Conversión de análisis porcentual a fórmula unitaria

Hemos encontrado una arcilla de bola de un proveedor local, en Guadalajara,  que nos facilita el análisis porcentual. Queremos calcular su fórmula molecular y su peso molecular para utilizarla en un vidriado.

El análisis porcentual que nos facilitan es el siguiente:

59,2% SiO2

27,0% Al2O3

  1,5% TiO2

  0,5% Fe2O3

  0,3% CaO

  1,1% MgO

  2,0% KNaO

  8,4% Pérdida de peso durante la cocción (LOI)

Vemos que la suma de los distintos porcentajes de esta lista suma 100%, y la pérdida de peso que se produce durante la cocción que es de 8,4%. En muchos documentos la pérdida por ignición se denomina L.O.I. (Loss On Ignition). De momento, vamos a ignorar el LOI, es decir, vamos a calcular la fórmula Seger y los pesos moleculares para los elementos calcinados. En una segunda fase tendremos en cuenta el LOI para obtener el peso molecular de nuestra Ball Clay.

Como es habitual en todas las conversiones, hacemos una tabla.

En la columna 1 ponemos los distintos óxidos de la Ball Clay, en la columna 2 ponemos los pesos moleculares de cada óxido y en la columna 3 ponemos el porcentaje que tiene cada uno en el análisis porcentual. 

La columna 4 se obtiene dividiendo los porcentajes entre los pesos moleculares de cada óxido y obtenemos así la fórmula molecular. Sin embargo, estamos calculando la fórmula molecular de una arcilla, y la convención es calcular la fórmula molecular con valor 1 para la alúmina.

Por tanto, en este caso no hay que hacer que RO+R2O=1. Es decir, para las arcillas no se utiliza la fórmula unitaria sino la fórmula de alúmina igual a uno.

Dividimos, por tanto, todas las cantidades de la columna 4 entre el valor de la columna 5 (que son los moles obtenidos para la alúmina) y obtenemos así la columna 6 donde ya aparecen los moles de nuestra fórmula molecular ajustada.

c1	c2	c3	c4	c5	c6	c7
Óxido	P.M.	%	Mol	Alúmina =1	Moles ajustados para Al2O3=1	cálculo de PM
			(c3)/(c2)		(c4)/(c5)	(c2)x(c6)
SiO2	60,1	59,2	0,985	0,265	3,72	223,6
Al2O3	101,9	27,0	0,265	0,265	1,00	101,9
TiO2	79,9	1,5	0,019	0,265	0,07	5,6
Fe2O3	159,7	0,5	0,003	0,265	0,01	1,6
CaO	56,1	0,3	0,005	0,265	0,02	1,1
MgO	40,3	1,1	0,027	0,265	0,10	4,0
Na2O	62,0	1,0	0,016	0,265	0,06	3,7
K2O	94,2	1,0	0,011	0,265	0,04	3,8
LOI		8,4			P.M. de la Ball Clay calcinada (sin LOI)	345,3

De esta forma sabemos que la fórmula molecular (no unitaria) de la Ball Clay de Guadalajara es:

0,02 CaO 0,10 MgO 0,10 KNaO

1 Al2O3 0,01 Fe2O3

3,72 SiO2 0,07 TiO2

En la composición de la arcilla, el proveedor nos decía 2% de KNaO. Esto es muy habitual y consiste en dar la cantidad total de K2O+Na2O cuando ambos óxidos están en proporciones pequeñas. A la mezcla de ambos óxidos se la denomina KNaO. Para hacer los cálculos hemos supuesto que nuestra arcilla tiene 1% de K2O y 1% de Na2O que es una aproximación válida. A la hora de dar la fórmula molecular volvemos a juntar los valores de ambos óxidos y por eso aparecen 0,1 mol de KNaO.

Pero si vamos a usar esta Ball Clay como parte de un vidriado, necesitamos saber su peso molecular en crudo. Calculamos primero su peso molecular calcinada en la columna 7 de la tabla. Para ello multiplicamos los valores obtenidos (ajustando la alúmina a 1) por los pesos moleculares de cada óxido. La suma total de gramos es 345,3 y ese es el peso molecular de la ball clay calcinada, es decir, 345,3 gramos son: 

100%-8,4% de LOI = 91,6% del PM de la Ball Clay

Para calcular el PM de la ball clay cruda hacemos la siguiente regla de 3:

345,3 gramos —————-91,6% del PM

x ———————100%

Y así obtenemos que el PM de la Ball Clay es: 377,3