Vidrio soluble INTR IN TROD ODUC UCCI CI ÓN:
Vidrio soluble, compuesto de silicato de sodio (o potasio), incoloro y de aspecto vidrioso, de fórmula Na2SiO3 (véase Vidrio; Silicio). s soluble en a!ua y alco"ol alco"ol,, y se emplea comercialmente como cemento cemento,, para fabricar "ormi!ón y como capa protectora en materiales i!n#fu!os. $ambi%n se utili&a en la elaboración de 'abones y deter!entes sint%ticos y en procesos de renado del petróleo petróleo.. a disolución de vidrio soluble tambi%n se utili&a para conservar "uevos y madera. Silicio, de s#mbolo Si, es un elemento semimet*lico, el se!undo elemento m*s com+n en la $ierra despu%s $ierra despu%s del o#!eno o#!eno.. Su n+mero atómico es - y pertenece al !rupo !rupo - - de la tabla periódica. /ue aislado por primera ve& de sus compuestos en -023 por el 1u#mico sueco ns a4ob 5er&elius.
PROPIEDADES Y ESTADO NATURAL:
Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de cristales ne!ros6 !ris*ceos. Se obtiene calentando s#lice, o dióido de silicio (SiO2), con un a!ente reductor, como carbono carbono o o ma!nesio, en un "orno el%ctrico. l silicio cristalino tiene una dure&a de 7, suciente para rayar el vidrio, de dure&a de 8 a 7. l silicio tiene un punto de fusión de -.-9 :, un punto de ebullición de 2.388 : y una densidad relativa de 2,33. Su masa atómica es 20,90<. Se disuelve en *cido =uor"#drico formando el !as tetra=uoruro de silicio, Si/ (véase /l+or), y es atacado por los *cidos n#trico, clor"#drico y sulf+rico, aun1ue el dióido de silicio formado in"ibe la reacción. $ambi%n se disuelve en "idróido de sodio, formando silicato de sodio y !as "idró!eno "idró!eno.. > temperaturas temperaturas ordinarias el silicio no es atacado por el aire, pero a temperaturas elevadas reacciona reacciona con el o#!eno formando una capa de s#lice 1ue impide 1ue contin+e la reacción. > altas temperaturas reacciona tambi%n con nitró!eno y cloro formando nitruro de silicio y cloruro de silicio respectivamente. l silicio constituye un 20? de la corte&a terrestre. No eiste en estado libre, sino 1ue se encuentra en forma de dióido de silicio y de silicatos comple'os. os minerales minerales 1ue 1ue contienen silicio constituyen cerca del 9? de todos los minerales comunes, incluyendo m*s del @9? de los minerales 1ue forman rocas rocas volc*nicas. volc*nicas. l mineral cuar&o, sus variedades (cornalina, crisoprasa, ónice, pedernal y 'aspe) y los minerales cristobalita y tridimita son las formas cristalinas del silicio eistentes en la naturale&a. l dióido de silicio es el componente principal de la arena. os silicatos (en concreto concreto los los de aluminio, calcio y ma!nesio) son los componentes principales de las arcillas, el suelo suelo y y las rocas, en forma de feldespatos, anf#boles, piroenos, micas y ceolitas, y de piedras semipreciosas semipreciosas como el olivino, !ranate, &ircón, topacio y turmalina. APLICACIONES:
Se utili&a en la industria del acero como componente de las aleaciones de silicio6 acero. Aara fabricar el acero, se desoida el acero fundido aBadi%ndole pe1ueBas cantidades de silicio; el acero com+n contiene menos de un 9,93? de silicio. l acero de silicio, 1ue contiene de 2,8 a ? de silicio, se usa para fabricar los n+cleos de los transformadores el%ctricos, pues la aleación presenta ba'a "ist%resis (véase Ca!netismo). iste una aleación de acero, el durirón, 1ue contiene un -8? de silicio y es dura, fr*!il y resistente a la corrosión; el durirón se usa en los e1uipos industriales 1ue est*n en contacto con productos 1u#micos corrosivos. l silicio se utili&a tambi%n en las aleaciones de cobre, como el bronce y el latón. l silicio es un semiconductor; su resistividad a la corriente el%ctrica a temperatura ambiente var#a entre la de los metales y la de los aislantes. a conductividad del silicio se puede controlar aBadiendo pe1ueBas cantidades de impure&as llamadas dopantes. a capacidad de controlar las propiedades el%ctricas del silicio y su abundancia en la naturale&a "an posibilitado el desarrollo y aplicación de los transistores y circuitos inte!rados 1ue se utili&an en la industria electrónica. a s#lice y los silicatos se utili&an en la fabricación de vidrio, barnices, esmaltes, cemento y porcelana, y tienen importantes aplicaciones individuales. a s#lice fundida, 1ue es un vidrio 1ue se obtiene fundiendo cuar&o o "idroli&ando tetracloruro de silicio, se caracteri&a por un ba'o coeciente de dilatación y una alta resistencia a la mayor#a de los productos 1u#micos. l !el de s#lice es una sustancia incolora, porosa y amorfa; se prepara eliminando parte del a!ua de un precipitado !elatinoso de *cido sil#cico, SiO2DE2O, el cual se obtiene aBadiendo *cido clor"#drico a una disolución de silicato de sodio. l !el de s#lice absorbe a!ua y otras sustancias y se usa como a!ente desecante y decolorante. l silicato de sodio (Na2SiO3), tambi%n llamado vidrio, es un silicato sint%tico importante, sólido amorfo, incoloro y soluble en a!ua, 1ue funde a -.900 :. Se obtiene "aciendo reaccionar s#lice (arena) y carbonato de sodio a alta temperatura, o calentando arena con "idróido de sodio concentrado a alta presión. a disolución acuosa de silicato de sodio se utili&a para conservar "uevos; como sustituto de la cola o pe!amento para "acer ca'as y otros contenedores; para unir !emas articiales; como a!ente incombustible, y como relleno y ad"erente en 'abones y limpiadores. Otro compuesto de silicio importante es el carborundo, un compuesto de silicio y carbono 1ue se utili&a como abrasivo. l monóido de silicio, SiO, se usa para prote!er materiales, recubri%ndolos de forma 1ue la supercie eterior se oida al dióido, SiO2. stas capas se aplican tambi%n a los ltros de interferencias.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
a composición 1u#mica de la materia prima utili&ada se observa en la tabla F. Se "a utili&ado un e1uipo de an*lisis termo!ravim%trico ($G) y t%rmico diferencial (>$H) de marca Net&sc". $odos los eperimentos se reali&aron en una atmósfera oidante con un =u'o de o#!eno de -99 mlImin. os pesos de las muestras fueron de, aproimadamente, 38 m!. Cediante esta t%cnica se "a estudiado y comparado el proceso de descomposición del carbonato de sodio al interactuar con las distintas fuentes de s#lice para dar lu!ar a la formación de vidrio soluble de silicato de sodio. Se "a utili&ado polvo de al+mina como material de referencia y crisoles de al+mina de 9,3 mi de volumen. n todos los casos las temperaturas m*imas alcan&adas en la termobalan&a fueron de -.399 : y la velocidad de calentamiento fue de -9
:Imin. a microsilice fue tratada previamente y anali&ada por difracción de rayos J (HKJ) para la determinación de las fases constituyentes. Aara evaluar la formación del vidrio soluble se reali&aron ensayos de fusión en un "omo vertical, a -,309 : durante 3 " utili&ando un crisol de muLita. Hespu%s de vertida la masa fundida se reali&a la disolución del vidrio en un autoclave a 0 bares. n la tabla F, tambi%n se da la composición 1u#6 mica del carbonato sódico, producto base para la obtención del silicato sódico. n la misma tabla se puede apreciar la composición de una arena de calidad (Sibeico) utili&ada en la fabricación de silicato de sodio; de una arena utili&ada en la industria cer*mica (aobar) y de la microsilice 1ue se estudia como una posible fuente de s#lice. Msta +ltima contiene un @2,- ? de SO2 y un <,? de carbono; las impure&as de C!O, >F2O3, aO y /e293 pueden tener un efecto ne!ativo sobre la calidad del vidrio de silicato, puesto 1ue son formadores potenciales de compuestos insolubles. Aor +ltimo, se observa un incremento en la concentración de SO2 a @0,3 ? en la microsilice calcinada a 099:.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN :
l carbonato sódico "a sido tratado t%rmicamente. a descomposición del carbonato comien&a a llevarse a cabo en fase l#1uida, alrededor de los @99 :. sta descomposición es lenta al principio, incrementando su velocidad de descomposición por encima de -.-99 :. a p%rdida de peso a -,989 : y a -,399 : fue de 3 ? y 22 ?, respectivamente. n la !ura - se observa la curva de >$H 1ue muestra un pico endot%rmico a 0<3 : 1ue corresponde al punto de fusión del carbonato.
CONCLUSIONES:
Cediante el an*lisis t%rmico se "a investi!ado la descomposición del carbonato de sodio al interaccionar con la microsilice, residuo de la fabricación del silicio metal, formando silicato de sodio. as conclusiones se resumen en lo si!uiente 6 a descomposición del carbonato sódico es fuertemente acelerada por la interacción con una fuente de silice, en nuestro caso, por la microsilice. Se establece 1ue la mayor velocidad de descomposición ocurre en el intervalo de temperatura entre 09960<9 :. 6 a velocidad de descomposición es independiente de la relación SiOifPSiiO, y ocurre "asta 1ue la descomposición del carbonato se "aya a!otado. 6 a utili&ación de la microsilice adelanta li!eramente el intervalo de la temperatura de descomposición del carbonato sódico, adem*s de reducir el consumo ener!%tico para la preparación del silicato sódico por la ener!#a producida por oidación del carbono in"erente en la microsilice. s viable la utili&ación de la microsilice como fuente de SO2 para el proceso de fabricación de vidrio soluble.
