Zeolita

Zeolita

L'estructura molecular micro-porosa d'una zeolita, ZSM-5

Les zeolites (Grec, zein, "bullir"; lithos, "pedra") són minerals que tenen una estructura micro-porosa. El terme va ser establert el segle XVIII pel mineralogista suec Axel Fredrik Cronstedt, el qual observà, en escalfar ràpidament un mineral natural, que les pedres començaven a ballar tan bon punt l'aigua s'evaporava. Emprant els mots grecs que signifiquen "pedra que bull", va anomenar aquest material Zeolita.

Han estat sintetitzats més de 150 tipus de zeolites, i es coneixen 48 zeolites d'origen natural. Es tracta bàsicament de minerals alumino-silicats cristal·lins amb una estructura "oberta" que poden acomodar una àmplia varietat de cations (ions positius), tasl com el Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ entre d'altres. Aquests ions positius són lligats de forma força feble i permeten fàcilment l'intercanvi iònic. Algunes de les zeolites minerals més comunes són: analcima, chabazita, heulandita, natrolita, filipsita, i estilbita. Un exemple d'una fórmula mineral és: Na₂Al₂Si₃O₁₀-2H₂O, fórmula de la natrolita.

Les zeolites naturals es formen allà on les roques volcàniques i les capes de cendra reaccionen amb l'aigua subterrània alcalina. Les zeolites també cristal·litzen en ambients post-sedimentaris durant períodes que comprenen de milers a milions d'anys en jaciments marins superficials. Les zeolites de formació natural són rarament pures i es troben contaminades en diferents graus per altres metals, quars o d'altres zeolites. Per aquest motiu, les zeolites de formació natural es troben excloses de moltes aplicacions comercials importants on l'uniformitat i la puresa són essencials.

Les zeolites són els membres aluminosilicats de la familia de sòlids microporosos coneguts com a "tamisos moleculars" (en anglès molecular sieve). Aquest terme fa referència a la particular propietat d'aquests materials de triar molècules de forma selectiva basada en un procés d'exclusió per la mida. Aquest fenomen és degut a una estructura porosa molt regular i de dimensions moleculars. La mida màxima d'una molècula o espècie iònica que pot travessar els porus d'una zeolita està determinada pels diàmetres dels túnels i aquests a son torn queden definits per la mida de l'anell de l'obertura.

Fonts

L'extracció de zeolites naturals es fa mitjançant tècniques convencionals d'extracció en pedrera. En el processat, la mena es tritura, s'asseca i es mòl. La mena mòlta pot ser classificada en funció de la mida de partícula. Del producte triturat se'n pot enretirar la part més fina quan cal un producte granular, i del material fi se'n poden fer productes de tipus pellet. Els productors també poden modificar les propietats de la zeolita o mesclar-ne els seus productes amb altres materials per millorar-ne les prestacions abans de vendre'ls.

Actualment la producció mundial de zeolita natural és d'uns 4 milions de tones l'any. D'aquesta quantitat, 2.6 milions de tones s'envien al mercat xinès per a ser emprats en la indústria del ciment. Europa, Austràlia i Àsia encapçalen el subministrament de la demanda mundial de zeolita natural. En comparació, als Estats Units d'Amèrica només se'n produeixen 57.400 tones mètriques (Font: U.S. Geological Survey, 2004), un 1% de la producció mundial.

Hi ha diferents tipus de zeolites sintètiques formades per un procés de cistal·lització lenta de gel de sílica-alúmina en presència de motlles alcalins i orgànics. Un dels processos més importants per portar a terme la síntesi de la zeolita és el processat sol-gel. Les propietats del producte depenen de la composició de la mescla de reacció, del pH del sistema, de la temperatura d'operació, del temps de 'cultiu' de prereacció, i del temps de reacció, així com dels motlles emprats.

Espècies minerals de zeolites

La família de les zeolites inclou:

Amicita Analcima Barrerita Belbergita Bikitaïta Boggsita Brewsterita Chabazita Clinoptilolita Cowlesite Daquiardita Edingtonita Epistilbita Erionita Faujasita Ferrierita Garronita Gismondine

Gmelinite Gobbinsita Gonnardita Goosecreekita Harmotoma Herschelita Heulandita Laumontita Levyne Maricopaita Mazzita Merlinoita Mesolita Montesomaita Mordenita Natrolita Offretita Paranatrolita

Paulingita Pentasil Perlialita Filipsita Polllucita Escolecita Sodium Dachiardite Estelerita Estilbita Tetranatrolita Thomsonite Tschernichite Wairakita Wellsite Willhendersonita Yugawaralita

Referències

• Zeolites in Sedimentary Rocks. Ch. in United States Mineral Resources, Professional Paper 820, 1973.
• Natural and Synthetic Zeolites. U.S. Bureau of Mines Information Circular 9140, 1987.

• La roca magica: Uses of natural zeolites in agriculture and industry

Frederick A. Mumpton. National Academy of Sciences Vol. 96, Issue 7, 3463-3470, March 30, 1999Abstract

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Zeolita

• European Zeolites Producers Association
• Database of Zeolite Structures
• The Synthesis Commission of the International Zeolite Association
• British Zeolite Association
• U.S. Geological Survey, References on Zeolites
• Thomsonite as gemstones.
• Centre for Microporous Materials
• Centre for Surface Chemistry and Catalysis