La faujasita es un grupo de minerales de la familia de las zeolitas de silicatos . El grupo está formado por faujasita-Na, faujasita-Mg y faujasita-Ca. Todos comparten la misma fórmula básica (Na
2, Ca, Mg)
3,5[Alabama
7Si
17O
48] · 32 (H
2O) variando las cantidades de sodio, magnesio y calcio. [1] Se presenta como un mineral raro en varios lugares del mundo y también se sintetiza industrialmente.
Faujasita | |
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General | |
Categoría | Zeolita |
Fórmula (unidad de repetición) | (N / A 2, Ca, Mg) 3,5[Alabama 7Si 17O 48] · 32 (H 2O) [1] |
Clasificación de Strunz | 9.GD.30 |
Sistema de cristal | Cúbico |
Clase de cristal | Hexoctaédrico (m 3 m) H – M Símbolo (4 / m 3 2 / m) |
Grupo espacial | F d 3 m |
Celda unitaria | a = 24,638–24,65 Å , Z = 32 |
Identificación | |
Color | Incoloro, blanco |
Hábito de cristal | Cristales octaédricos o raramente trisoctaédricos de hasta 4 mm de tamaño |
Hermanamiento | en {111}, gemelos de contacto y penetración |
Escote | {111}, perfecto |
Fractura | Desigual a concoidal |
Tenacidad | Frágil |
Escala de Mohs de dureza | 4.5-5 |
Lustre | Vítreo a adamantino |
Racha | blanco |
Diafanidad | Transparente |
Gravedad específica | 1,92–1,93 |
Propiedades ópticas | Isotrópico |
Índice de refracción | n = 1,466-1,480 |
Pleocroísmo | Ninguno |
Referencias | [2] [3] [4] |
Descubrimiento y ocurrencia
La faujasita se describió por primera vez en 1842 para un suceso en las canteras de Limberg, Sasbach , Kaiserstuhl , Baden-Württemberg , Alemania . El modificador de sodio faujasita-Na se agregó luego del descubrimiento de las fases ricas en magnesio y calcio en la década de 1990. Fue nombrado por Barthélemy Faujas de Saint-Fond (1741-1819), geólogo y vulcanólogo francés. [3] [4]
La faujasita se presenta en vesículas dentro de basalto y fonolita, lava y toba como una alteración o mineral autigénico. Ocurre con otras zeolitas, olivina , augita y nefelina . [2]
Estructura
El marco de faujasita ha sido atribuido al código FAU por la Asociación Internacional de Zeolitas. [5] Consiste en jaulas de sodalita que están conectadas a través de prismas hexagonales . El poro, que está formado por un anillo de 12 miembros, tiene un diámetro relativamente grande de 7,4 Å. La cavidad interior tiene un diámetro de 12 Å y está rodeada por 10 jaulas de sodalita. La celda unitaria es cúbica; Símbolo de Pearson cF576, simetría Fd 3 m, nº 227, [6] constante de celosía 24,7 Å. La zeolita Y tiene una fracción vacía del 48% y una relación Si / Al de 2,43. Se descompone térmicamente a 793 ° C. [7]
Síntesis
La faujasita se sintetiza, al igual que otras zeolitas, a partir de fuentes de alúmina como el aluminato de sodio y fuentes de sílice como el silicato de sodio . También se utilizan otros alumosilicatos como el caolín . Los ingredientes se disuelven en un entorno básico, como una solución acuosa de hidróxido de sodio , y se cristalizan a una temperatura de 70 a 300 ° C (normalmente a 100 ° C). Después de la cristalización, la faujasita está en su forma de sodio y debe intercambiarse iones con amonio para mejorar la estabilidad. El ion amonio se elimina más tarde mediante calcinación, lo que convierte a la zeolita en su forma ácida. Dependiendo de la proporción de sílice a alúmina de su estructura, las zeolitas sintéticas de faujasita se dividen en zeolitas X e Y. En las zeolitas X, esa relación es de 2 a 3, mientras que en las zeolitas Y es de 3 o más. Las cargas negativas del marco se equilibran con las cargas positivas de los cationes en posiciones fuera del marco. Tales zeolitas tienen propiedades de intercambio iónico, catalíticas y de adsorción. La estabilidad de la zeolita aumenta con la relación de sílice a alúmina de la estructura. También se ve afectado por el tipo y la cantidad de cationes ubicados en posiciones fuera del marco. Para el craqueo catalítico , la zeolita Y se usa a menudo en una forma intercambiada de tierras raras-hidrógeno. [8]
Mediante el uso de métodos térmicos, hidrotermales o químicos, parte de la alúmina se puede eliminar de la estructura de la zeolita Y, dando como resultado zeolitas Y con alto contenido de sílice . Estas zeolitas se utilizan en catalizadores de craqueo e hidrocraqueo . La desaluminación completa da como resultado faujasita-sílice. [8]
Usar
La faujasita se utiliza sobre todo como catalizador en el craqueo catalítico fluido para convertir fracciones de alto punto de ebullición del crudo de petróleo en gasolina, diesel y otros productos más valiosos. La zeolita Y ha reemplazado a la zeolita X en este uso porque es más activa y más estable a altas temperaturas debido a la mayor relación Si / Al. También se utiliza en las unidades de hidrocraqueo como soporte de platino / paladio para aumentar el contenido aromático de los productos de refinería reformulados.
La zeolita tipo X se puede utilizar para adsorber selectivamente CO 2 de corrientes de gas [9] y se utiliza en la prepurificación del aire para la separación industrial del aire.
Referencias
- ^ a b El grupo faujasita en Mindat
- ^ a b Faujasita . Manual de Mineralogía.
- ^ a b Faujasita . Mindat.
- ^ a b Datos minerales de faujasita . Webmineral.
- ^ "FAU: tipo de marco" . asia.iza-structure.org . Consultado el 1 de mayo de 2020 .
- ^ Hriljac JA; Eddy MM; Cheetham AK; Donohue JA; Ray GJ (1993). "Difracción de neutrones en polvo y estudios de RMN 29Si MAS de zeolita Y silícea". Revista de química del estado sólido . 106 : 66–72. Código bibliográfico : 1993JSSCh.106 ... 66H . doi : 10.1006 / jssc.1993.1265 .
- ^ La página de zeolita de ingeniería química
- ^ a b Scherzer, Julius (1989). "Catalizadores de FCC zeolíticos, potenciadores de octano: aspectos científicos y técnicos". Revisiones de catálisis . 31 (3): 215. doi : 10.1080 / 01614948909349934 .
- ^ A1 USA US20020178914 A1 , Timothy Golden, "Proceso para reducir el nivel de dióxido de carbono en una mezcla gaseosa", publicado el 5 de diciembre de 2002
Literatura
- Subhash Bhatia, Zeolite Catalysis: Principles and Applications, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 1990.
- Ribeiro, FR, et al., Ed., Zeolites: Science and Technology, Martinus Nijhoff Publishers, La Haya, 1984.
enlaces externos
- Tipo de estructura FAU