicato 2:1:1 (T:O:T:O).
Las fuerzas que unen las diferentes unidades estructurales son más débiles que las existentes entre los iones
de una misma lámina, por ese motivo los filosilicatos tienen una clara dirección de exfoliación, paralela a
las láminas.
Entonces los filosilicatos se clasifican atendiendo a que sean bilaminares o trilaminares y dioctaédricos o
trioctaédricos (Tabla 4.3.2). Como puede verse pertenecen a los filosilicatos grupos de minerales tan
importantes como las micas y las arcillas.
26
Tabla 4.3.2.- Clasificación de los filosilicatos.
Por su parte, los minerales arcillosos se clasifican en diferentes grupos según el espesor de la hoja
elemental. Se distinguen así los grupos del tipo del caolín, del tipo de la mica, del tipo de la clorita, en los
cuales las hojas miden respectivamente 7, 10 y 14 Ǻ (Tabla 4.3.3). De cada uno de estos subgrupos
estructurales se derivan un gran número de minerales por sustitución de cationes en las capas, interposición
de agua entre las hojas, disposición de unas hojas con respecto a otras, modo de unión de las hojas, etc. Las
sustituciones de poliedros en las capas y la naturaleza de los iones aseguran la neutralidad eléctrica del
conjunto.
Tabla 4.3.3.- Clasificación de las arcillas.
GRUPO DE ARCILLAS
Grupo Caolín
(Caolinita, Nacrita,
Anauxita, etc.)
Grupo Zeolitas
(Clinoptilolitas,
Aragonitas, etc.)
Grupo Montmorillonitas
(Esméctica, Bentonitas,
Beidelita, etc.)
FORMACIÓN
Mg 2+ / Al 3+
CATIONES
INTERLAMINARES
TRIOCTAEDRAL
Alta en magnesio
Bajo en potasio
TECTOSILICATOS /
DIOCTAEDRAL
1:2
Si - Al - Al
(Polar,
Expandible)
Alto en calcio y/o
sodio
DIOCTAEDRAL
2:1
Si -Al - Si
(Polar,
Expandible)
Alto en calcio y/o
sodio
TRIOCTAEDRAL
ESPESOR
DE LA HOJA (Å)
7.18
1:1
Si - Al
(Isoelectricas)
Grupo Micas –
Hidratadas
DIOCTAEDRAL Y/O
TRIOCTAEDRAL
(Sepiolitas, Vermiculitas,
Atapulguita)
Grupo Micas– No
Hidratadas
(Ilitas, Cloritas)
FORMACIÓN
Si 4+ / Al 3+
2:1
Si -Al - Si
(Polar y/o
Dipolares)
(Expandible)
9.5 (Talco)
Alto en potasio
Bajo en magnesio
2:1:1
Si - Al - Si - Al
(Dipolares, No
expandible)
Alto en magnesio
Bajo en potasio
10 (Mica)
14
27
4.3.1.- Minerales con estructura tipo caolín (Dos capas por hoja).
Las capas elementales de los minerales de este grupo están constituidas por la asociación de una capa
octaédrica de Al o Mg y una capa de tetraedros de silicio. Los oxígenos ocupan los vértices comunes de los
poliedros y los vértices de los octaedros que no están unidos a los tetraedros de sílice están ocupados por
oxidrilos (Figura 4.3.1.1). Si se designa por X a los elementos en posición octaédrica y por Y a los elementos
en posición tetraédrica, los minerales del tipo del caolín corresponden a la fórmula ideal, para una semimalla,
siguiente:
X n (Y2O5 )(OH )4
en la que Y es principalmente Si
4+
pero también puede ser Al
3+
3+
o en raras ocasiones Fe .
Figura 4.3.1.1.- Estructura de la caolinita.
(i).- Capa trioctaédrica.
Los minerales de capa trioctaédrica, para los que n = 3, constituyen la familia de las serpentinas en la que el mineral
tipo es la antigorita o serpentina. La mayor parte de las serpentinas presentan una composición química compleja
3+
3+
2+
2+
2+
debido a la sustitución de Fe por Al y de Mg por Fe o Ni . La sustitución es parcial en la amesita y total
en la chamosita. La sustitución de aluminio por silicio en los tetraedros da lugar a las bertierinas, de fórmula
general:
( Al x Mg 3−x )[Si2−x Al x ]O5 (OH )4
en las que pueden haber sustituciones octaédricas de zinc, manganeso o hierro ferroso. Estos minerales no son de
interés cerámico.
28
(ii).- Capa dioctaédrica
Los minerales de capa dioctaédrica constituyen la familia de la caolinita que es el elemento fundamental
de la mayor parte de las arcillas y caolines empleados en cerámica. En estos minerales, las sustituciones son
muy raras. Pueden dividirse en minerales no hidratados e hidratados.
(a).- Minerales de capa dioctaédrica no hidratados.
En estos minerales, la unión entre las capas se realiza por medio de fuerzas de Van der Waals y no existe
posibilidad de intercalación de moléculas de agua, moléculas orgánicas u otros iones minerales.
Las capas de estos minerales, al estar unidas por fuerzas débiles (Van der Waals), tienen la posibilidad de
deslizarse unas sobre otras, lo que confiere a estos minerales sus propiedades plásticas. Más modernamente
se sabe que estas fuerzas de unión entre capas están regidas por puentes de hidrógeno.
-
La unión entre capas puede realizarse en diferentes posiciones de los dos planos, uno que lleva los (OH)
2y el otro que aporta grupos O capaces de atraer al ión hidrógeno del oxidrilo. Las diferentes posiciones de
unión entre los planos determina el sistema cristalino del mineral (Figuras 4.3.1.2 y 4.3.1.3).
Figura 4.3.1.2.- Estructura de la caolinita.
29
Figura 4.3.1.3.- Estructura de la caolinita.
Los minerales no hidratados del grupo del caolín comprenden cuatro especies cristalográficas: caolinita,
nacrita, dickita y livesita.
Estos minerales difieren por la posición de sus diferentes capas. La caolinita está caracterizada por el
ordenamiento perfecto de las capas que la componen, las capas se encuentran situadas igualmente unas con
respecto a otras, lo que confiere una sola capa por malla con un conjunto triclínico. El número de capas por
malla es de dos para la dickita y de seis para la nacrita (Figura 4.3.1.4). La dickita conserva la forma
cristalina monoclinica, la nacrita y la livesita tienen formas cristalinas ortorrómbica y seudomonoclinica
respectivamente.
Otro mineral es la metahalloisita que posee una red muy desordenada en cuanto a la orientación. La
caolinita y la metahalloisita constituyen los términos primero y último de esta serie de minerales.
La dickita y la nacrita son raras en la naturaleza, en cambio la caolinita es un mineral muy abundante.
Todos estos minerales responden a la fórmula 2SiO2.Al2O3.2H2O, pero tienen distinta red cristalina.
30
Figura 4.3.1.4.- Estructura de la caolinita, dichita y nacrita.
31
(b).- Minerales de capa dioctaédrica hidratados.
Estos minerales poseen sus capas separadas por una capa de moléculas de agua, en la que pueden tomar
iones minerales o moléculas orgánicas. El mineral tipo es la halloisita, 2SiO2.Al2O3.2H2O + 2H2O. La
presencia de moléculas de agua da origen a una distancia reticular total de 10.1 Ǻ y a una cierta
independencia entre capas, lo que permite su arrollamiento en forma de tubo.
Por calentamiento a 40°C, en una atmósfera seca, se van perdiendo las moléculas de agua entre capas y se
van desarrollando los tubos hasta llegar a la metahalloisita.
4.3.2.- Minerales con estructura tipo mica (Tres capas por hoja).
3+
2+
Los minerales de este grupo están constituidos por tres capas: una octaédrica de Al o Mg situada entre
dos capas hexagonales de tetraedros de sílice. Son numerosos los minerales que presentan esta estructura y
las sustituciones son frecuentes, tanto en la capa tetraédrica como en la octaédrica, lo que obliga a la
presencia de diferentes cationes para asegurar la neutralidad eléctrica.
La naturaleza de los cationes y su unión más o menos estrecha con las capas del mineral multiplican las
especies quimicas y modifican las propiedades fisicoquímicas del mineral. Se distinguen entre estos
minerales los que no contienen agua zeolitica en su estructura o intercalada entre sus capas, que son: mica,
pirofilita, talco y flogopita, los que están parcialmente hidratados: glauconita e ilita y los que están
hidratados: montmorillonita, beidellita, nontronita, saponita y vermiculita.
Todos estos minerales responden a la fórmula general:
X n (Y4O10 )(OH )2 Z
en la que Z representa los cationes fijados en las diversas micas o los cationes intercambiables en los otros
minerales y X e Y son los iones en posición octaédrica y tetraédrica en la estructura. El valor de n es
igual a 3 (n = 3) cuando la capa central es trioctaédrica e igual a 2 (n = 2) cuando es dioctaédrica.
(i).- Minerales tipo (Talco y Pirofilita).
El mineral magnesiano tipo e s e l talco y el aluminoso la pirofilita. Sus fórmulas estructurales aparecen
en las figuras 4.3.2.1 y 4.3.2.1, respectivamente. El conjunto de la capa es neutro y no aparecen cationes
alcalinos o alcalino-terreos, por lo que Z = 0
Sus fórmulas son las siguientes:
Pirofilita:
Al 2 ( Si 4O10 )(OH )2
Talco:
Mg 3 ( Si 4O10 )(OH )2
La pirofilita es un mineral relativamente raro. Los grupos oxidrilo están en el interior de la capa, protegidos
por dos capas de tetraedros. Es un mineral casi inerte, no reacciona con ácidos ni bases y tiene dureza 1
como el talco.
32
Figura 4.3.2.1.- Estructura del talco.
Figura 4.3.2.2.- Estructura de la pirofilita.
(ii).- Minerales derivados cristalográficamente (no diagenéticamente)
(a).- Familia de las micas.
Presentan la misma estructura que los minerales precedentes. El equilibrio eléctrico se restablece por la
2+
+
+
presencia de iones Ca , K y Na , que forman parte del retículo cristalino. Estos iones de gran diámetro
se unen a los oxígenos de las capas tetraédricas exteriores de dos capas superpuestas sobre las que se
3+
4+
reparten las valencias residuales provenientes de la sustitución de Al por Si . De este modo, aseguran la
cohesión entre las capas.
33
En el caso de las micas aluminosas, la capa aluminosa no tiene sustitución. En la capa tetraédrica, un
silicio de cada cuatro está reemplazado por un aluminio, lo que da la mica potásica o moscovita que
corresponde a una composición química bien definida dada por la fórmula:
Al 2 ( Si 3 Al ) O10 (OH )2 K
6SiO2 .3 Al 2O3 .K 2O.2H 2O
o también
En la figura 4.3.2.3 puede verse la estructura de la moscovita.
Figura 2.3.2.3.- Estructura de la moscovita.
La mica sódica o paragonito, de fórmula:
Al 2 ( Si 3 Al ) O10 (OH )2 Na
conserva la misma sustitución, pero no así la mica cálcica o margarita que presenta una sustitución de dos
silicios por dos aluminios. Su fórmula es la siguiente:
Al 2 ( Si 2 Al 2 )O10 (OH )2 Ca
La moscovita se presenta en forma de láminas flexibles y elásticas. La sericita es un mineral hidratado que
proviene de la descomposición de la moscovita o de feldespatos. Su composición química viene dada por la
fórmula
6SiO2 .3 Al 2O3 .K 2O.4H 2O
La flogopita es la mica magnesiana, en la que un silicio de cada cuatro está reemplazado por un aluminio,
sin sustituciones en la capa octaédrica. Su composición es:
Mg 3 ( Si 3 Al ) O10 (OH )2 K
correspondiente a:
6SiO2 .Al 2O3 .6MgO.K 2O.2H 2O
2+
La facilidad de sustitución del Mg
2+
por el Fe
lleva a las micas negras (biotitas).
34
(b).- Familia de la ilitas.
La estructura de estos minerales es parecida a la de las montmorillonitas. La sustitución de sílice por
alúmina en las capas tetraédricas varía desde el 10 al 20 % y los iones que compensan el defecto de carga
eléctrica suelen ser iones potasio y no son reemplazados fácilmente. Estos iones aseguran la unión de las
capas del mineral. La relación (Sílice/Alúmina) varía en estos minerales desde 2 a 4, siendo generalmente
de 3. Las ilitas aluminosas tienen una composición muy parecida a la sericita (moscovita muy dividida). Son
minerales muy abundantes en la naturaleza.
La glauconita es una ilita ferrífera que se presenta en forma de granos verdes criptocristalinos que se
encuentran en numerosos yacimientos sedimentarios.
En la figura 2.3.2.4 puede verse la estructura de la ilita.
Figura 2.3.2.4.- Estructura de la ilita.
(c).- Familia de las montmorillonitas.
En esta familia, las capas di o trioctaédricas están separadas por un número variable de capas de
moléculas de agua. Los minerales de capa trioctaédrica derivan del talco (hectorita y saponita) y los de capa
dioctaédrica derivan de la pirofilita (familia de las montmorillonitas, beidellitas), pero mientras que este
último grupo forma una serie continua, no se han encontrado minerales de transición entre la hectorita y la
saponita. Su estructura se representa en las figuras 4.3.2.5.
35
Las montmorillonitas reponden a la fórmula general:
( Al 2− x Mg x ) (Si 4− y Al y )O10 (OH )2 CE x + y + H 2O
en la que CE son los cationes intercambiables. Una fórmula media seria:
( Al1.66Mg 0.33 )( Si3.85 Al 0.15 )O10 (OH )2 Na0.48 + H 2O
Las beidellitas no difieren de las montmorillonitas más que por su mayor proporción de iones Al
4+
sustituidos por Si en la capa tetraédrica:
3+
( Al1.50Mg 0.50 )( Si3.70 Al 0.30 )O10 (OH )2 Na0.80 + H 2O
Las capas del mineral están separadas por moléculas de agua orientadas. El número de moléculas de agua
depende de las condiciones higroscópicas y de los cationes adsorbidos; su número es de dos para los
2+
2+
+
+
cationes divalentes Mg , Ca dando una distancia reticular de 15.5 Å, y de una para los cationes Na , K
dando una distancia reticular de 12.5 Å en condiciones atmosféricas normales. En presencia de al re
húmedo, la distancia reticular puede llegar a ser de 18 Ǻ, en el primer caso, con la interposición de tres
moléculas de agua e incluso de 21.4 Ǻ para cuatro moléculas de agua interpuestas.
Por calentamiento entre 300 y 500 °C, la distancia reticular disminuye hasta 12.5 Å correspondiente a la
interposición de una sola molécula de agua. El fenómeno es reversible y el mineral puede rehidratarse, a
menos que se supere dicha temperatura (agua zeolítica). Por encima de los 550° C, el agua desaparece y el
mineral ya no vuelve a hidratarse.
Las moléculas de agua entre capas pueden ser reemplazadas por sustancias orgánicas como glicerina,
etilenglicol, etc. Estos minerales dan reacciones coloreadas con ciertos fenoles y aminas aromáticas, como
la coloración roja con la ortofenildiamina, azul con la parafenildiamina y con la bencidina. De este modo,
el sulfato de bencidina se ha utilizado para distinguir la montmorillonita de la caolinita despues de la
eliminación de materia orgánica.
3+
3+
En la nontronita hay una sustitución parcial del Al de las montmorillonitas-beidellitas por Fe . Es un
mineral bastante raro que se encuentra a menudo diseminado en los caolines.
( Fe , Al )1.66 Mg 0.33  ( Si 4O10 )(OH )2 Na0.33 + H 2O
Las arcillas de esta familia se utilizan en la industria, con el nombre de bentonitas, por su poder
absorbente y en cerámica por su capacidad de aumentar la plasticidad.
36
Figura 4.3.2.5.- Estructura de la montmorillonita.
(d).- Familia de las vermiculitas.
Las vermiculitas son minerales de alteración hidrotermal de las micas. Poseen la estructura de la biotita en la
2+
2+
que los defectos de valencia, debidos a las sustituciones, se compensan con Mg y Ca fuertemente
hidratados e intercambiables, que se localizan entre las capas sucesivas y aseguran su unión. Estos iones
estan situados en los centros de octaedros cuyos vértices estan ocupados por moléculas de agua. Su
capacidad de cambio de base es elevada, del orden de 100 a 150 meq por cada 100 gr. de materia. Se
emplean como aislantes térmicos después de calentadas a alta temperatura.
37
Las vermiculitas dioctaédricas responden a la fórmula general:
( Al ) (Si
2+ y
4−x
Al x ) O10 (OH )2 CE x − y + H 2O
donde el catión intercambiable (CE) es normalmente magnesio.
Las vermiculitas trioctaédricas son frecuentemente ferroso-férricas.
En la figura 4.3.2.6 puede verse la estructura de la vermiculita.
Figura 4.3.2.6.- Estructura de la vermiculita
4.3.3.- Minerales con estructura tipo clorita (Cuatro capas por hoja).
Este grupo esta caracterizado por una capa de flogopita asociada a una capa de brucita. La estructura ideal
comprende una capa trioctaédrica de magnesio, una capa tetraédrica de silicio-aluminio, una capa
trioctaédrica de magnesio y otra capa tetraédrica de silicio-aluminio.
38
La distancia reticular es de 14 Å y su fórmula general es:
X 2n (Y4O10 )(OH )8
X = Mg, Y = Si
La leptoclorita o clorita verdadera presenta la fórmula:
( Mg 3 )( Mg 3−x Al x )(Si 4−x Al x )O10 (OH )8
Existen numerosas variedades que se diferencian por el valor de x, que varía entre 1 y 2, y por la naturaleza
de los sustituyentes.
En la figura 4.3.3.1 puede verse la estructura de la clorita.
Figura 4.3.3.1.- Estructura de la clorita
39
Figura 4.3.3.1.- Estructura de la clorita
4.3.4.- Minerales con estructura compleja interestratificada.
Son los minerales constituidos por un conjunto regular o no de los minerales precedentes. De este modo,
la rectorita y la allevardita son complejos regulares interestratificados de mica y montmorillonita, mientras
que la hidromica (Figura 4.3.4.1) esta constituida de capas irregularmente repartidas de mica y vermiculita.
Figura 4.3.4.1.- Representación esquemática de la estructura de la hidromica.
40
También pertenecen a este grupo de minerales arcillososo la sepiolita y la paligorskita o atapulgita, a pesar
de presentar diferencias estructurales con el resto de los filosilicatos. Estructuralmente están formadas por
láminas discontinuas de tipo mica T:O:T (Figuras 4.3.4.2, 4.3.4.3 y 4.3.4.4).
A diferencia del resto de los filosilicatos, que son laminares, éstos tienen hábito fibroso (Figura 4.3.4.5), ya
que la capa basal de oxígenos es continua, pero los oxígenos apicales sufren una inversión periódica cada 8
posiciones octaédricas (Sepiolita) o cada 5 posiciones (Paligorskita). Esta inversión da lugar a la
interrupción de la capa octaédrica que es discontinua.
Figura 4.3.4.2.- Representación esquemática de la estructura de la atapulgita.
41
Figura 4.3.4.3.- Representación esquemática de la estructura de la sepiolita.
Figura 4.3.4.4.- Representación esquemática de la estructura de la paligorskita.
42
Figura 4.3.4.5.- Aspecto fibroso de la sepiolita y atapulgita.
4.4.- Minerales presentes en las arcillas naturales.
En general las arcillas se presentan con bastantes impurezas pero lejos de ser un inconveniente, a veces es
una ventaja, desde el punto de vista práctico. En la tabla 4.4.1 puede verse la diferencia entre la caolinita
químicamente pura y una arcilla grasa, usual en cerámica.
Tabla 4.4.1.- Diferencia entre las características de una caolinita químicamente pura y una arcilla
grasa, usual en cerámica.
Aunque, en algunos casos, un mineral tipo puede predominar, las impurezas presentes pueden ser
importantes para determinar sus propiedades. Las arcillas, en particular, contienen muchos minerales tipo y
son extraordinariamente variables en composición. Tan complejo es su estudio y tan grandes las dificultades
que encierra que, aunque las arcillas se utilizan extensamente en todos los materiales cerámicos, muy
pocas han si do científicamente examinadas y conocidos los detalles completos de su composición
química y mineralógica.
A medida que el desarrollo tecnológico aumenta, más exigentes son los requisitos que deben cumplir.
43
Las arcillas están compuestas de muchos tipos de minerales, la mayor parte de ellos en forma de partículas
extraordinariamente pequeñas y por eso su estudio es difícil incluso usando los métodos experimentales
más modernos. Además, la influencia de la distribución de los tamaños de partícula sobre las propiedades
de la arcilla es, en algunos casos, tan importante como el tipo y cantidad de los minerales que están
presentes.
En su forma natural las arcillas consisten en (Figura 4.4.1):
(a).- Minerales de origen primario. Están presentes en rocas ígneas y no han sufrido alteraciones notables en
su composición.
(b).- Minerales de origen secundario producidos por la acción de agentes físicos y químicos sobre los
minerales primarios.
Figura 4.4.1.- Formación de los materiales arcillosos.
Los efectos de las impurezas en una arcilla dependen de:
-La naturaleza y comportamiento de la arcilla.
- La proporción en que están presentes.
- El tamaño y forma de las partículas de arcilla y de las impurezas.
- Las condiciones a que se someten tanto la arcilla como las impurezas (temperatura, tiempo,
atmósfera del horno, efecto de otras sustancias presentes}.
44
Los principales componentes químicos presentes en las arcillas son: sílice, alúmina, minerales que
contienen alcalinos, compuestos de hierro, compuestos de calcio, compuestos de bario, compuestos de
magnesio, compuestos de titanio, compuestos de manganeso presentes en pequeñas proporciones, silicatos
alumínicos complejos que contienen otros elementos, materia carbonosa, humedad y agua coloidal, bases
intercambiables. Otras impurezas pueden presentarse en menores proporciones.
(i).- Sílice (SiO2).
La sílice entra en porcentajes más o menos elevados en todas las pastas cerámicas. La sílice se presenta en las
arcillas de las siguientes formas: en estado libre como cuarzo u otra forma cristalina o amorfa de sílice o
como sílice coloidal, combinada con alúmina en forma de minerales arcillosos, con fundentes y alúmina en
forma de feldespatos, micas u otros silicatos aluminicos o formando silicatos simples como la wollastonita.
El efecto de la sílice libre en las arcillas es el siguiente:
- Reduce la plasticidad como material desgrasante.
- Disminuye la contracción de secado y cocción. Durante la cocción tiende a hincharse.
- Reduce la resistencia mecánica.
-Reduce la refractariedad en muchos casos, aunque no en todos.
-Aumenta la blancura del producto más económicamente que con otros elementos componentes de pastas
cerámicas.
- Aumenta el coeficiente de dilatación en los productos de masa porosa, mientras que lo disminuye en los
vitrificados porque el coeficiente de dilatación de la sílice cristalina es más alto que el de los materiales
arcillosos, mientras que el de la sílice vítrea es bajo (un octavo del de la cristalina). Esto es importante
cuando se trata de conseguir compatibilidad entre la masa y la cubierta vítrea.
- En los productos no vitrificados se forma una especie de trama de sílice libre en torno a la cual se
encuentran la sustancia arcillosa y las fundentes.
Es preciso estudiar cuidadosamente su uso porque se pueden encontrar serios inconvenientes.
De la curva de dilatación (Figura 4.4.2) se aprecia que la forma más idónea de usarla es la tridimita, por su
menor coeficiente y por la ausencia de saltos bruscos.
Figura 4.4.2.- Curvas de dilatación térmica de las fases cuarzo, cristobalita y tridimita.
45
La forma más peligrosa es la cristobalita. El salto brusco que presenta la curva puede causar rotura en
los productos, y sobre todo respecto al vidriado, que no puede acompañar a la pasta en su contracción
irregular.
En materiales no vitrificados y cocidos a baja temperatura, el cuarzo se mantiene como tal, produciendo el
calentamiento un aumento de su volumen del 0.3 %, con similar contracción en el enfriamiento.
En productos cocidos a alta temperatura y vitrificados se forma cristobalita. Si la proporción de esta es
grande, puede traer graves consecuencias (dado el aumento de volumen del 17 % en el paso de cuarzo a
cristobalita).
En suma, tales variaciones de volumen pueden producir fisuraciones, fracturas o fragilidad a las variaciones
de temperatura.
El tamaño de partícula de la sílice es también importante. Cuando el tamaño de partícula es pequeño
puede reaccionar y actuar como fundente y cuando el tamaño de partícula es grande, la sílice aumenta la
refractariedad.
La sílice libre se presenta en la mayor parte de las variedades de arcilla. En arcillas residuales está
presente, principalmente, como cuarzo cristalino ya que es un compuesto común de las rocas ígneas y no
se altera mediante el efecto de los agentes atmosféricos.
Las arcillas sedimentarias presentan normalmente cantidades apreciables de cuarzo que ha sido transportado
y depositado junto con los minerales arcillosos. Además de cuarzo, se presentan formas criptocristalinas y
amorfas de la sílice, como la calcedonia y el pedernal. Estas formas de sílice son mucho más reactivas que
el cuarzo cristalino y por lo tanto se convierten más rapidamente en cristobalita y tridimita y reaccionan con
los compuestos fundentes a temperaturas más bajas.
(ii).- Alúmina.
La alúmina se presenta en las arcillas no solamente en forma de minerales arcillosos sino también como
feldespatos, mica y otros silicatos aluminicos. En algunas arcillas se presenta alúmina libre derivada de
bauxitas y lateritas. Las arcillas halloisíticas contienen, frecuentemente, alúmina libre asociada en forma de
gibbsita. Estas arcillas son valiosas para su utilización en refractarios. Otras arcillas pueden contener
alúmina en forma de gibbsita, diásporo (AlO.OH) o alúmina coloidal.
Los compuestos aluminosos no arcillosos tienen los siguientes efectos sobre las arcillas:
- Reducen la plasticidad.
- Aumentan la refractariedad de la arcilla siempre que el contenido en alúmina sea mayor del 5%, ya
que la refractariedad de los ladrillos de sílice se reduce enormemente con el contenido en
alúmina. Aproximadamente por cada 0.1 % de alúmina se reduce la temperatura máxima de
operación del orden de 10 °C.
(iii).- Minerales alcalinos.
Los alcalinos están presentes en las arcillas como:
(a).- Silicatos o silicatos alúminicos (feldespatos, micas, etc.).
(b).- Cationes adsorbidos en la superficie de los cristales de los minera les arcillosos. El grado de adsorción
depende de la superficie específica y de la naturaleza de los minerales arcillosos.
(c).- Sales solubles como sulfato sódico, cloruro sódico, sulfato potásico, etc.
46
En gres, porcelana y otros productos cerámicos cuanto mayor es la proporción de alcalinos más fundente
es la masa.
El principal efecto de los álcalis presentes en las arcillas es reducir la refractariedad o temperatura de
vitrificación ya que se combinan con la sílice y la alúmina para dar fases líquidas a baja temperatura-de
fusión (=700 °C) y consecuentemente se denominan fundentes.
Las sales alcalinas solubles tienen una influencia notables sobre las propiedades plásticas y coloidales de las
arcillas.
(iv).- Minerales de hierro.
Los minerales de hierro que pueden presentarse en la naturaleza pueden clasificarse en: óxido férrico
(Fe2O3), óxido ferroso (FeO), óxido ferroso-férrico (Fe3O4), sulfuros de hierro (S2Fe, SFe), carbonato de
hierro (CO3Fe), hidróxidos ferroso y férrico, silicatos ferrosos y silicatos aluminico-ferrosos, aluminato
ferroso, sales solubles de hierro y cloritas.
Los principales minerales de hierro presentes en las arcillas son:
- Magnetita (Fe3O4): se presenta en forma de cristales cúbicos negros con una dureza de 5.5 – 6.5 y una
3
densidad entre 4.9 y 5.2 g/cm . No es frecuente en arcillas y se produce por la reducción parcial del óxido
férrico. Se encuentra en productos gresificados de pasta roja.
- Hematites (Fe2O3): se presenta en forma de cristales hexagonales de color gris metálico o rojizo o como
3
partículas amorfas rojas, con una dureza de 5.5 – 6.5 y una densidad de 4.5 – 5.3 g/cm . No es común en
arcillas sometidas a la acción de los agentes atmosféricos ya que se hidrata fácilmente a limonita. Es un
importante agente colorante, especialmente en ladrillos rojos y en productos cerámicos de pavimento y
revestimiento de pasta roja.
- Limonita (Fe2O3.xH2O): es un óxido de hierro hidratado que se presenta en forma de partículas amorfas
3
amarillas o marrones, con una dureza de 5 – 5.5 y una densidad entre 3.6 y 4.0 g/cm . El término limonita
no se aplica a un compuesto químico definido sino que incluye un gran número de compuestos de
composición variable y de naturaleza coloidal. Es muy común en las arcillas y es el responsable del color
amarillo de las mismas. Se presenta en arcillas sometidas a la acción atmosférica.
Se puede presentar como una película sobre las partículas de arcilla o como nódulos irregulares
distribuidos por toda la masa. Durante el calentamiento pierde agua y forma óxido férrico rojo, por lo que
es-te mineral es uno de los responsables del color rojo de los productos cerámicos obtenidos con arcillas.
- Goetita (FeO.OH) o (Fe2O3.H2O): es un óxido de hierro hidratado que se presenta en forma de cristales
ortorrómbicos marrón oscuro, amarillentos o rojizos, con una dureza de 5 - 5,5 y una densidad de 4 a 4.4
3
g/cm . Es común en muchas arcillas, en las que está distribuido en forma coloidal alrededor de las
partículas de otros minerales.
- Lepidocrita (γ-FeO.OH): no es común en las arcillas, aunque se le puede localizar como componente
minoritario de algunos fireclays.
- Oxido ferroso (FeO): no se presenta en las arcillas, aunque puede producirse en la cocción de productos
cerámicos de pasta roja si la atmósfera es reductora.
47
- Piritas: bajo este término general de los sulfuros de hierro, se incluyen tres minerales importantes: pirita,
marcasita y pirrotita.
Pirita (S2Fe): es un sulfuro de hierro que se presenta en cristales cúbicos amarillentos y que tiene una
3
dureza de 6 – 6.5 y una densidad de 4.8 a 5.1 g/cm . Se encuentra diseminada en la arcilla en forma de
pequeñas partículas o en forma de grandes nódulos o masas fibrosas.
Marcasita (S2Fe): tiene la misma composición que la pirita pero cristaliza en forma de cristales
ortorrómbicos y se encuentra en forma de masas fibrosas o nódulos. La marcasita se oxida fácilmente a
sulfato ferroso por la acción de los agentes atmosféricos dando una costra blanquecina sobre la arcilla seca.
La pirita, por el contrario, no se oxida con facilidad.
Pirrotita (SnFen): es un sulfuro de hierro que se presenta en cristales hexagonales de color rojo, marrón o
3
cobre, o en grandes masas, con una dureza de 3.4 – 4.5 y una densidad de 4.4 a 4.65 g/cm . No es
frecuente en arcillas excepto en formaciones residuales.
Al contrario que los óxidos de hierro, carbonatos y sulfatos, las piritas no forman el esperado color rojo del
hierro de los productos cerámicos de pasta roja, sino que producen pequeñas manchas negras si la
molienda es suficientemente fina, o grandes partículas fundidas si la molienda es grosera.
- Sulfato ferroso (SO4Fe.7H2O): se presenta en las arcillas como sal soluble, producida por la
descomposicióm de los sulfuros de hierro y normalmente da eflorescencias.
- Chalibita o siderita (CO3Fe): se presenta en forma de cristales hexagonales de color amarillo, marrón o
3
rojo, con una dureza de 3.5 – 4.5 y una densidad de 3.7 a 3.9 g/cm . Se encuentra en tres formas: como una
película superficial sobre las partículas de otros minerales, en forma de pequeños cristales o en forma de
grandes masas.
Otros muchos minerales, incluyendo silicatos y silicatos alumínicos como la hornblenda, augita, olivino,
fayalita, glauconita, etc., contienen una proporción variable de óxidos de hierro.
El carbonato ferroso puede reducirse a óxido ferroso que actúa como fundente combinándose con la sílice
de la arcilla y produciendo silicatos fusibles negros, o puede ser oxidado a óxido férrico que no es
perjudicial.
Los sulfuros, al calentarse, pierden la mitad de su contenido en azufre entre los 400 y los 600 °C y el resto a
alta temperatura. En atmósfera reductora se produce óxido ferroso que actua como un poderoso fundente, y
en atmósfera oxidante se forma óxido férrico que apenas afecta a la refractariedad de la arcilla.
Los ferrosilicatos y ferrosilicatos alumínicos se comportan de manera similar a los feldespatos. Son
moderadamente fundentes y aumentan la cantidad de fase vítrea.
Los principales efectos de los compuestos de hierro en las arcillas son:
-Variación del color.
- Reducción de la refractariedad de la arcilla.
- Los compuestos solubles pueden dar eflorescencias.
- Pueden formar manchas visibles en los productos cocidos.
48
(v).- Minerales de calcio.
Los principales minerales de calcio en las arcillas son: calcita (CO3Ca) que se presenta en forma de
3
cristales hexagonales de color blanco o gris con una dureza de 3 y una densidad de 2.71 g/cm o en forma
de partículas amorfas; aragonito (CO3Ca) que se presenta en for-ma de cristales ortorrómbicos de color
3
blanco y gris con una dureza de 3.5 - 4 y una densidad de 2.94 g/cm o en forma de partículas amorfas;
varios silicatos cálcicos y silicatos aluminico-cálcicos que incluyen algunos feldespatos, micas y otros
minerales primarios o productos de su alteración.
Otros compuestos de calcio también están presentes en las arcillas en proporciones pequeñas, incluyendo:
- Yeso (sulfato cálcico SO4Ca.2H2O): se presenta en forma de cristales monoclinicos incoloros, blancos,
3
grises, amarillentos o rojizos, con una dureza de 1.5 - 2 y una densidad de 2.3 g/cm .
- Anhidrita (SO4Ca): se presenta difícilmente en las arcillas.
Los principales efectos de los minerales de calcio en las arcillas son:
-Actúan como fundentes ya que se combinan con la sílice y la alúmina para dar eutécticos de bajo punto de
fusión y por tanto reducen la temperatura de vitrificación y la refractariedad.
- Producen una fase líquida de baja viscosidad y de gran poder corrosivo que funde a baja temperatura y
causa una seria deformación de la pieza.
- A temperaturas menores a la de reacción reducen la contracción de la arcilla y facilitan el secado.
- Los compuestos de calcio, cuando se combinan con minerales de hierro, reducen el color rojo de estos
últimos trasladándolo hacia el blanco.
-El carbonato cálcico, cuando se calienta a 900 °C, se convierte en óxido cálcico que, si permanece sin
combinar, en el enfriamiento puede absorber humedad del aire, aumentar de volumen y quebrar o fisurar
la pieza.
-El sulfato cálcico es estable a la cocción a baja temperatura, permaneciendo inalterable en ladrillos de
c o n s t r u c c i ó n y azulejos. Esta es una de las causas más frecuentes de eflorescencias.
-Como agentes fundentes en pastas y esmaltes, disminuyen la dilatación, pero aumentan la temperatura de
maduración cuando reemplazan a los alcalinos.
(vi).- Minerales de bario.
No son frecuentes en las arcillas. El único importante es la barita (sulfato bórico SO4Ba) que se presenta
en cristales ortorrómbicos incoloros, blancos, amarillos, rojos, marrones o azules, con una dureza de 2.5 –
3
3.5 y una densidad de 4.5 g/cm .
(vii).- Minerales de estroncio.
Los minerales de estroncio aparecen raramente en las arcillas; el único que se ha reconocido es la celestita
(sulfato de estroncio SO4Sr) que se presenta en cristales ortorrómbicos con una dureza de 3 a 3.5 y una
3
densidad de 3.96 g/cm .
(viii).- Minerales de magnesio.
Los minerales de magnesio se presentan en pequeñas proporciones en todas las arcillas, principalmente
como magnesita (CO3Mg), dolomita (CO3)2CaMg, cloritas, espinelas, cordieritas y diversos silicatos y silicatos alumínicos. La magnesita se encuentra en algunos casos en forma de pequeñas partículas,
demasiado pequeñas para poder ser reconocidas, estando siempre en una proporción menor del 3%.
49
EL sulfato magnésico (SO4Mg.7H2O) se encuentra en pequeñas pro porciones en arcillas para la
fabricación de ladrillos, pero incluso cantidades del orden del 0.05 % pueden estropear las piezas ya que
producen eflorescencias. Este efecto se contrarresta añadiendo a la arcilla, antes de la molienda, carbonato
bórico finamente dividido.
Los compuestos de magnesio actúan como fundentes reduciendo la refractariedad de las arcillas. La fase
vítrea que se produce por la acción de los compuestos de magnesio sobre la arcilla es más viscosa que la que
producen los compuestos de calcio y por esto disminuyen la facilidad de deformación de los productos
cocidos.
(ix).- Minerales de titanio.
Son frecuentes en la mayor parte de las arcillas; los principa les minerales son el rutilo, la anatasa y la
brookita, todos ellos de fórmula TiO2. En algunos casos están presentes la esfena (CaTiSiO5) y la ilmenita
(TiO3Fe). En esmaltes y vidrios actúan como poderosos opacificantes.
(x).- Minerales de fósforo.
Se encuentran en algunas arcillas; el más importante es el apatito, un fosfato cálcico complejo que
contiene, además, cloro y flúor. Su fórmula es Ca5(F,Cl)P3O12. Se presenta en forma de cristales
hexagonales de color azul, gris, rojo, marrón, verde y amarillo, con una dureza de 5 y una densidad entre
3
3.17 y 3.23 g/cm .
(xi).- Minerales de flúor.
Son frecuentes en las arcillas; derivan directamente de rocas primarias tales como el granito. E l
principal mineral presente en las arcillas es el espatofluor (fluoruro cálcico F2Ca).
Los fluoruros son un serio contaminante de las arcillas. A altas temperaturas se comportan como poderosos
fundentes y al combinarse con la arcilla volatilizan tetrafluoruro de silicio (SiF4). Este product o es
altamente reactivo ya que puede reducir el brillo de las superficies esmaltadas y atacar los refractarios del
horno. Un contenido en flúor mayor del 0.2 % puede presentar problemas a las piezas o a la estructura del
horno.
(xii).- Materia orgánica o materia carbonosa.
Está presente en proporciones variables de acuerdo con el tipo de formación; proviene principalmente del
lavado de agua que contiene ácidos húmicos, de la deposición de la arcilla sobre la materia orgánica, de la
mezcla de rocas bituminosas o carbonosas con la arcilla durante la deposición de estas.
Los principales efectos de la materia orgánica son:
- Dar color oscuro a la materia prima.
- Producir atmósfera reductora en el horno de modo que afecta al color y al comportamiento a la
vitrificación.
-Reducir la cantidad de combustible requerida para la cocción.
- Puede producir "corazón negro".
50
4.5.- Feldespatos y feldespatoides.
Los feldespatos son silicoaluminatos de potasio, sodio, calcio o bario y son los constituyentes más
comunes de las rocas ígneas y están constituidos a partir de anillos de cuatro grupos tetraédricos de los
que tres son tetraedros de silicio y el cuarto es un tetraedro de aluminio, formando estructuras tetraédricas
tridimensionales (Figura 4.5.1).
Estos anillos están formados de tal manera que los cuatro tetraedros tienen una de sus caras en un mismo
plano y los vértices alternativamente a una parte y otra del plano. Los anillos están unidos en capas por
medio de oxígenos que pertenecen a dos tetraedros dirigidos en el mismo sentido y estos anillos han
sufrido un giro de 90°.
Figura 4.5.1.- Estructura de la ortosa u ortoclasa.
Los iones alcalinos y alcalinotérreos se encuentran en las cavidades de la estructura y por esto el K+ y Na+
se encuentran unidos a 12 iones oxigeno que pertenecen a los cuatro tetraedros de aluminio. El potasio, de
gran radio iónico, se inserta en la red dilatándola ligeramente, lo que asegura cierta simetría a la ortosa.
El sodio y el calcio, de radios iónicos menores que el potasio, provocan una curvatura de la red que
destruye la simetría, si bien la albita y la anortita cristalizan en el sistema triclínico.
Hay dos grupos de feldespatos claramente definidos:
(a).- Basados en el feldespato potásico u ortoclasa (Ortosa), KAlSi3O8.
(b).- Los denominados plagioclasas, que son soluciones sólidas del feldespato sódico o albita NaAlSi3O8 y
del feldespato cálcico o anortita CaAl2Si2O8.
Los minerales mixtos con una composición entre el feldespato potásico u ortoclasa y la albita se denominan
feldespatos alcalinos, los minerales mixtos de composición entre albita y anortita forman el grupo de las
plagioclasas. Las relaciones entre ellos se presentan en el sistema ternario de los feldespatos (Figura 4.5.2).
En los extremos de este triangulo están expresados las formulas cristaloquímicas de los tres componentes.
Todas las mezclas entre estos tres componentes se encuentran en un punto determinado dentro del triángulo.
51
Las plagioclasas tienen distintas denominaciones según su composición química o es decir según su
contenido en la componente Albita (Ab) y en la componente Anortita (An). Las plagioclasas son feldespatos
sodio-cálcicos cuyas variedades son la Albita (alumínico - sódico), la Anortita (cálcico), la Oligoclasa
(mixta con Na) y el Labrador o Gabro (mixta con Ca).
El feldespato ortosa (3SiO2.K2O.Al2O3) cristaliza en el sistema monoclínico formando maclas. Su densidad
3
es 2.35-2.56 g/cm y su dureza 6. El punto de fusión es de 1290 ºC. Es prácticamente inatacable por agentes
atmosféricos y químicos, haciéndolo tan sólo el clorhídrico caliente y las lejías alcalinas. Da a las rocas
características análogas al cuarzo, aunque en determinadas condiciones de humedad y temperatura sufre un
proceso de caolinización, convirtiéndose en caolín, liberando cuarzo y sales solubles, dando lugar a las
arcillas. Tiene un color claro, gris o rosa, según impurezas. La microclima es el feldespato potásico que
cristaliza en el sistema triclínico.
Tipo de plagioclasa Albita (Ab) en % Anortita en %
Albita
100 - 90
0 - 10
Oligoclasa
90 - 70
10 - 30
Andesina
70 - 50
30 - 50
Labradorita
50 - 30
50 - 70
Bytownita
30 - 10
70 - 90
Anortita
10 - 0
90 - 100
Figura 4.5.1.- Sistema ternario de los Feldespatos: Anortita-Albita-Feldespato potásico.
52
Los minerales principales se dan en la tabla 4.5.1.
Tabla 4.5.1. Minerales principales de los feldespatos.
Subgrupo
Feldespatos
potásicos
Plagioclasas
Otros
feldespatos
Mineral
Microclina
Ortoclasa
Sanidina
Albita
Anortita
Banalsite
Buddingtonita
Celsian
Dmisteinbergita
Hialofana
Paracelsian
Reedmergnerita
Slawsonita
Stronalsita
Svyatoslavita
Fórmula
KAlSi3O8
KAlSi3O8
(K,Na)AlSi3O8
NaAlSi3O8
CaAl2Si2O8
BaNa2Al4Si4O16
(NH4)AlSi3O8
BaAl2Si2O8
CaAl2Si2O8
(K,Ba)Al(Si,Al)3O8
BaAl2Si2O8
NaBSi3O8
(Sr,Ca)Al2Si2O8
SrNa2Al4Si4O16
CaAl2Si2O8
Los feldespatos se emplean, fundamentalmente, en la fabricación de porcelanas. Cuando se calienta a altas
temperaturas funde y obra como un cemento. Se emplea para elaborar los esmaltes para pintar sobre
porcelanas. Igualmente se emplean en la fabricación de vidrios
Existen también los feldespatoides como la leucita KAlSi2O6 y la nefelina NaAlSiO4.
La nefelina (2SiO2.Al2O3.Na 2O) cristaliza en el sistema hexagonal y posee la estructura de la tridimita de
la que deriva por sustitución de Si+4 por Al+3. La compactación de las variedades de sílice no permite que
ningún ión de gran diámetro se introduzca en los huecos de la estructura, pero la sustitución de Si+ por Al+3
encierra un aumento de dimensiones suficiente para permitir que quepan estos iones.
La celsiana es un feldespato bórico (2SiO2.Al2O3.BaO).
Fusión de los feldespatos.
A 1180 °C la ortosa inicia su fusión, el feldespato gradualmente se descompone y se forma leucita y una
masa líquida de gran viscosidad. Aumentando la temperatura, aumenta la cantidad de fase líquida hasta 1530
°C. A esta temperatura, la masa es completamente líquida.
La mezcla de ortosa y de albita tiene un eutéctico a una proporción de 1/3 de ortosa y 2/3 de albita a una
temperatura de 1070 °C.
53
La mezcla de feldespatos sódico y potásico es la que más interesa desde el punto de vista cerámico. A tal
objeto se deben hacer dos observaciones interesantes sobre el sistema KAlSi3O8 - NaAlSi3O8:
1.- Que con más del 50 % de albita no se forma leucita y masa fundida.
2.- Que con menos del 50 % de ortosa no hay prácticamente fusión viscosa, o sea, falta plasticidad en el
curso de la fusión, observación esta importantísima para el uso de los feldespatos en la masa cerámica.
Función de los feldespatos en las pastas cerámicas.
El objetivo fundamental de los feldespatos en las pastas cerámicas es el de rebajar el punto de fusión, lo
que es de máxima importancia, tanto desde el punto de vista técnico como económico, produciendo las
reacciones fundamentales para la constitución del producto cerámico a una temperatura más baja.
Se facilitan así las combinaciones sílice-alúmina para formar los compuestos que se pretende obtener,
siendo capaz la masa vítrea feldespática de asimilar notable cantidad de sílice, de alúmina y de mullita.
Entre 1300 °C y 1400 °C se produce la disolución de toda la sílice y se satura de mullita en gran parte
cristalizada.
En un producto poroso, se puede decir que la parte feldespática forma una masa fundida que cementa
las partículas de los otros componentes.
La acción de las sustancias fundentes es en parte de naturaleza química, en cuanto que la porción fundida
de la masa engloba a la que permanece sin fundir a la temperatura de cocción, también en parte, de
naturaleza física. Efectivamente, si en la masa fundida hay una porción suficiente de material fusible, se
pueden formar combinaciones fundidas suficientes para cerrar los poros. El vidrio feldespático se hace
fluido y llena los espacios mientras la porosidad disminuye hasta anularse, conduciendo a la gresificación.
Además, el feldespato disminuye, en los productos porosos, el coeficiente de dilatación.
Se han realizado muchos estudios sobre el uso de los feldespatos sódico y potásico en la masa cerámica,
especialmente en las vitrificadas. La experiencia y la práctica han excluido en este último caso el uso de
feldespato preponderantemente sódico. La explicación estriba en la distinta viscosidad a alta temperatura.
Efectivamente, observando la curva viscosidad-temperatura, se aprecia que mientras prevalece el
feldespato potásico la masa vítrea se mantiene muy viscosa, incluso a alta temperatura, mientras que
si predomina el sódico el descenso de viscosidad con el aumento de temperatura se hace muy rápido. De la
viscosidad depende la posibilidad de deformarse más o menos rápidamente por acción del propio peso, y
es este el motivo de la dificultad del uso de los feldespatos sódicos en las pastas vitrificadas, como
por ejemplo la porcelana.
4.6.- Pegmatita y cornish-stone.
Las pegmatitas son materiales compuestos esencialmente de feldespato y cuarzo en proporciones variables.
A menudo el feldespato está caolinizado en parte, y de ahí que aparezca un tercer componente: la sustancia
arcillosa. Las pegmatitas son muy duras y difíciles de triturar.
El cornish-stone tiene una composición química muy similar a la de la pegmatita, pero es mucho menos
duro y más fácilmente triturable.
La composición química de las pegmatitas varía según la procedencia y puede verse en la tabla 4.6.1.
54
Tabla 4.6.1.- Composición química promedio de las pegmatitas
4.7.- Nefelina-sienita.
La nefelina-sienita es una roca formada por una mezcla de nefelina y de feldespatos. Se encuentra en
grandes cantidades en América del Norte (EEUU y Canadá), en Rusia y en la India.
Nefelina.
Su fórmula química teórica es:
Na2O.Al2O3.2SiO2
que se corresponde a 42.3% SiO2; 35.9% Al2O3 y 21.8% Na2 O. Su peso molecular es 284.8.
Sienita.
Es una roca formada por feldespatos en proporción variable con materiales accesorios como sílicoaluminatos de calcio, de magnesio, de hierro, etc.
La nefelina-sienita ha encontrado gran empleo en los productos vitrificados americanos cocidos a
temperaturas relativamente bajas (ejemplo, china-vítrea).
La nefelina-sienita es una roca de aspecto similar al granito, pero sin cuarzo libre.
La fórmula teórica es:
K2O.3Na2O.4Al2O3.9SiO2
que se corresponde a la composición porcentual: 43.9% SiO2 33.2% Al2O3 15.2% Na2O y 7.6% K2O.
Es difícil, dado el carácter heterogéneo del material, establecer el punto de fusión, pero es sin duda más
bajo que el de los feldespatos, pues mientras en la ortosa el contenido total de álcalis puede llegar como
máximo al 17 %, en la nefelina-sienita es superior al 18 %.
La granulometría tiene gran influencia en el uso de la nefelina-sienita. La experiencia ha demostrado que
aumentando la finura se obtiene una mayor acción fundente, o sea, una vitrificación más rápida,
mientras se tiene una mayor resistencia mecánica y una menor deformación en los productos cocidos.
Por estos interesantes resultados, desde el punto de vista cerámico la nefelina-sienita ha encontrado
aplicación en los productos vitrificados a baja temperatura, obteniendo la misma calidad de translucidez y
resistencia mecánica que en los productos con feldespato de mayor temperatura.
55
4.8.- Pigmentos.
4.8.1.- Teoría del color.
El color es una percepción visual. La luz es una porción del espectro de radiaciones electromagnéticas,
perceptible por el sentido de la vista. Las distintas especies animales se diferencian por la capacidad de
percepción frente a este fenómeno. Solo son visibles ciertos rangos de valores de la longitud de onda.
La luz blanca o diurna es una radiación compleja, que se puede descomponer, al incidir sobre un prisma
óptico, en otras más simples, correspondientes a distintos rangos de longitud de onda, es decir, a distintos
colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.
Los colores rojo, amarillo y azul son colores monocromáticos o primarios, pues no se obtienen por
combinación de otros. El naranja, verde y violeta, se obtienen por mezcla de dos primarios, por tanto son
secundarios. La mezcla de primarios y secundarios dará colores intermedios y la mezcla de secundarios
entre sí origina los colores terciarios.
Son complementarios los que, mezclados entre sí, a partes iguales, dan el color gris. La mezcla de todos los
colores es el blanco y la ausencia de color el negro.
El color no es una característica intrínseca de los cuerpos, pues aunque está condicionada por la
estructura íntima de estos, que refleja una porción de la radiación y absorbe otra, depende sobre todo de
la naturaleza de la fuente de luz: blanca o monocromática. En realidad la percepción visual corresponde solamente a la porción de radiación reflejada por el cuerpo.
El efecto mate o brillante depende de la naturaleza de la superficie del objeto sobre el que incide la luz,
áspera o rugosa en el primer caso, lisa y pulida en el segundo.
El entorno también puede influir en la sensación; así, un color gris se apreciará gris oscuro sobre
fondo blanco, y gris claro sobre fondo negro.
La percepción del color depende de tres magnitudes:
1.- La luminosidad, o sea, la naturaleza y la cantidad de luz que recibe el ojo.
2.- La tonalidad, que depende de la longitud de onda o combinación de longitudes de onda. El ojo humano
percibe hasta 150 tonalidades del espectro y 20 más combinando el rojo y el violeta de los extremos.
3.- Saturación o tinte, que es la proporción en que la tonalidad está diluida con blanco.
4.8.2.- Pigmentos para pastas cerámicas.
Algunos de los saltos electrónicos en la periferia de los átomos, para desempeñar las diferentes
valencias, emiten energía en el rango visible, con efecto de luz o color, mientras que otros lo hacen
fuera del espectro visible y carecen de poder cromático.
Ciertos elementos con poder cromático y valencia variable presentan distinto color, dependiendo de la
valencia con la que actúen.
Los elementos que aportan color en cerámica son elementos de transición, la mayoría situados en la
cuarta fila del sistema periódico: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, aunque no son los únicos.
Para colorear pastas cerámicas se utilizan los óxidos de dichos elementos o algunas sales que los contengan.
56
El color resultante vendrá dado por:
1.- La estructura electrónica del elemento característico del pigmento
2.- El grado de molienda y tamizado (granulometría)
3.- El tipo de composición cerámica en que se inserta
4.- La temperatura alcanzada en la cocción
5.- La velocidad de calentamiento
6.- La atmósfera de cocción: oxidante, reductora o neutra, que condicionará la aparición de las distintas
valencias posibles
7.- El porcentaje de óxido utilizado
8.- La posible interferencia con otros pigmentos presentes voluntaria o inadvertidamente (muchas arcillas
son coloreadas)
9.- La volatilidad de algunos pigmentos que a ciertos niveles de temperatura se pierden
10.- La posible condensación de vapores al enfriar, etc.
Son tantas las variables que pueden incidir, que el grado de incertidumbre al pronosticar el color final
es alto, pues no se controlan todos los factores citados. Lo que sí es cierto es que el color en cerámica
no es aditivo, como en la paleta del pintor, pues las reacciones dan sustancias nuevas, con propiedades
nuevas; también el color.
Aunque en la decoración cerámica y el vidriado tendrá mayor importancia el efecto de coloración,
tambien el color natural de las arcillas y pastas se puede modificar incorporando pigmentos en la
composición de la masa, por lo que obviamente se restringe esta práctica al caso de pigmentos
asequibles, con los que no suponga un gran derroche teñir toda la pasta para conseguir solo un efecto
de superficie, y cuando la posible interferencia con el color de base de la arcilla sea leve. En caso
contrario se recurrirá a la técnica de aplicación de un engobe.
En cualquier caso, los colores que los pigmentos desarrollan en las pastas, son más tenues (tonos pastel)
que en los vidrios a igual proporción, por no alcanzar el estado liquido, que facilita la dispersión
molecular.
Los pigmentos para pastas más usados son:
1.- Cobre, en forma de óxidos: CuO (negro), Cu2O (rojo), o en forma de sulfatos o carbonatos. Produce una
amplia gama de verdes y en ciertas condiciones turquesa (pasta egipcia).
2.- Hierro, en forma de óxidos FeO, Fe2O3, Fe3O4, en forma de dicromato o simplemente mezclando
arcilla roja, permitiendo una gama de colores, rojo, pardo, verde, naranja, gris..., dependiendo sobre
todo del %, interferencias y atmósfera del horno.
3.- Cobalto, como óxidos, sulfatos, carbonatos, nitratos, cloruros. Pigmento muy potente para toda la
gama de azules, modificables por interferencia.
4.- Manganeso como pirolusita: MnO2, permanganato, carbonato, dando una gama de marrones desde el
beige al “testa di moro” casi negro.
5.- Níquel se utiliza como óxidos, carbonatos, cloruros, sulfatos..., dando sobre todo verdes.
6.- Cromo como óxidos sobre todo el Cr2O3, así como cromatos y dicromatos de metales alcalinos y
alcalinotérreos, siendo el verde el color característico, con amplias variaciones.
7.- Titanio como rutilo o anatasa TiO2, se utiliza sobre todo para diluir o aclarar otros colores, por
ejemplo, el rojo del hierro, que vira a color cuero.
Ocasionalmente, cuando el costo intrínseco de los materiales no es lo que más condiciona el precio final,
se pueden usar en cantidades discretas otros pigmentos para colorear pastas, normalmente reservados
para la decoración, tales como los óxidos de cadmio, vanadio, uranio, antimonio, bismuto..., que
normalmente son prohibitivos para tal uso en la industria cerámica.
57
4.9.- Materias primas auxiliares.
4.9.1.- Electrolitos como aditivos
Al tratar de la fluidificación de las arcillas, se ha establecido el carácter de floculante o de defloculante de
ciertos electrolitos, añadidos en bajísima proporcion (1 al 2 por mil), afectando a la viscosidad,
trabajabilidad y consistencia.
Defloculantes
La finalidad de los defloculantes es evitar la aglomeración de las partículas finas. Se pueden citar los
siguientes:
1.- Sales de litio y sodio, de ácidos débiles, como carbonatos y silicatos.
2.- Hidróxidos de litio y sodio.
3.- Compuestos orgánicos, más caros, pero no condicionan la formulación porque se queman, tales como:
monoetilamina, dietilamina, trietilamina, monoamilamina, piridina, piperidina, polivinilamina,
hidróxido de tetrametilamonio etc.
Floculantes.
Aglomerar las partículas formando otras más gruesas (coagulación ó floculación) para aumentar su tamaño.
Se pueden citar los siguientes:
1.- Sales de calcio y magnesio de ácido fuerte, tales como cloruros o sulfatos.
2.- Ácidos orgánicos, como el acético (vinagre).
3.- Otros compuestos orgánicos aglomerantes, como: alginatos, caseína, dextrina, gelatina, melaza, almidón,
goma arábiga, alcohol polivinílico, metilcelulosa (M.C.), carboximetilcelulosa (C.M.C.), etc.
Coloides protectores.
1.- Ácido húmico, ácido tánico, ácido silicico, lignina, turba, lejía de sulfato...
Se utilizan, por ejemplo, para paliar el efecto contrario que produce un exceso de defloculante.
4.9.2.- El agua.
Es una materia prima cerámica auxiliar, imprescindible, a cuya calidad no suele prestar el ceramista
excesiva atención.
Como disolvente universal, nos suele llegar con un contenido salino, susceptible de provocar efectos
floculantes o defloculantes, pues algunas de las sales antes citadas se encuentran con frecuencia en las
aguas de la red de suministro, por lo que para evitar molestias, hay que verificar si las sales contenidas
actúan a nuestro favor o en contra, en cuyo caso habrá que desalinizar el agua o retirar las impurezas que
molesten por alguno de estos procedimientos:
1.- Tratamiento con reactivos que insolubilicen las sales nocivas.
2.- Percolación a través de resinas de intercambio iónico.
3.- Ósmosis inversa.
4.- Tratamiento con carbones activos que retienen selectivamente algunas sustancias accesorias.
5.- Combinación de algunas de estas técnicas.
58