Determinacin gravimtrica de slice (SiO2) en una muestra de suelo.

Objetivo: Determinar el contenido de slice (SiO2) en una muestra de cemento y diferentes tipos de suelo por gravimetra.

Introduccin: Se han identificado y descrito ms de 3500 minerales, pero solo unos cuantos son particularmente comunes. Muchas combinaciones de elementos son qumicamente imposibles, no hay compuesto que conste solo de potasio y sodio, o de silicio y hierro, por ejemplo. Otro factor importante que restringe el nmero de minerales es que solo ocho elementos qumicos constituyen el grueso de la corteza de la tierra. El oxgeno y el silicio constituyen ms del 74% (por peso) de la corteza y casi 84% de los tomos disponibles para formar compuestos. Con mucho, la mayora de los minerales comunes consisten en silicio y oxgeno, combinados con otros elementos. Se conoce como slice a la combinacin del silicio con el oxgeno, y a los minerales que la contienen se les llama silicatos. Los silicatos minerales comprenden un tercio total de minerales conocidos, pero s abundancia es todava ms impresionante cuando se considera que tal vez constituyen el 95% de la corteza de la Tierra. Desde el punto de vista analtico, los silicatos se dividen en dos grupos: Silicatos solubles, se descomponen cuando se tratan con HCl. Silicatos insolubles no se descomponen cuando se tratan con HCl.En el caso de un silicato soluble, la muestra se trata con HCl y se evapora hasta sequedad para separar la slice como SiO2 y XH2O. El residuo se extrae con HCl diluido para disolver las sales de aluminio, hierro, metales alcalinos y alcalinotrreos, entre otros.

Marco terico:Los silicatos son compuestos que contienen slice unida a xidos de metales y se clasifican segn la solubilidad en el cido clorhdrico. Al solubilizarse dan cloruros de los compuestos ms la precipitacin de la slice hidratada y de esta forma atraviesa el papel de filtro y se debe llevar a sequedad para deshidratarla. Los no solubles se debe fundir la muestra 950 C junto con carbonato de sodio y potasio por media hora en crisol de platino, despus al enfriar se solubilizan con el cido clorhdrico diluido y se sigue el mismo procedimiento para con los solubles.Al cemento se le pueden hacer varios anlisis para clasificarlo, en el laboratorio slo se realizarn los siguientes:

Determinacin gravimtrica de SiO22.

Obtencin del R2O3 El silicio es el segundo elemento ms abundante del planeta (27,7% en peso) despus del oxgeno. Y se encuentra en la mayora de las aguas. Es el constituyente comn de las rocas gneas, el cuarzo y la arena. La slice existe normalmente como xido (como SiO2 en la arena y como silicato SiO3=). Puede estar en forma insoluble, soluble y coloidal.

Aguas: muchas aguas naturales contienen menos de 10 mg/L de slice, algunas pueden llegar a contener hasta 80 mg/L. Las aguas volcnicas la contienen en abundancia. El anlisis de la slice en el agua de alimentacin de las calderas de alta presin, es de gran importancia para evitar la formacin de depsitos duros de slice en los tubos de las calderas y en las aspas de las turbinas de vapor. Es importante conocer el contenido de la slice en aguas de uso industrial y aguas de desecho. Los anlisis de la slice, tambin proporcionan un mtodo sensitivo para el control de operacin de los desmineralizadores de agua, ya que la slice es una de las primeras impurezas que salen a travs de una unidad agotada. Se puede eliminar la slice del agua por intercambio inico, destilacin, tratamientos con cal, carbonato y magnesio. En ocasiones es usado para formar capas protectoras internas en las tuberas para inhibir la corrosin. No tiene efectos txicos conocidos.

Cementos: en la industria petrolera, los cementos se utilizan en operaciones de completamientos de pozos, en rangos de profundidades que van desde cero hasta 1600 pies; el cemento tiene como funcin fijar las tuberas de los pozos de petrleo a la roca que los rodea.

El cemento de mayor utilizacin es el Portland, que resulta de calcinar en hornos rotatorios a temperaturas de 1400-1500 C, dos tipos de materiales: uno rico en calcio como la roca caliza y otro rico en slice, como la arcilla. En ocasiones se emplean arena, bauxitas y pequeas cantidades de minerales de hierro para ajustar la composicin de la mezcla.La masa dura que sale del horno llamada clinker, se enfra y se pulveriza. Con el objeto de regular el tiempo de fraguado y la resistencia, se aaden pequeas cantidades de yeso. Se llama fraguado al espesamiento inicial del cemento que ocurre cuando se le agrega agua; el endurecimiento del cemento es un proceso lento que origina las propiedades mecnicas

Determinacin gravimtrica de silicatos.

Los silicatos son compuestos formados por SiO2 y xidos metlicos. Ejemplos: silicato biclcico 2CaO.SiO2, silicato triclcico 3CaO.SiO2. Desde el punto de vista analtico, los silicatos se dividen en dos grupos:

Silicatos solubles: se descomponen cuando se tratan con HCl Silicatos insolubles: no se descomponen cuando se tratan con HCl.

En el caso de un silicato soluble, la muestra se trata con HCl y se evapora hasta sequedad para separar la slice como SiO2.XH2O. El residuo se extrae con HCl diluido para disolver las sales de aluminio, hierro, metales alcalinos y alcalinotrreos, entre otros

Geodinmica interna y externaEn las ltimas dcadas, se ha aprendido mucho sobre la dinmica de nuestro planeta. Este periodo ha constituido una revolucin sin igual en nuestra comprensin de la Tierra. La revolucin empez a principios del siglo XX con la propuesta radical de la deriva continental, la idea de que los continentes se movan sobre la superficie del planeta. Esta hiptesis contradeca el punto de vista establecido, segn el cual los continentes y las cuencas ocenicas eran caractersticas permanentes y estacionarias sobre la superficie terrestre. Por esta razn, la idea de los continentes a la deriva se recibi con gran escepticismo e incluso se consider ridcula. Tuvieron que pasar ms de 50 aos antes de que recogieran datos suficientes para transformar esta hiptesis controvertida en una teora slida que enlazara todos los procesos bsicos que, se saba, actuaban en la Tierra incluyendo sistemas fluviales, procesos elicos y formas erosivas, por ltimo, glaciares.

Investigacin previa:1. Investigar la composicin del cemento. El cemento El cemento es un conglomerante hidrulico, es decir, un material inorgnico finamente molido que amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece por medio de reacciones y procesos de hidratacin y que, una vez endurecido conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.Dosificado y mezclado apropiadamente con agua y ridos debe producir un hormign o mortero que conserve su trabajabilidad durante un tiempo suficiente, alcanzar unos niveles de resistencias preestablecido y presentar una estabilidad de volumen a largo plazo.El endurecimiento hidrulico del cemento se debe principalmente a l hidratacin de los silicatos de calcio, aunque tambin pueden participar en el proceso de endurecimiento otros compuestos qumicos, como por ejemplo, los aluminatos. La suma de las proporciones de xido de calcio reactivo (CaO) y de dixido de silicio reactivo (SiO2) ser al menos del 50% en masa, cuando las proporciones se determinen conforme con la Norma Europea EN 196-2.Los cementos estn compuestos de diferentes materiales (componentes) que adecuadamente dosificadas mediante un proceso de produccincontrolado, le dan al cemento las cualidades fsicas, qumicas y resistencias adecuadas al uso deseado.Existen, desde el punto de vista de composicin normalizada, dos tipos de componentes: Componente principal: Material inorgnico, especialmente seleccionado, usado en proporcin superior al 5% en masa respecto de la suma de todos los componentes principales y minoritarios. Componente minoritario: Cualquier componente principal, usado en proporcin inferior al 5% en masa respecto de la suma d e todos los componentes principales y minoritarios.En esta misma pgina web se pueden consultar las composiciones y caractersticas de los diferentes tipos de cemento a travs del men tipos de cemento y el correspondiente buscador.

2. Menciona algunos ejemplos de silicatos y la estructura qumica en la que estn formados.En base a este esquema se tiene la siguiente clasificacin: Elementos nativos Sulfuros Sulfosales xidos e hidrxidos Haluros Carbonatos, nitratos y boratos Sulfatos y cromatos Volframatos y molibdatos Fosfatos, arseniatos y vanadatos Silicatos

3. Realizar un mapa conceptual del procedimiento experimental.

Diagrama de Flujo

4. Investigar cmo se identifican cloruros utilizando AgNO3.MATERIALES: Muestra del suelo 2 vasos de precipitados de 250ml Esptula Varilla de vidrio 3 tubos de ensayo Papel filtro SUSTANCIAS: Acido ntrico (HNO3) Nitrato de Plata (AgNO3) Cloruro de Bario (BaCl2) Sulfocianuro de Potasio (KSCN)

PROCEDIMIENTO: Debemos de tener las siguientes sustancias; cloruro de sodio, sulfato de sodio, cloruro frrico y carbonato de sodio. En una cajita de chicles colocamos un poco de cada una para ver que identificaba y cmo reaccionaba con el acido ntrico, nitrato de plata, cloruro de bario, y sulfocianuro de potasio. Despus de colocar una gota de cada sustancia Notamos que: Nitrato de Plata AgNO3 identifica los cloros (anin) produciendo que el cloruro de sodio y cloruro frrico cambiaran de tonalidad como con cloruro de sodio se puso blanco como leche. Cloruro de Bario BaCl2 identifica sulfatos (anin) produciendo que el sulfato de sodio cambiara de tonalidad a blanco. Sulfocianuro de potasio KSCN identifica fierro (catin) produciendo que el cloruro frrico de tonalidad amarillo cambiara inmediatamente a color rojo sangre. Acido Ntrico HNO3 identifica a los carbonatos (anin) al momento de colocar el acido ntrico el carbonato de sodio produce pequeas burbujitas. 4.-Despues en un vaso de precipitados, vertimos 50ml de agua destilada, colocamos una pequea muestra de suelo y revolvemos.5.-Agregamos acido ntrico hasta que la tira de pH de la disolucin considera con el numero 2 o 3. 6.-Filtramos la mezcla en otro vaso de precipitados utilizando el papel filtro y el embudo. Y de la disolucin que sali la repartimos en 3 tubos de ensayo. Para identificar los sulfatos colocamos cloruro de bario pero no sucedi ninguna reaccin lo cual significaba que la muestra de suelo no contena sulfatos. Para identificar los cloruros colocamos 3 gotas de nitrato de plata, esta si tuvo reaccin ya que la muestra cambio de color, se puso de color blanca. Para identificar el hierro colocamos sulfocianuro de potasio pero tampoco surgi alguna reaccin la disolucin segua igual Y por ultimo para identificar si la muestra de suelo tenia carbonatos, a la parte solida que quedo en el papel filtro colocamos unas cuantas gotas de acido ntrico pero notamos que no produjo ninguna burbujita lo cual significaba que la muestra de suelo o contena carbonatos.

Cuadro M.2. Materiales y equipos de laboratorio Pr2CantidadMaterial CantidadMaterial

1 gMuestra de cemento.2Probeta de 50ml

4Soportes Universales4Embudos

1g de cada muestraTres tipos de suelo4Crisoles

2Esptulas1Pinzas para crisol

1Tela metlica8Varillas de vidrio

4Aros con nuez1Pipeta de 10 ml

9Vaso de precipitado de 50ml.1Perilla

1 gMuestra de cemento.1Balanza analtica de 4 decimales

4Soportes UniversalesPapel filtro

1

DesecadorCerillos

1Parilla trmica

Cuadro R.1. Reactivos Pr1Cantidad Reactivos

160 mLAcido clorhdrico (HCl) 1:1

12 mLAcido clorhdrico concentrado (HCl)

50 mLNitrato de plata 1% AgNO3

Precauciones:1. Utilizar la campana de succin en los pasos donde se utiliza el acido clorhdrico (HCl).2. Usar lentes y guantes en todo momento.3. Encender el cerillo antes de abrir la llave que suministra el gas al momento de utilizar el mechero de bunsen y no enrollar la manguera alrededor de este.Procedimiento: 1. Encender la mufla a una temperatura de 900C, lavar los crisoles y colocarlos en la mufla por media hora, dejar enfriar en el desecador y pesar.2. Pesar 0.1g de cada muestra y pasar cada muestra a un vaso de precipitado de 50 ml.3. Agregar 20 ml de HCl (1:1) previamente preparado a cada muestra, y calentar en la parrilla trmica sin llevar a ebullicin agitando constantemente con la varilla de vidrio constantemente hasta evaporar a sequedad.Nota: Evitar salpicaduras al calentar.4. Una vez a temperatura ambiente, al residuo adicionar 1.0 mL de HCl concentrado y 30 mL de H2O destilada, agitar y desprender todo el slido, dejar en reposo por 5 min.5. Filtrar por gravedad y lavar cuantas veces sean necesarias con agua caliente hasta no obtener cloruros, agregando unas gotas de nitrato de plata al 1%.6. Colocar el papel con el filtrado en el crisol hasta carbonizar el papel sobre un mechero de gas con tela metlica, evitar la formacin de llama.7. Colocar los crisoles y su contenido en la mufla por una hora a 900C, esperar a que la temperatura baje a 200C.8. Sacar los crisoles y colocarlos en el desecador, taparlo, dejar enfriar y pesarlo.9. Realizar los clculos correspondientes al porcentaje de materia final, con respecto a los pesos iniciales de cada muestra.Reporte:Incluir en el reporte de la prctica de laboratorio los siguientes puntos: Las observaciones de los experimentos realizados, la discusin en donde se fundamente la bibliografa, los resultados obtenidos y los clculos realizados para la preparacin de lo que se necesita en la prctica.Observaciones:Conforme fuimos capaces de desarrollar la prctica de laboratorio pudimos percatarnos de un cambio de coloracin en la reaccin que se llev a cabo entre los reactivos de HCl y AgNo3, pudindose evidenciar una tonalidad naranja en el vaso de precipitado donde llevamos en marcha la reaccin, fue uno de los cambios ms evidentes durante el transcurso de la prctica adems de otro cambio de tonalidad que se llev a cabo cuando la reaccin se enfri y paso al desecador y posteriormente a la mufla donde ya se podra aprecian una tonalidad marrn de los crisoles.Discusin: En las ltimas dcadas, se ha aprendido mucho sobre la dinmica de nuestro planeta. Este periodo ha constituido una revolucin sin igual en nuestra comprensin de la Tierra. La revolucin empez a principios del siglo XX con la propuesta radical de la deriva continental, la idea de que los continentes se movan sobre la superficie del planeta. Esta hiptesis contradeca el punto de vista establecido, segn el cual los continentes y las cuencas ocenicas eran caractersticas permanentes y estacionarias sobre la superficie terrestre. Por esta razn, la idea de los continentes a la deriva se recibi con gran escepticismo e incluso se consider ridcula. Tuvieron que pasar ms de 50 aos antes de que recogieran datos suficientes para transformar esta hiptesis controvertida en una teora slida que enlazara todos los procesos bsicos que, se saba, actuaban en la Tierra incluyendo sistemas fluviales, procesos elicos y formas erosivas, por ltimo, glaciares. El oxgeno y el silicio constituyen ms del 74% (por peso) de la corteza y casi 84% de los tomos disponibles para formar compuestos. Con mucho, la mayora de los minerales comunes consisten en silicio y oxgeno, combinados con otros elementos. Se conoce como slice a la combinacin del silicio con el oxgeno, y a los minerales que la contienen se les llama silicatos. Los silicatos minerales comprenden un tercio total de minerales conocidos, pero s abundancia es todava ms impresionante cuando se considera que tal vez constituyen el 95% de la corteza de la Tierra.De esta manera se debe de tener un estudio mximo principalmente en estos minerales ya que nos pueden dar datos para poder conocer de una mejor manera datos sobre la tierra los cuales nos puedan ayudar a conocer la formacin, composicin o simplemente la historia de esta.Resultados:Numero de crisolesPeso inicialPeso Final

12944.75444.8685

21743.38843.5928

6010947.37547.4880

17542.63342.7497

Cuestionario:1. Qu compuesto queda en el papel filtro? El Silicio es la sustancia que se ha adherido al papel filtro.

2. Qu sucede durante la calcinacin?Durante la calcinacin sucede una reaccin exotrmica la cual libera energa en este caso mediante la calcinacin de las sustancias obviamente estas se desplazan o se pierden de acuerdo a su punto de fusin de tal manera que se obtienen o se quedan las sustancias con un puto de fusin mayor.

3. Defina los trminos: arcilla, caliza, yeso, arena y bauxita.Laarcillaes unsuelooroca sedimentariaconstituido por agregados desilicatosdealuminiohidratados, procedentes de la descomposicin derocasque contienenfeldespato, como elgranito. Presenta diversas coloraciones segn las impurezas que contiene, desde el rojo anaranjado hasta el blanco cuando es pura.Caliza: Lacalizaes unaroca sedimentariacompuesta mayoritariamente porcarbonato de calcio(CaCO3), generalmentecalcita, aunque frecuentemente presenta trazas demagnesita(MgCO3) y otroscarbonatos.1Tambin puede contener pequeas cantidades de minerales comoarcilla,hematita,siderita,cuarzo, etc., que modifican (a veces sensiblemente) el color y el grado de coherencia de la roca. El carcter prcticamente monomineral de las calizas permite reconocerlas fcilmente gracias a dos caractersticas fsicas y qumicas fundamentales de la calcita: es menos dura que elcobre(su dureza en laescala de Mohses de 3) y reacciona con efervescencia en presencia decidostales como elcido clorhdrico.Yeso: La roca natural denominadaaljez(sulfato de calcio dihidrato: CaSO42H2O), mediante deshidratacin, al que puede aadirse en fbrica determinadas adiciones de otras sustancias qumicas para modificar sus caractersticas defraguado,resistencia,adherencia, retencin de agua ydensidad, que una vezamasadocon agua, puede ser utilizado directamente.Arena: Laarenaes un conjunto de partculas derocasdisgregadas. Engeologase denomina arena al material compuesto de partculas cuyo tamao vara entre 0,063 y 2milmetros(mm). Una partcula individual dentro de este rango es llamada granode arena. Una roca consolidada y compuesta por estas partculas se denominaarenisca(opsamita). Las partculas por debajo de los 0,063mm y hasta 0,004mm se denominanlimo, y por arriba de la medida del grano de arena y hasta los 64mm se denominangrava. Bauxita: Labauxitaes unmineral, que puede ser tanto blanda como dura, compuesta porxidos de aluminiohidratados.Se origina como residuo producido por lameteorizacinqumica de una amplia gama de rocas comnmente ricas en arcilla. Algunas bauxitas tienen un origen ms complejo que esto pudiendo serprecipitados qumicosreprocesados. Comnmente se forma en lostrpicosen zonas de clima clido y hmedo.Conclusin:Para concluir estas prcticas nos ayudan para poder mejorar o reforzar lo que se ve en clase teniendo una mejor perspectiva de los principales minerales que podemos encontrar en la tierra conociendo a partir de estos una mejor composicin as como tener datos o ciertas caractersticas que nos puedan ayudar para poder conocer mejor la historia de nuestra tierra as como la formacin de esta y de estos minerales principalmente.As como que entender que en el caso de un silicato soluble, la muestra se trata con HCl y se evapora hasta sequedad para separar la slice como SiO2 y XH2O. El residuo se extrae con HCl diluido para disolver las sales de aluminio, hierro, metales alcalinos y alcalinotrreos, entre otros y as poder obtener el producto que necesitamos. Opciones de consulta:Wicander, R., Monroe, J. S., 2000. Minerales. En: Toledo Castellanos, M. A. (Eds.), Fundamentos de la geologa, Segunda Edicin, Thomson editores, Mxico, D.F., pag. 57-58.