Materias primas «no silicatos»

Además de los minerales formados por silicatos se usan también en cerámica muchos minerales y compuestos que no contienen silicio. 

Entre estas materias primas destacan los óxidos e hidróxidos, los boratos y los carbonatos, pero también podemos encontrar materias primas basadas en sulfuros, halogenuros, fosfatos, sulfatos, nitratos, cromatos, etc.. 

Las materias primas empleadas en cerámica basadas en compuestos (habitualmente sintéticos) y en minerales (y en sus rocas) podemos agruparlos en los siguientes tipos:

Elementos nativos

Forman parte de este grupo de compuestos y minerales los que incorporan un solo elemento, como los minerales metálicos, o como el grafito y el diamante (sólo carbono), o el azufre. En cerámica se emplean algunos metales nobles en forma de polvo con partículas muy finas, para decoraciones de tercer fuego. El oro, la plata y el platino son los tres metales nobles que se suelen emplear para este tipo de decoraciones. El cobre metálico también se utiliza en la decoración de color rojo pero la materia prima utilizada para obtenerlo se basa en óxidos. Muy raramente también se emplea selenio metálico para obtener colores de cadmio/selenio.

Conviene citar una aleación metálica compuesta por hierro, cromo (20-30%) y aluminio (4-7,5%) llamada Kanthal  que soporta altas temperaturas por lo que se usa muy frecuentemente en hornos o como estructura/esqueleto  resistente a la temperatura del horno para soportar formas realizadas con arcillas.

Súlfidos (sulfuros, antimoniuros, arseniuros, seleniuros  y sulfosales)

Dentro del grupo de súlfidos, tan solo se emplean en cerámica algunos sulfuros y el sulfoseleniuro.

  • Se utilizó en el pasado la galena (mineral de sulfuro de plomo PbS) aunque ahora está prohibido su uso por su toxicidad. 
  • La pirita o sulfuro de hierro FeS2 es un mineral de muy raro uso en cerámica, pero suele encontrarse como impureza en muchas arcillas, por lo que se le puede considerar como materia prima de hierro. 
  • Los sulfuros de antimonio pueden emplearse para la obtención de este opacificante: sulfuro de antimonio (III) Sb2S3, sulfuro de antimonio (V) Sb2S5.
  • Para obtener coloraciones de cadmio y selenio se utilizan el sulfuro de cadmio CdS, el seleniuro de cadmio CdSe y el sulfoseleniuro de cadmio Cd(Sx,Se1-x).

Carburos

En cerámica se utiliza el carburo de silicio SiC para provocar una reducción local durante la cocción. El SiC tiene una estructura cristalina semejante al diamante, pero sustituyendo algunos átomos de carbono por átomos de silicio. Es un material casi tan duro como el diamante que se obtiene artificialmente. Se descompone a temperaturas cercanas a los 3000ºC pero cuando está rodeado por fundentes, sobre todo alcalinos, puede descomponerse a las temperaturas de cocción cerámicas. Al descomponerse se forman iones de carbono e iones de silicio. Los iones de silicio se integran en la red vítrea, mientras que los iones de carbono extraen O2 del entorno para formar CO2, dando lugar a una reducción local. 

Óxidos e Hidróxidos

Los óxidos se utilizan en cerámica sobre todo para obtener colorantes y opacificantes. Sin embargo también hay algunos que realizan otras funciones. Los minerales de óxidos se forman mediante enlaces iónicos, pero la mayoría de los óxidos utilizados en cerámica se obtienen de forma sintética. Los hidróxidos son compuestos formados por óxidos y agua. Los minerales de hidróxido tienen una estructura en capas y de ellos se extraen distintos óxidos. Los óxidos en forma mineral o sintética utilizados en cerámica son los siguientes:

  • Materias primas de alúmina: hidróxido de aluminio Al(OH)3 sintético, el mineral  Gibsita compuesto de hidróxido de aluminio, y polvo de bauxita que es una roca rica en hidróxidos de aluminio. 
  • Óxidos como materias primas de fundentes son:  litargirio PbO, minio o plomo rojo Pb3O4, óxido de zinc ZnO, óxido de Berilio BeO, óxido de bismuto Bi2O3, magnesia u óxido de magnesio MgO, y la forma mineral del hidróxido de magnesio denominada brucita.
  • Óxidos como materias primas de opacificantes: Óxido de Estaño SnO2, Óxido de Zirconio, Óxido de Titanio (IV) TiO2, Rutilo (mineral de TiO2 con trazas de otros óxidos), Ilmenita FeTiO3, Óxido de Cerio , Óxido de Antimonio (III) Sb2O3, óxido de antimonio (V) Sb2O5, óxido de arsénico As2O3
  • Óxidos materias primas de colorantes: 
  1. Óxidos del hierro: Óxido de hierro rojo (también llamado óxido de hierro (III), óxido férrico, o rojo herrumbre) Fe2O3, o su forma mineral hematita o oligisto Fe2O3, o su forma hidratada denominada óxido de hierro amarillo o limonita  2Fe2O3 ·3H2O, Óxido de hierro negro FeO, Óxido de hierro (II,III) Fe3O4, también llamado óxido ferroso-férrico o magnetita, 
  2. Los minerales rutilo e ilmenita (Titanato de hierro)  FeO·TiO2, ricos en TiO2 y Fe2O3
  3. Óxidos de cobre negro CuO, y cuprita que es un mineral de óxido Cu2O
  4. Óxido de Cobalto,que se comercializa en forma de tres óxidos distintos: óxido de cobalto (III) Co2O3, óxido de cobalto (II,III) Co3O4 y óxido de cobalto (II) CoO 
  5. Óxido de Manganeso MnO2, y el mineral pirolusita (MnO2)
  6. Óxido de Cromo Cr2O3 y muy raramente el óxido de cromo (VI) CrO3, junto a la cromita que  es un mineral de cromo y hierro con fórmula FeO·Cr2O3.
  7. Óxido de Níquel (II) NiO. Menos empleado es el óxido de níquel (III) Ni2O3. 
  8. Y otros menos utilizados como Óxido de Vanadio V2O5, óxido de vanadio (IV) V2O4, Óxido de cadmio CdO, Óxido de selenio SeO2, Óxido de Uranio (IV) UO2, óxido de uranio (VI) UO3, y los óxidos de praseodimio Pr2O3 y PrO2, Óxido de molibdeno (VI) MoO3, óxido de oro (III) Au2O3,óxido de plata (I) Ag2O, óxido de plata (II) AgO. 

También se utilizan mucho en cerámica las Espinelas  que son minerales de composición RO·R2O3. Las espinelas naturales son el aluminato de magnesio (MgO·Al2O3) y el aluminato de berilio (BeO·Al2O3), con algunas sustituciones por otros metales. Pero las espinelas más utilizadas se producen sintéticamente para obtener colorantes estables para pastas y vidriados. Algunos ejemplos son: púrpura CoO·Al2O3, rosa CrO· Al2O3 y MnO·Al2O3, verde ZnO·Al2O3, CdO· Cr2O3 y NiO·Cr2O3, marrón FeO·Cr2O3.

Halogenuros

Son compuestos y minerales formados por sales de flúor, cloro, bromo o yodo. En cerámica se emplean los cloruros y algunos fluoruros.

Los cloruros son todos solubles en agua (excepto el cloruro de plata) e higroscópicos (absorben humedad). Los fluoruros de alcalinos son también hidrosolubles, pero los fluoruros de alcalinotérreos no lo son, y entre ellos la fluorita o fluoruro de calcio es el más utilizado en cerámica.

La sal o cloruro sódico NaCl (hidrosoluble) se utiliza para la realización de vidriados a la sal, que es una forma de esmaltado atmosférico. También se utiliza el cloruro de zinc ZnCl2 (hidrosoluble) para la obtención de ZnO en fritas. 

El cloruro cálcico se emplea como floculante.

Los cloruros forman en la cocción gases de clorhídrico muy nocivos, por lo que hay que tener extremado cuidado con su uso. El cloruro sódico se suele sustituir por carbonato sódico en las cocciones de sal para evitar los gases nocivos. 

Por otro lado, el ácido clorhídrico (cloruro de hidrógeno) es un porógeno sobre engobes y pastas que contienen carbonato de calcio o bicarbonato sódico

Los cloruros de metales colorantes también se emplean bastante cuando se utilizan estas sales para colorear un soporte. Los cloruros se aplican diluidos en agua junto a algún tipo de glicerina o derivado, que facilite la aplicación de la sal sobre el bizcocho. Las sales penetran en los poros del bizcocho. Durante la cocción se transforman en óxidos colorantes. Otras sales metálicas (acetatos, cloruros, nitratos y más raramente sulfatos), también se diluyen para aplicarlas sobre el bizcocho. 

Ejemplos de cloruros colorantes son:  cloruro de cromo CrCl3, cloruros de hierro FeCl2 y FeCl3, cloruro de titanio TiCl4,  cloruro de cobalto hexahidratado CoCl2·6H2O, cloruro de cobre (CuCl), cloruro de cobre dihidratado (CuCl2·2H2O), cloruro de manganeso (II) dihidratado (MnCl2·2H2O), cloruro de cromo (III) hexahidratado CrCl2·6H2O, cloruro de níquel hexahidratado NiCl2·6H2O, cloruro de cadmio y cloruro de vanadio (III) VCl3, tetracloruro ácido de oro H(AuCl4)·4H2O, cloruro de plata AgCl,

Otros cloruros utilizados son cloruro de antimonio (III) SbCl3, cloruro de estaño (II) dihidratado SnCl2·2H2O, tetracloruro de estaño SnCl4,cloruro de titanio (IV) TiCl4, cloruro de bismuto (III) BiCl3, cloruro de molibdeno (V) MoCl5.

Entre los fluoruros usados en cerámica están: la Criolita (sal de flúor) Na3AlF6 que se emplea para obtener grandes cráteres en los vidriados y también como fuente de Na2O y el Espatoflúor o fluorita CaF2 como fuente de calcio.

Carbonatos

Hay un número considerable en la naturaleza, muchos de los cuales, extendidos en rocas sedimentarias, forman extensas capas de rocas metamórficas y sedimentarias. También los hay de origen hidrotermal y los formados por evaporación de depósitos salinos. El ión carbonato es triangular, estando el carbono en el centro y los oxígenos en los vértices, mediante enlace covalente. Con el cobre se forman carbonatos básicos, pues poseen grupos -OH. Con el magnesio se forman carbonatos hidratados. Con Na, K, etc. (alcalinos) se pueden formar carbonatos ácidos, es decir, bicarbonatos. 

Muchos carbonatos son solubles en agua y por ese motivo no se utilizan en los vidriados, pero se emplean en la fabricación de fritas. Son solubles el carbonato y bicarbonato sódicos, el natrón que es carbonato sódico hidratado o el carbonato de potasio. 

El bicarbonato sódico se emplea como alternativa a la sal en vidriados atmosféricos a la sal. El carbonato de potasio (potasa)  suele aparecer en las cenizas de madera y la llamada ceniza de sosa (cenizas de plantas marinas) contiene fundamentalmente carbonato de sodio, y dichas cenizas se emplean para realizar vidriados atmosféricos de cenizas.

El carbonato sódico es el defloculante más conocido (junto al silicato sódico), y el carbonato de bario se emplea para facilitar la defloculación.

Entre los carbonatos más utilizados en cerámica, destacan como carbonatos de óxidos fundentes: 

  • Carbonato de calcio (CaCO3) que cuando está en forma mineral se denomina calcita o bien espato calizo (mineral de calcita en capas), y con alta presencia en rocas como la caliza, el mármol y la creta.
  • Carbonato de magnesio o magnesita MgCO3
  • Albayalde / Carbonato de plomo /  Plomo Blanco 2PbCO3·Pb(OH)
  • Dolomita MgO·CaO·2CO2
  • Carbonato de litio Li2CO3
  • Carbonato de estroncio SrCO3
  • Carbonato de bario o Witherita BaCO3
  • Carbonato de Zinc o Smithsonita ZnCO3
  • Carbonato de bismuto basico (BiO)2CO3·1/2 H2O 

Otros carbonatos de fundentes, pero que son hidrosolubles y por tanto deben convertirse en fritas para ser utilizados son: Carbonato sódico Na2CO3 (hidrosoluble), carbonato sódico cristalizado Na2CO3·10H2O (hidrosoluble), potasa o carbonato potásico K2CO3·2H2O (hidrosoluble e higroscópico), 

Para muchos óxido colorantes se utilizan carbonatos como materia prima. Los más utilizados son los siguientes: 

  • Carbonato de hierro también denominado siderita o espato de hierro con fórmula FeCO3,  
  • carbonato de cobalto CoCO3,  
  • carbonato básico de cobre o malaquita CuCO3·Cu(OH)2 y carbonato de cobre CuCO3.
  • Carbonato de manganeso MnCO3 
  • carbonato básico de níquel 2Ni(OH)2·NiCO2·4H2O. 
  • Carbonato de cadmio.
  • carbonato de plata Ag2CO3, 

Nitratos

Como minerales son muy escasos en la naturaleza y no se suelen utilizar en cerámica. Como compuestos, se utilizan los nitratos en cerámica como sales colorantes. 

Como fundentes,  nitrato de bismuto (III) básico BiO(NO3)·H2O, o el subnitrato de bismuto Bi(NO3)3·5H2O que se utilizan como principal materia prima para este potente fundente. 

Nitratos solubles empleados para confeccionar fritas son: El nitrato de chile NaNO3 (hidrosoluble e higroscópico), nitrato potásico KNO3 (hidrosoluble e higroscópico), nitrato de estroncio Sr(NO3)2 (sintético e hidrosoluble).

Los nitratos de metales colorantes también se emplean bastante cuando se utilizan estas sales para colorear un soporte. Los nitratos se aplican diluidos en agua junto a algún tipo de glicerina o derivado, que facilite la aplicación de la sal sobre el bizcocho. Las sales penetran en los poros del bizcocho. Durante la cocción se transforman en óxidos colorantes. Otras sales metálicas (acetatos, cloruros, nitratos y más raramente sulfatos), también se diluyen para aplicarlas sobre el bizcocho. 

Ejemplos de nitratos colorantes pueden ser nitrato hidratado de hierro Fe(NO3)·9H2O,   nitrato de cobalto hexahidratado Co(NO3)2·6H2O, nitrato de cobre Cu(NO3)2, nitrato de cobre trihidratado (Cu(NO3)2·3H2O) , nitrato de níquel  Ni(NO3)2, nitrato de manganeso (II) tetrahidratado (Mn(NO3)·4H2O), nitrato de cromo (III) hidratado Cr(NO3)3·9H2O, nitrato de níquel hexahidratado Ni(NO3)2·6H2O,nitrato de cadmio,  nitrato de plata soluble AgNO3, 

Boratos

Pueden tener estructura triangular formada por BO3 o estructura tetraédrica basada en BO4. Las dos formas cristalinas tienden a polarizarse para formar redes cristalinas en forma de cadenas u hojas. Hay del orden de 100 boratos en la naturaleza. 

En cerámica se utilizan la Colemanita (Borato de Calcio) 2CaO·3B2O3·5H2O, la Ulexita (Borato hidratado de sodio y calcio) Na2O·2CaO·5B2O3·16H2O y el Borato de Gerstley (parecido a la Colemanita); este último es un borato con minas en Estados Unidos y no disponible en España, pero del que podemos encontrar múltiples referencias en publicaciones sobre cerámica.

También se utilizan boratos sintetizados en laboratorio, principalmente el borato cálcico hexahidratado CaO·B2O3·6H2O, el borato cálcico dihidratado CaO·B2O3·2H2O y el borato de zinc ZnO·2B2O3.

Los boratos hidrosolubles solo pueden emplearse haciendo fritas con ellos. Los más utilizados son ácido bórico cristalizado (B2O3∙3H2O)  y el bórax  cristalino Na2B4O7·10 H2O y el bórax calcinado Na2B4O7, la boracita Mg3B7O13Cl, y  la kernita o rasorita Na2B4O7·4H2O. 

Fosfatos

Se utilizan poco en cerámica. Su uso más extendido es como opacificantes, siendo el fosfato tricálcico 3CaO·P2O5 también denominado ortofosfato cálcico  (que es un componente de la ceniza de huesos) el fosfato más utilizado. La opacidad de fosfatos puede lograrse también con fosfato monoácido de calcio CaHPO4, fosfato dióxido de calcio hidratado Ca(H2PO4)2·H2O, hidroxi trifosfato cálcico Ca5(PO4)3OH, fosfato monoácido de magnesio trihidratado MgHPO4·3H2O

También hay polifosfatos que se emplean como defloculantes, siendo los más utilizados el Hexametafosfato Sódico Na6(PO3)6 y el Tripolifosfato sódico Na5P3O10.

Como materia prima de diversos fundentes se emplean: 

  • Alcalinos: Son fosfatos hidrosolubles como fosfato de litio Li3PO4, el mineral raro de fosfatos llamado Ambligonita (LiAlF)PO4, fosfatos de sodio de distinta composición (por ejemplo Calgon) y fosfatos potásicos de distintas composiciones (higroscópicos). 
  • Alcalinotérreos: Como fuente de magnesio se utiliza el fosfato ácido de magnesio MgHPO4·3H2O y para obtener calcio se pueden emplear Apatito (PO4)3(FCa)Ca4 o también (PO4)3(ClCa)Ca4 .

Los fosfatos de cromóforos más empleados son:  fosfato de cobalto Co3(PO4)2·8H2O, y el fosfato de cobre Cu3(PO4)2

Sulfatos, cromatos, permanganato, wolframatos, molibdatos, selenatos

Están formados por tetraedros regulares que recuerdan a los silicatos, pero con cationes de  azufre, cromo, manganeso, wolframio,  molibdeno o selenio en el centro. 

En cerámica, se emplean algunos minerales de sulfato de calcio como el Alabastro CaSO4·2H2O, el Yeso (empleado para hacer moldes y como fuente de CaO) o el llamado Blanco de España.

La Cerusita es un mineral raro de sulfato de plomo PbSO4 que ya no se utiliza debido a su toxicidad. El sulfato de estroncio o celestina SrO·SO3 es un mineral raro empleado para obtener SrO. El Sulfato de Bario, o espato pesado o baritina BaSO4 que es un mineral natural.

Los sulfatos de metales colorantes también se emplean cuando se utilizan estas sales para colorear un soporte, aunque se suele evitar su uso por la generación de SO2 durante la cocción. Los sulfatos colorantes se aplican diluidos en agua junto a algún tipo de glicerina o derivado, que facilite la aplicación de la sal sobre el bizcocho. Las sales penetran en los poros del bizcocho. Durante la cocción se transforman en óxidos colorantes.

Ejemplos de sulfatos colorantes pueden ser sulfato de hierro hidratado FeSO4·7H2O, el Sulfato de hierro llamado Crocus Martis FeSO4, sulfato de manganeso MnSO4, sulfato de cobalto heptahidratado CoSO4·7H2O, sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4·5H2O), sulfato de manganeso (II) monohidratado MnSO4·H2O),  sulfato de níquel hexahidratado NiSO4·6H2O, sulfato de cadmio hidratado CdSO4·8H2O. Como sulfatos de opacificantes se puede emplear sulfato de estaño SnSO4.

Las sales de Epsom son sulfato de magnesio MgSO4·7H2O  y se emplean como floculante en la preparación de suspensiones 

Como sales colorantes también se emplean algunos molibdatos como el molibdato amónico tetrahidratado (NH4)6Mo7O24·4H2O que es soluble en agua, que produce coloración entre azul y gris azulado en reducción.

Los cromatos utilizados son colorantes.  Como materias primas del hierro se utiliza  el cromato de hierro  FeCrO3 , cromato de plomo PbCrO4, el cromato potásico K2CrO4 y dicromato potásico K2Cr2O7 (hidrosolubles)

El permanganato potásico se emplea en disolución para obtener colores violáceos. 

Para obtener selenio se pueden emplear selenitos y selenatos como selenito de sodio Na2SeO3·5H2O, selenato sódico Na2SeO4, selenito de bario BaSeO3,

Un comentario en “Materias primas «no silicatos»

Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: