Zeolitas: Propiedades, características y usos

Las zeolitas (SiO2) son un grupo de minerales aluminosilicatos hidratados pertenecientes a los tectosilicatos, químicamente están conformados por estructuras de SiO4 y AlO4 los cuales se repelen y forman grandes espacios de interconexión los cuales son muy abiertas; dichas estructuras retienen iones de Na, Ca o K, y como moléculas de agua ligadas por enlaces de hidrógeno a los cationes de la estructura originados por la acción lixiviante de aguas termales sobre feldespatos o feldespatoides.

Características y propiedades físicas de la zeolita

Las zeolitas, de manera general, están compuestas por aluminio, silicio, sodio, calcio, magnesio, potasio y agua. Las propiedades físicas proveen aspectos únicos para una variedad amplia de aplicaciones prácticas, presentan las siguientes propiedades:

Zeolitas	Características y propiedades físicas
Clase	Silicato
Grupo	aluminosilicatos (tectosilicato)
Fórmula Química	M2/nO.Al2O3.xSiO2.yH2O [M: es un catión de valencia n; “x” es el número de átomos de aluminio y toma valores entre 2 y 10; “y” es el número de átomos de silicio y toma valores entre 2 y 8]
Origen y ambiente geológico	Se encuentran característicamente en sistemas hidrotermales de baja temperatura, especialmente en rocas ígneas volcánicas, pero también en una amplia gama de otros tipos de rocas, típicamente feldespáticos.
Minerales asociados	Apophyllita, calcita, cavansita, prehnita, epidota, cuarzo, pirita, minerales arcillosos.
Rocas asociadas	Rocas ígneas volcánicas, rocas sedimentarias y metamórficas.
Densidad	Baja densidad y un gran volumen cuando se deshidrata.
Hidratación	Alto grado de hidratación.
Estabilidad	Muy estable.
Intercambio catiónico	Alta capacidad de intercambio catiónico
Estructura molecular	Canales moleculares uniformes
Propiedad adsorvente	Alta capacidad adsorvente
Forma de identificación	Ebullen al ser calcinados.
Usos	Se suelen utilizar y vender como absorbentes comerciales, la coloración de líquidos y gases, como beneficiaria para nuestro organismo, así como el control de la contaminación (polución). Esto ha hecho que exista una producción comercial de zeolitas artificiales de características particulares. importantes aplicaciones técnicas.

 Las zeolitas naturales se encuentran entre los minerales autígenos más comunes en las rocas sedimentarias; no obstante, debe decirse que se forman en un amplio rango de rocas de diferentes orígenes, edad y ambiente geológico de deposición, siendo su presencia en estos medios, precisamente, lo que ha constituido un criterio directo y moderno para su clasificación.

Zeolitas en lámina delgada

Una forma de identificar estos minerales es por láminas delgadas, es así que la zeolita en luz natural se presenta incoloro, habito: tabular, fibroso, hojoso, rellena cavidades o altera a otros minerales además de un relieve: moderado a bajo.

Origen, formación y ambiente geológico de las zeolitas.

Las zeolitas se forman en sedimentos o rocas, variando ambientes físicos y químicos.

Genéticamente la clasificación de ocurrencia se encuentra en función de la temperatura a la que se forma, ya que es un factor importante para el control de la formación; otro factor significativo es la química del agua en una roca con porosidad donde precipitan las zeolitas.

Además, las especies de zeolita son influenciadas por el material original en el que se forma.

Existen nueve tipos genéticos en el que se clasifican.

Zeolitas de elevada temperatura causada por el gradiente geotérmico

Zeolitas magmáticas o primarias	Analcima única que cristaliza a partir de un magma en rocas intrusivas básicas alcalinas, a una temperatura de 600 a 640 °C y presiones de 5 a 13 Kbar
De metamorfismo de contacto	Se encuentra a lo largo de las aureolas de contacto causado por complejos vulcano-plutónicos que se introdujeron en una secuencia gruesa de tefra porosa, sedimentos volcánicos o arenisca feldespática
Hidrotermal	El conjunto y la zona de zeolita son principalmente controlados por la temperatura y la composición química de las rocas huésped y subordinada por permeabilidad, composición de fluidos geotérmicos, y edad del área geotérmica y rocas huésped.
Por diagénisis	Corresponde a la cristalización de un mineral por alteración de elementos preexistentes del sedimento mediante condiciones de baja temperatura (< 200 °C)

Zeolitas de superficie influenciados gradiente químico

Filtración de agua subterránea	La formación de estas zeolitas es consecuencia de la reacción entre la roca caja y el nivel freático, compuesto por agua de origen meteórico.
Meteorización	Se describen estas a causa de la percolación lenta de agua meteórica a través de un cuerpo de roca
Depósitos salinos de lago y alcalinos	Por disolución de minerales silicatados y por evaporación, por lo tanto, el agua se convierte en una solución de tipo básica, rica en álcalis (salmuera) con pH > 9

Zeolitas de baja temperatura

Ambiente marino

Estas (clinoptilolita, phillipsita) se hallan formando capas dentro de una arcilla de fondo marino

Zeolitas que se forman en cráter de impacto

Cráter de impacto

En este tipo se encuentran las siguientes variedades de zeolitas: analcima, erionita y clinoptilolita; como especies subordinadas: chabasita, filipsita y estilbita

Clasificación de las zeolitas

Constituyen el grupo mineral más variado y extenso de los que forman la corteza terrestre.

Se han identificado 206 tipos de zeolitas por su estructura, de los que más de 40 son naturales; los restantes son sintético.

Las zeolitas naturales se formaron como resultado de las erupciones volcánicas mediante reacciones hidrotérmicas de rocas volcánicas de silicio y ricas en álcalis.

Los grupos básicos de zeolita son:

1. Grupo de la filipsita
2. Grupo de la analcita
3. Grupo de la natrolita
4. Grupo de la modernita
5. Grupo de la chabasita
6. Grupo de la faujasita
7. Grupo de la heulandita
8. Grupo de la laumontita

Puedes observar el siguiente gráfico para entender su clasificación de mejor manera.

¿Cómo identificar a las zeolitas?

Se presenta una tabla que te ayudará a identificar las zeolitas.

Grupo de zeolita	Características de identificación
Grupo de la Laumontita y Analcima	Presentan hábito cubico, con colores blancos, grises y amarillentas.
Grupo de la filipsita	Contiene anillos dobles de cuatro miembros conectados entre sí en forma de cadena en zig-zag (similar a las de los feldespatos). Colores blancos Habito prismático pseudorómbico
Grupo de la chabasita	Este grupo de minerales contiene cavidades de gran tamaño, que pueden describirse como octaedros o cubo-octaedros truncados.
Grupo de la modernita	Estructuras que pueden considerarse como láminas formadas por anillos de seis tetraedros, con pares de tetraedros unidos a su vez a estos anillos.
Grupo de la natrolita	Estructura basada en cadenas y todos los miembros de este grupo tienen hábitos fibrosos.
Grupo de la heulandita	Presentan una estructura laminar, que se refleja en su morfología tabular.

¿Exploración de la zeolita?

La mayoría de depósitos de zeolitas se observan en aureolas ricas en analcima que rodean la mineralización de tipo Kuroko en los sedimentos o rocas de edad cretácica o más jóvenes.

El espesor de la alteración de la analcima puede ser una pista para la localización de los cuerpos minerales profundamente arraigados. También la concentración de uranio se relaciona a la presencia de zeolita heulandita-clinoptilolita en rocas areniscas tobáceas.

Se presume que el Uranio oxidado en el agua subterránea haya sido fijado por adsorción en la zeolita, que en algunas zonas contiene más del 0,9% de Uranio.

Debido al tamaño de cristal (generalmente menor a 20 micrones) no pueden ser identificados en el campo.

El análisis de difracción de rayos X de las muestras en bloque es el método que generalmente se usa para su identificación en rocas sedimentarias; este método también permite hacer una estimación semicuantitativa de la abundancia de las zeolitas y los minerales asociados en la muestra

Usos de la zeolita

1. La zeolita tiene varios usos en distintas industrias:
2. Suplemento alimenticio para engordar peces, ganado, a veces, sin exceso, para ablandar aguas industriales y domésticas
3. Cargas en la industria del papel para la mejora de la calidad de impresión, aporte de brillo, opacidad, retención y blancura
4. Áridos ligeros en construcción
5. Intercambiadores iónicos en purificación de aguas descontaminantes de residuos sólidos, líquidos y gaseosos
6. Catalizadores y soportes de catalizadores mediante: transformación del metanol en gasolina, alquilación, isomerización de aromáticos C8, polimerización, síntesis orgánica y química inorgánica
7. Soportes de fertilizantes y acondicionadores de suelos
8. Adsorbentes resistentes a los ácidos en secado de gases
9. Como retenedor-distribuidor del óxido nítrico (NO) en el organismo humano para la estabilización de la tensión arterial, tratamiento de la trombosis (coagulación en lo vasos sanguíneos); como agente antibiótico, así como para el control de enfermedades renales
10. En la fabricación de vidrios sódico-cálcicos
11. En la fabricación de cosméticos y en la industria de los fármacos.