Óxidos intermediarios

La cerámica utiliza como materias primas fundamentales las arcillas y éstas son fundamentalmente aluminosilicatos. Esto implica que hay una alta presencia de alúmina junto a la sílice. Esto no ocurre con los vidrios, que no utilizan arcillas, y por tanto utilizan silicatos que carecen de alúmina.

La alúmina es un óxido intermediario. El catión de aluminio es Al3+  y su número de coordinación es 4 (forma tetraedros al igual que la sílice). El tamaño del tetraedro de aluminio es 0.39 Å, es decir muy similar al tamaño del tetraedro de sílice que mide 0.26 Å.

Esta similitud entre aluminio y sílice hace que los tetraedros de aluminio reemplacen a determinados tetraedros de sílice en la estructura de la red vítrea. Pero cuando esto ocurre, se produce un desequilibrio de carga. El enlace Si-O-Al no es neutro y tiene carga negativa, por lo que se necesita que un ion alcalino o alcalinotérreo se una para balancear la carga. 

Podemos decir que el aluminio es también formador de vidrio ya que se inserta en la red vítrea, pero el aluminio por sí solo no es capaz de realizar esa red, por lo que se le suele definir como formador de vidrio condicional. Por otro lado, el aluminio facilita la integración de los modificadores ya que provoca un desajuste de carga que debe ser neutralizado por los iones modificadores. Y a este tipo de óxidos se les denomina óxidos intermediarios o estabilizadores.

En el esquema de la derecha no se representa el cuarto oxígeno de los tetraedros que hace crecer la red en 3 dimensiones

La inclusión de alúmina en la red vítrea  incrementa la viscosidad y el módulo elástico, a la vez que disminuye el coeficiente de expansión térmica, y facilita la difusión de iones alcalinos y alcalinotérreos. 

Si la cantidad de alúmina añadida supera la cantidad de iones alcalinos/alcalinotérreos, la alúmina en exceso no podrá ser neutralizada a nivel de carga eléctrica y se formarán oxígenos tri-coordinados. Es decir, cada Al3+ en exceso genera 3 oxígenos NBO.

El óxido de plomo PbO también puede actuar como óxido intermediario. Los enlaces Pb-O son débiles y el ion Pb2+ es muy grande, por lo que el óxido de plomo es fundamentalmente un modificador que disminuye la temperatura de fusión. Sin embargo, el óxido de plomo es capaz de incorporarse en la red vítrea en forma de celdas piramidales del tipo PbO3 o PbO4, y por ello se le considera también como óxido intermediario.

La cantidad de plomo presente hace que el comportamiento y las propiedades de la estructura vítrea sean muy distintas. Para pequeñas concentraciones de plomo tendrá comportamiento de intermediario y la estructura vítrea tendrá buena resistencia a los ataques químicos. Con mayor presencia, el plomo se empieza a comportar fundamentalmente como modificador, rebajando la temperatura de fusión y acentuando su solubilidad (por lo que hay riesgo de lixiviación). En cerámica, el óxido de plomo se emplea en la composición de vidriados, utilizando grandes concentraciones, por lo que su actividad es la de modificador fundente, siendo muy pequeña su acción como intermediario.

Al igual que el aluminio y el plomo, los óxidos opacificantes de titanio TiO2, de estaño SnO2, de zirconio ZrO2 y de zinc ZnO son también óxidos intermediarios que forman tetraedros que pueden introducirse en la red vítrea de la sílice.

Entre los óxidos de metales de transición empleados como colorantes también hay algunos en los que parece demostrada su función como óxidos intermediarios. Destacan en este grupo el vanadio, el hierro y el manganeso.

Por ejemplo, el hierro, que se presenta como una mezcla de iones Fe3+ y Fe2+ en cantidades que dependen del grado de reducción que se haya producido, puede actuar como un ion aislado (modificador de red) o coordinandose de diversas formas con oxígenos (intermediario). Parece probado que los iones de hierro Fe2+ pueden coordinarse con 4 oxígenos (tetraedros) o con 5 oxígenos (doble tetraedro), mientras que el Fe3+ puede coordinarse con 4 oxígenos (tetraedro), 5 oxígenos(doble tetraedro) o 6 oxígenos (octaedro).

Los óxidos de arsénico As2O3 y antimonio Sb2O3 son capaces de formar vidrios si se enfrían muy rápidamente y otros elementos cercanos cuyos óxidos tienen la forma R2O3 también se comportan como óxidos intermediarios aunque su uso en cerámica es muy escaso o inexistente (Ga2O3, Se2O3, Te2O3) excepto el óxido de bismuto Bi2O3 que se emplea como fundente y puede llegar a sustituir al plomo en muchas aplicaciones.

Un comentario en “Óxidos intermediarios

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 )

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: