Faujasita
| Faujasita | |
|---|---|
 | |
| General | |
| Categoría | Zeolita |
| Fórmula (unidad repetitiva) | (Na 2 ,Ca,Mg) 3,5 [Al 7 Si 17 O 48 ]·32(H 2 O) [1] |
| Símbolo IMA | Fau [2] |
| Clasificación de Strunz | 9.GD.30 |
| Sistema de cristal | Cúbico |
| Clase de cristal | Hexoctaédrico (m 3 m) Símbolo H–M (4/m 3 2/m) |
| Grupo espacial | Fd3m |
| 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 |
| Escisión | {111}, perfecto |
| Fractura | Desigual a concoideo |
| Tenacidad | Frágil |
| Dureza en la escala de Mohs | 4.5-5 |
| Lustre | Vítreo a adamantino |
| Racha | Blanco |
| Diafanidad | Transparente |
| Peso específico | 1.92–1.93 |
| Propiedades ópticas | Isotrópico |
| Índice de refracción | n = 1,466–1,480 |
| Pleocroísmo | Ninguno |
| Referencias | [3] [4] [5] |
La faujasita (zeolita de tipo FAU) es un grupo mineral de la familia de las zeolitas , que pertenece a los silicatos . El grupo está formado por faujasita-Na, faujasita-Mg y faujasita-Ca. Todas ellas comparten la misma fórmula básica ( Na2 , Ca ,Mg) 3,5 [ Al7Si17O48 ] ·32(H2O ) al variar las cantidades de sodio, magnesio y calcio . [1] La faujasita se presenta como un mineral raro en varios lugares del mundo.
Los materiales de faujasita se sintetizan ampliamente a nivel industrial. La faujasita sintética con un contenido relativamente bajo de sílice (Si/Al<2) se denomina Zeolita X y la que tiene un alto contenido de sílice (Si/Al>2) se denomina Zeolita Y. Además, el componente de aluminio de la zeolita Y se puede eliminar mediante tratamiento con ácido o vapor, y la faujasita resultante se denomina USY (zeolita Y ultraestable). La USY se utiliza en el proceso de craqueo catalítico fluido como catalizador.
Descubrimiento y ocurrencia
La faujasita fue descrita por primera vez en 1842 a partir de un yacimiento en las canteras de Limberg, Sasbach , Kaiserstuhl , Baden-Württemberg , Alemania . El modificador de sodio faujasita-Na se agregó después del descubrimiento de las fases ricas en magnesio y calcio en la década de 1990. Recibió su nombre en honor a Barthélemy Faujas de Saint-Fond (1741-1819), geólogo y vulcanólogo francés. [4] [5]
La faujasita se presenta en vesículas dentro de lavas y tobas de basalto y fonolita como mineral de alteración o autigénico . Se presenta con otras zeolitas, olivino , augita y nefelina . [3]
Estructura
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La estructura de faujasita ha recibido el código FAU de la Asociación Internacional de Zeolitas. [6] 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 F d 3 m, n.º 227 , [7] constante reticular 24,7 Å. De los dos tipos (X e Y) de zeolitas codificadas con FAU, la zeolita Y, que es la que tiene el rango más alto de contenido de sílice a alúmina, tiene una fracción de huecos del 48% y una relación Si/Al de 2,43. [ cita requerida ] Se descompone térmicamente a 793 °C. [8]
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 aluminosilicatos 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 entre 70 y 300 °C (normalmente a 100 °C). Tras la cristalización, la faujasita se encuentra en su forma de sodio y debe someterse a un intercambio iónico con amonio para mejorar su estabilidad. El ion amonio se elimina posteriormente mediante calcinación , lo que convierte la zeolita en su forma ácida. Según la relación sílice-alúmina de su estructura, las zeolitas sintéticas de faujasita se dividen en zeolitas X e Y. En las zeolitas X, esa relación está entre 2 y 3, mientras que en las zeolitas Y es de 3 o superior. Las cargas negativas de la estructura se equilibran con las cargas positivas de los cationes (normalmente sodio de la solución de NaOH, o amonio o H + después de los intercambios) en posiciones que no forman parte de la estructura. Estas zeolitas tienen propiedades de intercambio iónico, catalíticas y de adsorción. La estabilidad de la zeolita aumenta con la relación sílice-alúmina de la estructura (regla de Lowenstein). También se ve afectada por el tipo y la cantidad de cationes ubicados en posiciones que no forman parte de la estructura. Para el craqueo catalítico , la zeolita Y se utiliza a menudo en una forma intercambiada con hidrógeno y tierras raras. [9]
Mediante el uso de métodos térmicos, hidrotérmicos o químicos, se puede eliminar parte de la alúmina de la estructura de la zeolita Y, lo que da 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. [9]
Usar
La faujasita se utiliza sobre todo como catalizador en el craqueo catalítico de fluidos para convertir fracciones de petróleo crudo con alto punto de ebullición en gasolina, diésel y otros productos más valiosos. La zeolita Y ha sustituido 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. [10]
La zeolita tipo X se puede utilizar para adsorber selectivamente CO2 de corrientes de gas [11] y se utiliza en la prepurificación del aire para la separación industrial del aire.
Debido a su estructura, comportamiento y propiedades ampliamente conocidos, la faujasita se utiliza a menudo como estándar en estudios catalíticos y de (ad/des)sorción en zeolitas, junto con MFI, FER y CHA [12] [13] [14] [15]
Véase también
- Zeolita Cu Y , derivados de alto contenido de sílice que contienen cobre del grupo mineral faujasita
Referencias
- ^ ab El grupo Faujasite en Mindat
- ^ Warr, LN (2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC". Revista Mineralógica . 85 (3): 291–320. Código Bibliográfico :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
- ^ ab Faujasita. Manual de mineralogía.
- ^ de Faujasite. Mindat.
- ^ ab 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). "Estudios de difracción de neutrones en polvo y RMN MAS de 29Si de zeolita-Y silícea". Journal of Solid State Chemistry . 106 (1): 66–72. Bibcode :1993JSSCh.106...66H. doi :10.1006/jssc.1993.1265.
- ^ "La página de la zeolita en ingeniería química". Archivado desde el original el 15 de septiembre de 2008. Consultado el 3 de agosto de 2008 .
- ^ ab Scherzer, Julius (1989). "Catalizadores FCC zeolíticos que mejoran el octanaje: aspectos científicos y técnicos". Catalysis Reviews . 31 (3): 215–354. doi :10.1080/01614948909349934.
- ^ Brocha, Robert W.; Jan, Deng-Yang; Lesch, David A.; Kulprathipanja, Santi; Roland, Eckehart; Kleinschmit, Peter (15 de abril de 2012). "Zeolitas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi :10.1002/14356007.a28_475.pub2. ISBN 978-3-527-30385-4.
- ^ 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
- ^ Verboekend, D.; Nuttens, N.; Locus, R.; Aelst, J. Van; Verolme, P.; Groen, JC; Pérez-Ramírez, J.; Sels, BF (13 de junio de 2016). "Síntesis, caracterización y evaluación catalítica de zeolitas faujasita jerárquicas: hitos, desafíos y direcciones futuras". Reseñas de la sociedad química . 45 (12): 3331–3352. doi : 10.1039/C5CS00520E . hdl : 20.500.11850/125146 . ISSN 1460-4744. PMID 26313001.
- ^ "FER: Tipo de marco". europe.iza-structure.org . Consultado el 7 de diciembre de 2023 .
- ^ "CHA: Tipo de marco". europe.iza-structure.org . Consultado el 7 de diciembre de 2023 .
- ^ "MFI: Tipo de marco". europe.iza-structure.org . Consultado el 7 de diciembre de 2023 .
Literatura
- Subhash Bhatia, Catálisis de zeolita: principios y aplicaciones, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 1990.
- Ribeiro, FR, et al., ed., Zeolitas: ciencia y tecnología, Martinus Nijhoff Publishers, La Haya, 1984.
Enlaces externos
- Tipo de estructura FAU
