LABORATORIO DE QUÍMICA ANALITICA I DETERMINACIÓN GRAVIMETRICA DE SiO2 EN UN CEMENTO COMERCIAL

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Reacción.1 Formación de sales solubles en agua de los componentes del cemento al reaccionar con HCl

Posteriormente, se lavó el sólido contenido en el papel filtro con agua caliente, esto con el fin de eliminar las sales que contienen cloruros que hayan quedado después de la filtración, es decir, para purificar el sólido correspondiente a SiO2.nH2O, ya que la mayoría de sales de cloruros son solubles en agua, a excepción de AgCl, Hg2Cl2 y PbCl29, al utilizar agua caliente se incrementa la solubilidad de las sales formadas en la Reacción.1 permitiendo que su separación del residuo sólido en el papel filtro sea más efectiva.

Después, se retiró el papel filtro junto con el sólido y se llevó a un crisol, el cual fue carbonizado, con el fin de que la masa del precipitado gravimétrico se vuelva constante. El calor elimina el disolvente y otras especies químicas que pueda transportar el precipitado, posteriormente, se realizó una calcinación, que es un proceso que se realiza con frecuencia para obtener un producto más estable, de composición definida, en este caso, la deshidratación del SiO2.nH2O a SiO2 anhidro, aquí es importante recordar que las condiciones de calentamiento o de calcinación difieren para cada análisis gravimétrico, ya que la temperatura requerida para deshidratar completamente un precipitado puede ser tan baja como 100°C o tan alta como 1000°C 10 , para el caso del SiO2 la temperatura de calcinación fue de 900°C, esta temperatura es elevada, pero suficiente para deshidratar el SiO2.nH2O, además esta temperatura no afectara en más propiedades físicas del sólido formado, ya que este es un tipo de cristal Figura.1 muy estable, que presenta temperaturas de ebullición y fusión elevadas y también como característica importante su insolubilidad en agua. Adicionalmente, la calcinación permite la incineración del papel filtro el cual tiende a absorber humedad de la atmosfera, normalmente círculos de 9 a 11 cm de papel dejan residuos que pesan menos de 0.1 mg, lo cual es despreciable bajo la mayoría de las circunstancias al momento de pesar el precipitado gravimétrico. 11

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Figura.1 Estructura cristalina del SiO2

Concluido el proceso de calcinación se dejó enfriar la muestra en un desecador para que no absorba humedad de la atmósfera y debido a que si se pesa en caliente el peso será inferior12.

Después de llevar todos los procesos a cabo se procedió a pesar el precipitado gravimétrico siendo este de 0,1997 g de SiO2, el porcentaje de SiO2 en la muestra se calcula a continuación:

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Cálculo.1 Determinación del % de SiO2 presente en la muestra de cemento

El SiO2 no es el componente mayoritario en el cemento, tal como se muestra en la Tabla.1, y su contenido porcentual en el cemento depende de que marca o aplicación tendrá este, a pesar de que se conoce que el cemento es de marca San Marcos, no se encontró reportado el valor de porcentaje de SiO2, por tanto, se supone para hacer la comparación de nuestro resultado, se trató del cemento tipo Portland, debido a que este es el más común y usado comercialmente. Teóricamente este cemento tiene un porcentaje de SiO2 de 28,07%13, y experimentalmente se obtuvo un porcentaje de SiO2 de 38,34%, presentando un error porcentual de 36,59%, este es un error apreciable, que pudo deberse a factores como:

- La balanza analítica pudo estar descalibrada al momento de pesar la muestra, por esta razón es importante revisar antes de pesar.

- No se está comparando el valor experimental de SiO2, con el valor real de este compuesto en la Marca de cementos San Marcos

- El lavado de cloruros tal vez no se llevó de manera adecuada

- La muestra pudo hidratarse.

Conclusiones

- Aplicando procesos gravimétricos fue posible determinar el porcentaje de SiO2 presente en una muestra de cemento comercial, siendo este de 38,34%, aunque, no fue posible comparar con un valor teórico que correspondiera al cemento San Marcos, la comparación se realizó respecto a los valores habituales usados en la preparación de un cemento Portland que es el de uso más común, obteniendo un error del 36,59%.

- El proceso de gravimetría resulta ser adecuado para saber la cantidad de SiO2 presente en la muestra ya que este se obtiene directamente como precipitado gravimétrico.

- Se aprovechó la insolubilidad del SiO2 presente en la muestra de cemento en agua y la reacción de este con HCl para formar un precipitado de SiO2

Preguntas

- Dar el nombre y la fórmula química de los constituyentes del cemento

El cemento San Marcos tiene una composición química de:

Nombre

Formula

Formula simplificada

Nombre del mineral

Silicato tricálcico

3CaO.SiO2

C3S

Alita

Silicato dicálcico

2CaO.SiO2

C2S

Belita

Aluminato tricalcico

3CaO.Al2O3

C3A

Celita

Ferro - aluminato

4CaO.Al2O3.Fe2O3

C4AF

Browmillerita

Sulfato de calcio

CaSO4

C[pic 11]

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Yeso

CaSO4.2H20