Rocas y minerales de sílice

Las rocas de sílice más abundantes son el cuarzo, el sílex, el pedernal y la arena. La sílice pura es una materia prima que se utiliza para la formulación de esmaltes, y también se añade a las pastas cerámicas.

Los cristales de sílice son tectosilicatos que se estructuran con múltiples variantes cristalinas (polimorfismo), entre las que se encuentran el cuarzo, la cristobalita y la tridimita. Durante el proceso térmico cerámico, la sílice puede transformarse en estas tres variantes cristalinas polimórficas provocando cambios de volumen que afectan al proceso de cocción. 

Además, cada forma cristalina tiene dos fases que ocurren reversiblemente al cambiar la temperatura, denominadas α y β. Estos cambios de fase, que consisten en una reordenación de la red cristalina, también implican cambios de volumen más o menos acusados.

“Cuarzo” es la denominación de una de las variedades cristalinas de la sílice y también es una roca de color lechoso compuesta mayoritariamente por esta forma cristalina de la sílice. El cuarzo pulverizado se utiliza como fuente de sílice en la composición de pastas y esmaltes. En las pastas, a veces, se añade el cuarzo en grano más grueso que actúa como chamota.

La arena es cuarzo molido de forma natural. La composición de la arena varía desde la sílice pura a una mezcla de sílice con compuestos de calcio (conchas marinas), arcilla y sales solubles. También, con frecuencia, incluye trazas colorantes de hierro y manganeso o de otros minerales como el óxido de titanio o el silicato de circonio. Las arenas más puras se usan como chamota en la composición de pastas, y las más impuras pueden producir texturas interesantes.

El pedernal y el sílex son rocas de estructura criptocristalina, es decir, formada por diminutos cristales de cuarzo (SiO2) que incluye en su composición ciertas impurezas de carbonato cálcico que pueden llegar hasta el 5%. Como materia prima para esmaltes se funde un poco antes que el cuarzo debido a la cantidad de calcio que contiene.

“Cristobalita” es la denominación de otra de las variedades cristalinas de la sílice (junto a cuarzo y tridimita) y también es un mineral de sílice que se encuentra en la naturaleza. Tiene interés en la cerámica porque su estructura hace que tenga un coeficiente de dilatación diferente que el cuarzo. Se suele añadir cristobalita a las pastas cerámicas para evitar el craquelado de los vidriados que apliquemos sobre ellas. Cuando se mete en el horno la pasta, a los 226ºC la cristobalita se transforma y cambia de cristobalita α a cristobalita β y se produce una expansión del 3% (si la temperatura está aumentando), lo cual puede contrarrestar la diferencia que hubiera con el coeficiente de dilatación del vidriado para así evitar el craquelado.

“Tridimita” es la denominación de otra de las variedades cristalinas de la sílice (junto a cuarzo y cristobalita) y también se encuentra como mineral, pero no se utiliza como materia prima en cerámica. Sin embargo en muchos ciclos de cocción cerámica, el cuarzo y la cristobalita presentes se transforman en tridimita durante la cocción, aunque se vuelve a convertir en cuarzo o cristobalita durante el enfriamiento.