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

LABORATORIO DE QUÍMICA ANALITICA I

DETERMINACIÓN GRAVIMETRICA DE SiO2 EN UN CEMENTO COMERCIAL

21 de noviembre 2017. Departamento de Química.

Palabras clave: Gravimetría, cemento, SiO2, solubilidad 

Resumen.

Se determinó gravimétricamente el porcentaje de SiO2 en una muestra de cemento marca San Marcos, siendo este de 38,34%, se comparó con un valor teórico reportado para la preparación de cemento portland en general que es de 28,07% en SiO2, obteniendo un porcentaje de error de 36,59%.

Introducción.

El cemento es uno de los materiales más importantes en la actualidad, esto esta constatado con el hecho de que en el mundo se produce cerca 1899 millones de toneladas al año. El consumo del cemento está relacionado directamente con el aumento de la población mundial y con el desarrollo de los países1. El cemento presenta características como resistencia, versatilidad, durabilidad y economía, por esto es uno de los materiales más usado en la construcción; los tipos de cemento más comerciales y usados son: cementos siderúrgicos, cementos puzolánicos y cementos portland2, siendo el último el más usado. El cemento Portland es un conglomerante hidráulico cuya propiedad es la de formar masa pétreas resistentes y duraderas cuando se mezcla con áridos y agua3. En la fabricación del cemento se usa tanto minerales naturales como productos industriales; y como materiales de partida sirven sustancias minerales que contienen, los componentes principales del cemento: cal, sílice, alúmina y óxidos de hierro4; posteriormente a la fabricación, los componentes principales del cemento son SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3, MgO, SO3, en el caso del cemento portland la composición especifica es:

Tabla 1. Composición de los cementos tipo Portland5.

En la práctica se intentará determinar la cantidad de SiO2 en cemento comercial, para lo cual se hizo uso del análisis gravimétrico el cual es uno de los métodos más precisos y reproducibles para la determinación cuantitativa de elementos o compuestos6.

Metodología.

Se pesó 0,5208 g de cemento San Marcos, esta muestra se transfirió a un beaker y agrego 20 mL de HCl (1:1), se calentó la solución hasta sequedad evitando salpicaduras, al residuo seco se agregó 1,5 mL de HCl concentrado y después 20 mL de agua destilada, se agito y volvió añadir  20 mL de agua, esta solución se dejó en reposo por 5 min y pasado este tiempo se filtró utilizando papel filtro de franja negra, se utilizó agua caliente para eliminar  cloruros del sólido contenido en el papel filtro, el líquido filtrado se guardó para su posterior uso en otra práctica. El sólido ya libre de cloruros se llevó junto con el papel filtro a un crisol previamente lavado, pesado y calcinado, para ser carbonizado y posteriormente calcinado en una mufla a 900°C durante una hora, se dejó enfriar en un desecador durante un día y se procedió a pesar la muestra. Por último, se realizó el cálculo para determinar el % de SiO2 en la muestra de cemento utilizado.

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Imagen.1 Izquierda: montaje filtración a gravedad; Derecha: SiO2 Obtenido posterior a la calcinación.

Discusión y Resultados.

Para determinar gravimétricamente  la masa de SiO2 presente en una muestra de 0,5208 g de cemento San Marcos, se adicionó HCl 6M (1:1) , con el fin de que los silicatos presentes en la muestra (3CaO.SiO2 y 2CaO.SiO2) que no son solubles en agua7, pero reaccionan con HCl, formando el ácido silícico H2SiO3 más correctamente llamado ácido meta silícico, sin embargo, los ácido silícicos pueden ser combinaciones de la sílice con más moléculas de agua, no obstante, estos ácidos no son muy estables y tienden a formar un compuesto más estable que es la sílice de gel  SiO2. nH2O, que se forma como un precipitado gelatinoso.

Los otros compuestos presentes en la muestra de forma mayoritaria que son Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO y SO3, formaran sales solubles al entrar en contacto con HCl (1:1). Reacción.2, al llevar a calentamiento la muestra se elimina el exceso de agua y HCl, obteniendo un residuo sólido que estará compuesto por SiO2.nH2O y las sales formadas por la adición de HCl a los otros componentes, posteriormente se agrega HClconcentrado y se filtra a gravedad eliminando de esta manera las sales formadas con el HCl, el SiO2 que no lo es, permanecerá en el papel filtro. El filtrado se realizó con un papel filtro de banda negra, debido a que este filtro es usado para precipitados voluminosos o gelatinosos, como es el SiO28 debido a que este no forma moléculas sino redes cristalinas.

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