Escuela Tcnica N 3 Dr

Manuel Romano

Escuela Tcnica N 3 Dr. Juan B. Tern

Asignatura:

QUMICA APLICADA

Curso:

4 AO

Especialidad:

CONSTRUCCIONES

Miguel A. Picn - Ao 2003Indice:

Tema N 1: Conceptos fundamentales de la Qumica 1- Definiciones 1 2- Nomenclatura 4 A- xidos bsicos 4 B- xidos cidos 4 C- Hidrxidos 5 D- cidos (Hidrcidos) 5

E- Hidruros 5

F- cidos (oxocidos) 5 G- Radicales de Oxocidos 6 H- Sales (oxosales) 6 I- Sales binarias (haluros) 7

Trabajo Prctico 7

Tema N 2: Minerales y Rocas1- Minerales 82- Clasificacin de los minerales 83- Rocas 84- Clasificacin de las rocas 9Rocas gneas 9Rocas Sedimentarias 9Rocas Metamrficas 95- Agregados 106- Clasificacin y nomenclatura de los agregados 10Trabajo Prctico 11

Tema N 3: Cales1- Carbonato de calcio 122- Cales 123- Proceso de fabricacin de la cal viva 124- Variedades de la cal viva 135- Usos de la cal 14Trabajo Prctico 14Tema N 4: Cementos1- Introduccin 152- Composicin del cemento 153- Proceso de fabricacin 154- Caractersticas tcnicas del cemento 175- Variedades comerciales 17Trabajo Prctico 18

Tema N 5: Yesos1- Historia 192- Fabricacin del yeso cocido 193- Propiedades caractersticas 194- Aplicaciones del yeso, estuco y escayola 20Trabajo Prctico 20

Tema N 6: Metalurgia1- Concentracin del mineral 222- Reduccin 233- Refinacin 234- Propiedades fsicas de los metales 245- Actividad qumica de los metales 246- Usos de algunos metales 257- Aleaciones y amalgamas 26Trabajo Prctico 21

Bibliografa:

Biasoli Weitz Chandas. Merceologa I. Kapeluz.

Garca Riviere. Merceologa. Troquel.

Milone J. O. Merceologa IV. Estrada.

Fernndez Serventi, Hctor. Qumica General e Inorgnica 1 y 2 parte. Losada.

Tema N 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA QUMICA1- Definiciones:Qumica: Es la ciencia que estudia la composicin, estructura y propiedades de las sustancias materiales, sus interacciones y los efectos producidos sobre ellas al aadir o extraer energa en cualquiera de sus formas.

Qumica inorgnica: Campo de la qumica que estudia las reacciones y propiedades de los elementos qumicos y sus compuestos, excepto los compuestos del carbono que se estudian en la qumica orgnica.

Elemento qumico: sustancia que no puede ser descompuesta o dividida en sustancias ms simples por medios qumicos ordinarios. Los elementos qumicos estn formados por una variedad de partculas elementales: electrones, protones y neutrones.

Se conocen ms de 100 elementos en el Universo. Aunque varios de ellos, los llamados elementos transurnicos, no se encuentran en la naturaleza, han sido producidos artificialmente bombardeando ncleos atmicos de otros elementos con ncleos cargados o con partculas nucleares.

Los elementos qumicos se clasifican en metales y no metales. Existe un grupo de elementos llamados metaloides, que tiene propiedades intermedias entre los metales y los no metales, y que se considera a veces como una clase separada. Cuando los elementos estn ordenados por orden de nmero atmico (nmero de cargas positivas existentes en el ncleo de un tomo de un elemento), se repiten a intervalos especficos elementos con propiedades fsicas y qumicas semejantes). Estos grupos de elementos con propiedades fsicas y qumicas similares se llaman familias, por ejemplo: los metales alcalinotrreos, los lantnidos, los halgenos y los gases nobles.

La unidad de masa atmica de los elementos es un doceavo de la masa del tomo de carbono 12 (establecida arbitrariamente en 12). El nmero atmico, la masa atmica y el smbolo qumico de cada uno de los elementos conocidos vienen dados en el sistema peridico o tabla peridica.

Los elementos transurnicos pesados producidos en el laboratorio son radiactivos y tienen vidas muy cortas.Metales: Grupo de elementos qumicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades fsicas: estado slido a temperatura normal, excepto el mercurio que es lquido; opacidad, excepto en capas muy finas; buenos conductores elctricos y trmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado slido.

Metales y no metales se encuentran separados en el sistema peridico por una lnea diagonal de elementos. Los elementos a la izquierda de esta diagonal son los metales, y los elementos a la derecha son los no metales. Los elementos que integran esta diagonal boro, silicio, germanio, arsnico, antimonio, teluro, polonio y astato tienen propiedades tanto metlicas como no metlicas.

Los elementos metlicos ms comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, mercurio, molibdeno, nquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estao, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metlicos se pueden combinar unos con otros y tambin con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o ms metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleacin. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metlicos son conocidas como amalgamas. Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades fsicas. La mayora de ellos son de color grisceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto es rosceo, el cobre rojizo y el oro amarillo.

El punto de fusin de los metales vara entre el -39 C del mercurio, a los 3.410 C del tungsteno. El iridio, con una densidad relativa de 22,4, es el ms denso de los metales. Por el contrario, el litio es el menos denso, con una densidad de 0,53. La ms baja conductividad elctrica la tiene el bismuto, y la ms alta a temperatura ordinaria la plata. La conductividad en los metales puede reducirse mediante aleaciones.

Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse.

Propiedades fsicas: Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original despus de sufrir deformacin; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la accin del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presin continuadas y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.

Propiedades Qumicas: Es caracterstico de los metales tener valencias positivas en la mayora de sus compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los tomos con los que se enlazan. Tambin tienden a formar xidos bsicos. Por el contrario, elementos no metlicos como el nitrgeno, azufre y cloro tienen valencias negativas en la mayora de sus compuestos, y tienden a adquirir electrones y a formar xidos cidos. Los metales tienen energa de ionizacin baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes. De este modo, los metales forman sales como cloruros, sulfuros y carbonatos, actuando como agentes reductores (donantes de electrones).

Nmero atmico: Nmero entero positivo que equivale al nmero total de protones existentes en el ncleo atmico. Es caracterstico de cada elemento qumico y representa una propiedad fundamental del tomo: su carga nuclear.

El nmero atmico es el nmero Z que acompaa al smbolo X de un elemento, ZX.

Un tomo neutro posee el mismo nmero de protones que de electrones, de manera que Z indica tambin el nmero de electrones de un tomo neutro.

Los elementos en la tabla peridica estn clasificados en orden creciente de acuerdo a su nmero atmico.

Nmero msico: Es igual a la suma del nmero de protones y neutrones contenidos en el ncleo de un tomo. Los tomos de un mismo elemento pueden tener diferentes nmeros msicos, segn el istopo de que se trate.

Istopo: Una de las dos o ms variedades de un tomo que tienen el mismo nmero atmico, constituyendo por tanto el mismo elemento, pero que difieren en s nmero msico.

Puesto que el nmero atmico es equivalente al nmero de protones en el ncleo, y el nmero atmico es la suma total de protones y neutrones en el ncleo, los istopos del mismo elemento slo difieren entre ellos en el nmero de neutrones que contienen.

Molcula: Es la partcula ms pequea de una sustancia, que mantiene las propiedades qumicas especficas de esa sustancia.

Si una molcula se divide en partes an ms pequeas, stas tendrn una naturaleza diferente de la sustancia original.

Las molculas de los compuestos estn constituidas por tomos de los elementos que los forman. Se dice que una molcula es biatmica cuando est compuesta por dos tomos y poliatmica si tiene gran nmero de tomos.tomo: Es la unidad ms pequea posible de un elemento qumico.

En la filosofa de la antigua Grecia, la palabra tomo se empleaba para referirse a la parte de materia ms pequea que poda concebirse. Esa partcula fundamental, por emplear el trmino moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, tomo significa e griego no divisible.

Valencia Qumica: Nmero que representa la capacidad de un tomo o radical individual para combinarse con otros tomos o radicales. El valor expresa el nmero de electrones que un tomo puede dar a o aceptar de- otro tomo (o radical) durante una reaccin qumica.Radical: Tambin llamado radical libre, se refiere en qumica a toda molcula con un electrn desapareado. Tambin se utiliza para designar una molcula con dos o ms electrones desapareados, sin interaccin mutua.

Ion: Partcula que se forma cuando un tomo neutro o un grupo de tomo ganan o pierden uno o ms electrones.

Un tomo que pierde un electrn forma un Ion de carga positiva, llamado catin; un tomo que gana un electrn forma un Ion de carga negativa, llamado anin.

Ionizacin: Formacin de molculas o tomos con carga elctrica.

Los tomos son elctricamente neutros ya que los electrones con carga negativa son iguales en nmero a los productos de carga positiva en los ncleos. Al combinarse sodio con cloro, para formar cloruro de sodio, cada tomo de sodio cede un electrn a un tomo de cloro, dando como resultado un Ion sodio con carga positiva y un Ion cloro con carga negativa. En un cristal de cloruro de sodio la fuerte atraccin electrosttica entre iones de cargas opuestas mantiene firmemente los iones en su sitio, establecindose un enlace inico.

Cuando se disuelve cloruro de sodio en agua, los iones tienen an ms facilidad para disociarse (por la atraccin entre los iones y el disolvente), y esta disolucin es un excelente conductor de la electricidad. Las disoluciones de la mayora de los cidos inorgnicos, bases y sales son poco conductoras de la electricidad y reciben el nombre de electrlitos. En cambio, las disoluciones de azcar, alcohol, glicerina y muchas otras sustancias orgnicas son conductoras de la electricidad y se denominan no electrlitos.

Reaccin qumica: Proceso en el que una o ms sustancias los reactivos se transforman en otras sustancias diferentes los productos de la reaccin -.

Un ejemplo de reaccin qumica es la formacin de xido de hierro producida al reaccionar el oxgeno del aire con el hierro.

cidos y bases: Son dos tipos de compuestos qumicos que presentan caractersticas opuestas.

Los cidos tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa que se obtiene de determinados lquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrgeno.

Las bases tienen sabor amargo, colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso.

Cuando se combina una disolucin acuosa de un cido con otra de una base, tiene lugar una reaccin de neutralizacin. Esta reaccin en la que, generalmente, se forman agua y sal, es muy rpida. As, el cido sulfrico y el hidrxido de sodio Na OH, producen agua y sulfato de sodio:

H2 SO4 + 2 Na OH ( 2 H2O + Na2 SO4pH: Trmino que indica la concentracin de iones hidrgeno en una disolucin. Se trata de una medida de la acidez de la disolucin. El trmino (del francs pouvoir hydrogne, poder del hidrgeno) se define como el logaritmo de la concentracin de iones H+ (protones) cambiado de signo: pH = -log [H+]. El pH del agua pura es -log (0.107), que equivale a 7.

Las disoluciones cidas tienen un pH que vara desde 6 (cido dbil) hasta 1 (cido fuerte). En una disolucin bsica el pH vara desde 8 (base dbil) hasta 14 (base fuerte).

El pH de una disolucin puede medirse mediante una valoracin, que consiste en la neutralizacin del cido (o base) con una cantidad determinada de base (o cido) de concentracin conocida, en presencia de un indicador (un compuesto cuyo color vara con el pH). Tambin puede determinarse midiendo el potencial elctrico que se origina en ciertos electrodos especiales sumergidos en la disolucin. Una pequea variacin en el pH significa un importante cambio en la concentracin de los iones hidrgeno. Por ejemplo, la concentracin de iones hidrgeno en los jugos gstricos (pH = 1) es casi un milln de veces mayor que la del agua (pH = 7). En el siguiente listado se pueden ver los valores de pH que tienen algunas sustancias.

SUSTANCIApH

cido clorhdrico0cido

Jugos gstricos1

Jugo de limn2,3

Vino3,5

Caf5

Orina6

Leche6,6

Agua destilada7Neutro

Sangre7,4

Levadura8,4

Pasta para dientes9,9

Leche de magnesia10,5

Agua de cal11

Amonaco domstico11,9

Hidrxido de sodio (Na OH)14Bsico

2- NomenclaturaNomenclatura qumica: Reglas y regulaciones que rigen la designacin de las sustancias qumicas.

La Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda el uso de las nomenclaturas: a) sistemtica, que es la ms extendida, y la b) funcional, utilizada sobre todo para nombrar xidos, hidruros y hidrxidos.

A) XIDOS BSICOS: Los xidos bsicos estn formados por la unin qumica entre un metal y el oxgeno.Nomenclatura sistemtica:Regla para la frmula: Se escriben los smbolos del metal y del oxgeno y se intercambian las valencias ubicndolas como subndices (si es posible se los simplifica y cuando el subndice es el nmero 1 (uno) se lo sobreentiende. Ejemplo:

a) AI 2 O3

b) Ca 2 O 2 ( Ca O

Regla para nombrar: Si el metal posee una sola valencia se dice: xido de y se nombra el metal, por ejemplo, en los casos anteriores se dice: xido de aluminio y xido de calcio. Si el metal tuviera dos valencias, se formarn dos xidos diferentes, en estos casos las reglas tradicionales usan sufijos para sealar la diferencia segn el siguiente criterio: oso para ka menor valencia e ico para la mayor valencia. Ejemplos:

Cu 2 O xido cuproso

Cu 2 O2 ( Cu O xido cprico

B) XIDOS CIDOS

Los xidos cidos resultan de la unin qumica entre un no metal y el oxgeno.Nomenclatura sistemtica:Regla para la forma: Se aplica las mismas reglas que en los xidos bsicos.

Reglas para nombrar: A los xidos cidos se los llama anhdridos. En algunos casos se presentan situaciones que merecen atencin. Por ejemplo:

Cl 2 O anhdrido hipocloroso

Cl 2 O 3 anhdrido cloroso

Cl 2 O 5 anhdrido clricoCl 2 O 7 anhdrido perclrico.

Como se observa, se utilizan los prefijos hipo y per para realizar las diferenciaciones correspondientes.

Nomenclatura funcional:En este caso se denominan xidos (tanto los xidos bsicos como los xidos cidos).

Se pueden citar dos criterios:

a) Se utilizan los llamados numerales de stock que consiste en agregar entre parntesis la valencia, en nmeros romanos, con la que acta el metal o el no metal.

b) Se mencionan el nmero de tomo (atomicidad) que tiene cada uno de los elementos, usando los prefijos correspondientes (mono, di, tri, etc.). Ejemplo:

Mn2 O2 ( Mn O xido de Mn (II) Monxido de manganeso

Mn2 O3 xido de Mn (III) trixido de dimanganeso

Mn2 O4 ( Mn O2 xido de Mn (IV) dixido de manganeso

C) HIDRXIDOS Los hidrxidos son compuestos ternarios, es decir formado por tres elementos: un metal, el oxgeno y el hidrgeno.Regla para la frmula: Se escribe el smbolo del metal y a su lado se coloca el grupo (OH) y como subndice de dicho grupo se escribe la valencia con que sta actuando el metal. El grupo (OH) se llama grupo o radical Oxidrilo. Regla para nombrar: En la nomenclatura de Stock se usan los numerales de stock y en la nomenclatura sistemtica se usan los sufijos oso e ico, si es necesario. En todos los casos se empieza por la palabra hidrxido. Ejemplo: Hg (OH) hidrxido de Hg (I) hidrxido mercurioso

Hg (OH)2 hidrxido de Hg (II) hidrxido mercrico

D) CIDOS (HIDRCIDOS)

Los hidrcidos son cidos sin oxgeno, resultan de la unin qumica entre el hidrgeno y algunos no metales.

Regla para la frmula: Se intercambian valencias entre el hidrgeno y el no metal, notndose que el no- metal solo con su valencia menor.Regla para nombrar: Se empieza con la palabra cido, luego el nombre del no- metal con la terminacin caracterstica hdrico. Ejemplos:

H F cido fluorhdrico H CI cido clorhdrico

E) HIDRUROS Los hidruros son compuestos formados por la unin qumica entre el elemento (metal o no- metal) con el hidrgeno, de ah su nombre.

Hidruros metlicos: Se intercambian valencias. Para nombrar la nomenclatura sistemtica utiliza los sufijos oso e ico. La nomenclatura funcional usa los numerales de stock o la atomicidad, mencionando, de uno u otro modo la palabra hidruro. Ejemplo:

Fe H 2 hidruro ferroso hidruro de Fe (II) dihidruro de hierro

Fe H 3 hidruro frrico hidruro de Fe (III) trihidruro de hierro

Hidruros no- metlicos: en esto casos el no metal slo acta con su menor valencia.

A los hidruros no- metlicos se los puede dividir en a) Hidrcidos (tratados en el apartado D) y b) Otros. Entre estos ltimos se pueden mencionar los siguientes (con sus nombres tradicionales).

a) N H 3 amonaco b) C H 4 metano

F) CIDOS (OXOCIDOS)

Como su nombre lo indica, los oxocidos son cidos que poseen oxgeno. Son compuestos ternarios, en estos casos: hidrgeno, un no- metal y oxgeno.Regla para la frmula: se escribe la frmula del correspondiente y se le suma la frmula del agua; los tres subndices obtenidos se podrn simplificar slo en los casos en que se pueda hacerlo con los tres simultneamente.

Regla para nombrar: En la nomenclatura sistemtica se empieza con la palabra cido y se agrega el nombre del anhdrido correspondiente. Ejemplos:

S2 O4 S O2 + H2 O ( H2 S O3

Anhdrido agua

cido

Sulfuroso

sulfuroso

S2 O6 S O3 + H2 O ( H2 S O4

Anhdrido agua

cido

Sulfrico

sulfrico

G) RADICALES DE OXOCIDOS

Los radicales de oxocidos, no son compuestos qumicos (en el sentido que no son sustancias). Estos radicales son conceptos que pueden ser tiles para obtener las frmulas de las oxosales.

Un radical de oxocido es lo que queda de la frmula de un oxocido cuando se le saca parcial o totalmente el H (hidrgeno).

Los radicales se encierran en parntesis, significando con eso que no son compuestos qumicos (sustancias).

Nombre de los radicales de oxocidos: El nombre de un radical, deriva del nombre del oxocido del cual proviene dicho radical, producindose fundamentalmente, un cambio de sufijo de acuerdo al siguiente criterio:

Oxocido

Radicaloso --------------------------- ito

ico --------------------------- ato

Ahora bien, segn se puede ver, hay radicales que tienen H (hidrgeno) y otros no. A los radicales de oxocidos que poseen H (hidrgeno), se les agrega ciertos calificativos, en sus nombres, para diferenciarlos de los que no llevan H (hidrgeno); para dichos calificativos se puede adoptar los siguientes criterios:

a) Si del oxocido deriva un solo radical con H (hidrgeno), dicho radical llevar el calificativo cido.b) Si del oxocido derivan dos o ms radicales que tienen H (hidrgeno), entonces al que posee un solo H se le agrega el calificativo monocido, al radical que tiene 2H se le aade dicido; si el radical tiene 3H ser tricido; etc.

Valencia de los radicales de oxocidos: Se podr considerar que la valencia de un radical de oxocido es igual a la cantidad de H (hidrgeno) que se le sac al oxocido para obtener dicho radical. Ejemplos de los casos de los apartados a) y b):

(H S O 3) sulfito cido v.1

H 2 S O 3 (cido sulfuroso)

(S O 3) sulfito v.2

(H3 P2 O7) pirofosfato tricido v.1

H 4 P 2 O 7 (cido pirofosfrico)

(H2 P2 O7) pirofosfato dicido v.2

H) SALES (OXOSALES) Como su nombre lo indica son sales que poseen oxgeno, se pueden clasificar en: sales neutras, sales cidas y sales bsicas. Slo se consideran las dos primeras clases.

Regla para la frmula: La regla que se puede adoptar surge de observar la frmula de una oxosal: se puede considerar que dicha frmula esta constituida por un metal y un radical de oxocido entre los cuales intercambiaron sus respectivas valencias (simplificadas si fuera posible).

Nombre de las oxosales: En la nomenclatura sistemtica se nombra primero al radical de oxocido que constituye su frmula y luego se menciona al metal (con las aclaraciones que correspondan segn sus valencias). Por ejemplo:

a) clorito frrico; b) carbonato cido plumboso; c) fosfito monocido de aluminio.

Como ejemplo se va a obtener la frmula de la oxosal del ejemplo b, realizando las explicaciones de cada uno de los pasos del procedimiento:

El nombre de la oxosal cuya frmula queremos obtener es. carbonato cido plumboso; segn lo dicho, la primera parte del nombre menciona un radical de oxocido, en este caso carbonato cido, entonces se tiene que llegar a este radical.

Su nombre seala que tiene sufijo ato, lo cual significa que dicho radical proviene de un oxocido que lleva sufijo ico, ese oxocido es el cido carbnico; se debe obtener la frmula de este cido, para lo que se aplica la regla sugerida en el tema de oxocidos.C 2 C 4 C O 2 + H 2 O ( H 2 C O 3 cido carbnico

A continuacin se obtienen los radicales que derivan de este oxocido, segn lo tratado en el tema radicales de oxocidos.

(H C O 3) carbonato cido v.1

H 2 C O 3

(C O 3) carbonato v.2

De acuerdo con el nombre de oxosal (carbonato cido plumboso) de los dos radicales obtenidos, debemos tomar el denominado carbonato cido. Escrito junto al plomo (plumboso) e intercambiadas sus respectivas valencias: Pb 1 (HCO3)2.

En donde el nmero 1 representa a la valencia del radical carbonato cido y el nmero 2 a la valencia del plomo plumboso. El subndice 1 (uno) se sobreentiende, entonces queda: Pb (HCO3)2.

I) SALES BINARIAS (HALUROS)

Se llaman haluros a las que se consideran sales sin oxgeno. Slo se rata el caso de haluros formados por la unin qumica entre un metal y un no metal.Regla para frmula: Se intercambian valencias (simplificndose en caso de ser posible) notndose que el no- metal, solo acta con la menor de sus valencias.Regla para nombrar: a) Se nombra el no metal con el sufijo caracterstico uro, luego se menciona el metal (usando oso o ico si es necesario). Por ejemplo: Cloruro frrico. b) Similar a lo anterior pero se menciona la valencia del metal. Por ejemplo: Cloruro de Fe (III). c) s suele aludir a la atomicidad (nmeros de tomo) mediante los prefijos que correspondan. Por ejemplo: Tricloruro de hierro.

Fe Cl3 Cloruro frrico Cloruro de Fe (III) Tricloruro de hierro

TRABAJO PRCTICO N 1: COMCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA QUMICA

1- Cules son las propiedades fsicas de los metales?2- Cules son las propiedades qumicas de los metales y de los no metales?

3- Qu representa el nmero atmico y el nmero msico?

4- Describir como es la clasificacin de las sustancias de acuerdo al pH.5- Qu se deben unir para formar xidos bsicos y xidos cidos? Cmo se los llama a estos ltimos?

6- Explicar en qu consiste la nomenclatura sistemtica y la funcional para nombrar a los xidos? Ejemplos.

7- Quines forman a los hidrxidos?

8- Qu caractersticas tienen y quienes forman a los hidrcidos?

9- Cmo se dividen y como estn compuestos los hidruros?10- Qu caractersticas tienen y quienes forman a los oxocidos?11- Dar las caractersticas y ejemplos de las oxosales.

12- Cmo estn formados y cules son las caractersticas de los haluros?

Tema N 2: MINERALES Y ROCAS1.- Minerales Se llama mineral a una sustancia inorgnica, de composicin qumica definida, que usualmente tiene una estructura cristalina especfica y que se ha formado espontneamente en la naturaleza.

Si en la composicin del mineral participa uno o ms metales, se habla de un mineral metalfero. El porcentaje de metal que contiene se llama ley del mineral.

Los minerales pueden estar formados por cuerpos puros o por soluciones. Una misma sustancia puede presentarse con aspectos distintos, como en el caso del cuarzo, la calcedonia y la tridimita, que estn formados por dixido de silicio y son considerados minerales diferentes.

Muy pocos metales se encuentran en estado libre o nativo, como ocurre con el oro, el platino y rara vez, la plata y el cobre. La mayora se presentan en la naturaleza en forma de compuestos: xidos, sulfuros, cloruros, carbonatos, silicatos, etc.

Son ejemplos de minerales: Galena (Pb S), Pirita (Fe S2), Hematita (Fe2 O3), Pirolusita (Mn O2), Calcita (Ca CO3) y Blenda (Zn S). El petrleo y el carbn, que se forman por la descomposicin de la materia orgnica, no son considerados minerales en sentido estricto.

Se conocen actualmente ms de 3.000 especies de minerales, la mayora de los cuales se caracterizan por su composicin qumica, su estructura cristalina y sus propiedades fsicas.

Se pueden clasificar segn su composicin qumica, tipo de cristal, dureza y apariencia (color, brillo y opacidad). En general se puede considerar que todos los minerales estn formados por sustancias slidas.

Todas las rocas que constituyen la corteza terrestre estn formadas por minerales.

Los yacimientos son lugares donde se hallan naturalmente uno o ms minerales en concentraciones elevadas. La parte explotada de un yacimiento se llama mina, en tanto que las canteras son los lugares de los cuales se extraen rocas para ser empleadas directamente.

Los minerales estn acompaados por impurezas intiles para su explotacin denominadas gangas.

2.- Clasificacin de los Minerales Las normas contienen nomenclaturas que brindan una base para el entendimiento de los trminos usados para los constituyentes de los agregados.

De acuerdo a los constituyentes que se encuentran en las rocas naturales, los minerales se pueden clasificar en: Mineral silceo

Mineral silicato

Minerales ferromagnesianos

Minerales carbonatados

Minerales sulfuro y sulfato.

3.- Rocas

Se denominan rocas a un conjunto de materiales masivos formados por un mineral o por una mezcla de varios y se caracterizan por la gran extensin que ocupan en la corteza terrestre.

Ejemplo: El granito es una roca formada por tres minerales: cuarzo, feldespato, y mica. Tambin son rocas los estratos de yeso, las calizas y tambin se pueden considerar como rocas a los carbones fsiles. La tierra se encuentra formada por una sucesin de esferas concntricas de materiales de distintas densidades: atmsfera, hidrsfera (d = 1,02), litsfera o sial (d = 2,7 a 3), pirsfera o sima (d = 3 a 5) y barisfera o nife (d = 9 a 12). A las rocas, en el campo de la ingeniera civil se las utiliza de tres maneras diferentes:

- En revestimientos de solados y muros.

- Como agregados para hormigones.

- Como materia prima en la fabricacin de cemento y cal.

4.- Clasificacin de las Rocas

Las rocas son clasificadas de acuerdo con su origen en tres grupos: gneas, sedimentarias y metamrficas. Estos grupos se subdividen de acuerdo a la composicin mineralgica y qumica, textura, tamao de grano y estructura cristalina.

Rocas gneas: son rocas formadas por el enfriamiento y la solidificacin de materia rocosa fundida, conocida como magma. Segn las condiciones bajo las que el magma se enfre, las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o fino.

Las rocas gneas, compuestas casi en su totalidad por minerales son cidas o bsicas, siendo el granito y la riolita ejemplos del primer grupo, y el gabro y el basalto del segundo. Dentro de las rocas gneas se pueden distinguir a las rocas plutnicas o intrusitas, las hipebisales o filnicas y las volcnicas o efusivas.

Las rocas plutnicas o intrusivas, como el granito y la sienita, se formaron a partir de magma enterrado a gran profundidad bajo la corteza terrestre. Las rocas se enfriaron muy despacio, permitiendo as el crecimiento de grandes cristales de minerales puros.

Las rocas volcnicas o efusivas, como el basalto y la riolita se formaron al ascender magma fundido desde las profundidades llenando grietas prximas a la superficie, o al emerger magma a travs de los volcanes. El enfriamiento y la solidificacin posteriores fueron muy rpidos, dando como resultado la formacin de minerales con grano fino o de rocas parecidas al vidrio.

Rocas Sedimentarias: Son rocas compuestas por materiales transformados, formadas por la acumulacin y consolidacin de materia mineral pulverizada, depositada por la accin del agua, en menor medida, del viento o del hielo glaciar. La mayora de las rocas sedimentarias se caracterizan por presentar lechos paralelos o discordantes que reflejan cambios en la velocidad de sedimentacin o en la naturaleza de la materia depositada. Las rocas sedimentarias se clasifican segn su origen en mecnicas o qumicas.

Las rocas mecnicas, o fragmentarias, se componen de partculas minerales producidas por la desintegracin mecnica de otras rocas y transportadas, sin deterioro qumico, gracias al agua. Son acarreadas hasta masas mayores de agua, donde se depositan en capas. El esquisto micceo, la arenisca y el conglomerado son rocas sedimentarias comunes de origen mecnico, adems reciben el nombre de rocas silceas, porque el slice (xido de silicio) es el constituyente principal.

Los materiales que forman rocas sedimentarias qumicas pueden ser restos de organismos marinos microscpicos precipitados sobre el suelo del ocano, como es el caso de la caliza. Tambin pueden haber sido disueltos en agua fluente a partir de la roca primigenia y haberse depositado en el mar o en un lago por precipitacin de la disolucin, La halita, el yeso y la anhidrita se forman por evaporacin de disoluciones salinas y la consiguiente precipitacin de las sales.

Rocas Metamrficas: Son rocas cuya composicin y textura originales han sido alteradas por el calor y la presin existentes en las profundidades de la corteza terrestre.

El metamorfismo que se produce como resultado tanto de la presin como de la temperatura recibe el nombre de dinamotrmico o regional; el metamorfismo producido por el calor o la intrusin de rocas gneas recibe el nombre de trmico o de contacto. Hay variedades comunes de rocas metamrficas que pueden provenir de rocas sedimentarias o de rocas gneas, segn el grado de metamorfismo que presenten, dependiendo de la cantidad de calor y presin a la que se han visto sometidas. As, el esquisto se metamorfiza en pizarra a baja temperatura, pero si es calentado a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que se recristalicen sus minerales arcillosos formando laminillas de mica, se metamorfiza en una filita. A temperatura y presin an ms elevadas, se produce una recristalizacin completa, que da lugar a esquistos, rocas en las que el alineamiento de las laminillas de mica produce una textura laminar llamada foliacin.

5.- Agregados

Los agregados son fragmentos de rocas, de diversos tamaos, obtenidos de yacimientos naturales, tales como lechos de ros o provenientes de fuentes industriales, en las que por trituracin de rocas naturales se logran las distintas dimensiones de las partculas que forman el agregado.

La importancia de su estudio surge de sus variadas aplicaciones: as, como balasto se utiliza en las lneas ferroviarias, como ridos en morteros y hormigones, ya sean stos a base de materiales bituminosos, de cementos calizos o de arcilla, es decir que intervienen en gran parte de las obras de ingeniera de construcciones.

6.- Clasificacin y Nomenclatura de los agregados

Las clasificaciones de los agregados se puede efectuar de distintos modos. Uno de los ms frecuentes, es segn su tamao. Considerando este aspecto se clasifican en:

Harinas minerales o fillers: Son los agregados ms finos; pasan por un tamiz cuya abertura de malla es de 76 micrones. Arenas (agregados finos): son partculas de mayor tamao que las correspondientes a las harinas y se clasifican en gruesas, medianas y finas. En general los tamaos de las partculas varan entre 0,075 y los 4,75 mm.

Gravas: son las partculas mayores que la arena, resultantes de la erosin natural o de trituracin de rocas. Las partculas de la grava son retenidas por una abertura de 6,3 mm. Y pasan por una de 31,5 mm.

Piedras: Son las partculas mayores que la grava, provenientes de la erosin natural o de trituracin de rocas. Las partculas son retenidas por una abertura de 31,5 mm.

Los fillers poseen variadas aplicaciones, entre las que se puede citar: preparacin de carpetas asflticas, espesamiento de alquitranes, preparacin de morteros bituminosos, fabricacin de caucho sinttico, etc.

La arena es una masa de materias minerales en estado granular fino, que consta normalmente de cuarzo (slice) con una pequea proporcin de mica, feldespato, magnetita y otros minerales resistentes. Es el producto de la desintegracin qumica y mecnica de las rocas. Cuando las partculas acaban de formarse suelen ser angulosas y puntiagudas, hacindose ms pequeas y redondeadas por la friccin provocada por el viento y el agua.

La arena es una parte importante de muchos suelos y es muy abundante como depsito superficial a lo largo de los cursos de muchos ros, en las orillas de lagos, en las costas y en las regiones ridas.

Constituye el agregado esencial en la fabricacin de morteros y hormigones, en los que el ligante puede ser un cemento calcreo (cales y cementos hidrulicos) o un cemento bituminoso (alquitrn o derivados del petrleo o asfalto). Tambin es uno de los elementos primordiales en los hormigones arcillosos (suelos estabilizados).

Un tipo particular de arena es el ingrediente principal en la fabricacin de vidrio.

Otras clases se utilizan en fundicin para hacer moldes o para fabricar cermicas, yesos y cementos. La arena se usa como abrasivo moledor y pulidor bajo la forma de papel de lija, hoja de papel con una de sus caras cubierta de arena o de una sustancia abrasiva similar. La utilizacin de chorros de arena, impulsados por aire o vapor a presin, es una tcnica importante en la limpieza de la piedra o en el pulido de superficie metlicas rugosas.

Las gravas son usadas en los hormigones como elementos estructurales, destinados a dar mayor compacidad al conjunto, permitiendo asimismo una economa de material cementante; en lo que concierne a los hormigones bituminosos, proporcionan una mejor estabilidad a la deformacin, siendo indispensables para los revestimientos que pasan de un espesor de 2 cm.

TRABAJO PRCTICO N 2: MINERALES Y ROCAS

1- A qu sustancia se conoce como mineral?

2- Qu metales pueden encontrarse en estado libre? En forma de qu compuestos se encuentra la mayora de los metales?

3- Escribir los nombres y frmula qumica de 5 tipos de minerales.

4- A qu se les llama rocas? Ejemplos.

5- En qu formas se pueden utilizar las rocas en las construcciones?6- Cmo se formaron las rocas gneas? En qu categoras se dividen? Ejemplos.

7- Cmo estn compuestas y cmo fueron formadas las rocas sedimentarias?

8- Cmo se formaron las rocas metamrficas? Ejemplos.

9- A qu se les llama agregados? Ejemplos.

10- Cmo se clasifican los agregados? Cules son sus dimensiones?

11- Cules son las aplicaciones del filler y de la arena?

12- En qu son usadas las gravas?

Tema N 3: CALES1.- Carbonato de Calcio El carbonato de calcio (Ca Co3) es un compuesto que se encuentra abundantemente en la corteza terrestre. Se presenta en diferentes formas. Cristalizado, constituye los minerales llamados dragonita y calcita, que se caracterizan por su gran pureza y cuyos cristales pueden ser observados a simple vista. La calcita, despus del cuarzo, es el ms abundante de todos los minerales de la Tierra.

La piedra caliza, la creta y el mrmol son variedades microcristalinas de carbonato de calcio en diferentes estados de pureza. Las piedras calizas son semejantes a los mrmoles pero su contenido de carbonato de calcio es mucho menor. Cuando la piedra caliza contiene carbonato de magnesio hasta en un 50% el mineral se llama dolomita. La creta est formada por restos de conchillas y de animales marinos microscpicos y es utilizada en dentfricos y pinturas blancas. Tambin estn formados por carbonato de calcio las perlas, los corales, las valvas de moluscos y la cscara del huevo de las aves.

Se puede preparar carbonato de calcio precipitado haciendo burbujear dixido de carbono a travs de una solucin o suspensin de hidrxido de calcio:

CO2 + Ca (OH)2 ( Ca CO3 + H2O El carbonato de calcio es insoluble en agua y es el que forma incrustaciones que suelen encontrarse en algunas grutas y cavernas, y que adquieren la forma de conos irregulares de gran belleza. Se las llama estalactitas. Entre las diferentes variedades de carbonato de calcio, hay algunas que se usan en la construccin; por ejemplo, la piedra caliza, que sirve como punto de partida para la fabricacin de importantes materiales: las cales y los cementos. Dichos materiales se denominan ligantes o aglomerantes porque su finalidad es aglutinar o unir entre s trozos de otros materiales sueltos, llamados rellenos o inertes. Su utilizacin deriva de la propiedad de volverse plsticos cuando se los amasa con agua; entonces se los puede moldear con formas definidas.

Este estado de plasticidad desaparece posteriormente y los materiales se endurecen conservando definitivamente su forma. El endurecimiento es llamado fraguado, y puede ocurrir por accin de los diversos agentes atmosfricos o del agua.2.- Cales

El carbonato de calcio que sirve para la fabricacin de cales presentar diversos grados de pureza. Para la obtencin de las cales ordinarias, se emplean las variedades ms puras, que contienen entre 90 y 95% de carbonato de calcio; se llaman calizas para cal.3.- Proceso de Fabricacin de la cal viva El fundamento del proceso de fabricacin es la calcinacin de la piedra caliza, es decir, su descomposicin por el calor. A temperaturas cercanas a los 1000 C, se descompone y produce CaO (xido de calcio cal viva). Al mismo tiempo se desprende CO2:Ca CO3 + calor ( Ca + CO2 Antiguamente la calcinacin se haca al aire libre, dentro de una excavacin practicada en el terreno, pero actualmente este proceso se realiza en hornos que pueden ser del tipo vertical o giratorio. Estos ltimos son de funcionamiento continuo y uno del tipo vertical puede verse en la figura.

Esta clase de hornos tiene hogares para el combustible, dispuestos en su parte inferior.

El horno se carga con caliza por su parte superior o boca; el material se va calentando con los gases que proviene de los hogares alcanzar la calcinacin. El dixido de carbono formado sale por una chimenea lateral y la cal viva es extrada por la boca de descarga.

Al reducirse la carga del horno, se incorpora nuevamente piedra caliza, de modo que el funcionamiento no se interrumpe. Existen instalaciones capaces de producir ms de 100 toneladas por da de cal viva.

La cal es custica, por lo que debe evitarse el contacto con la piel de las personas.

4.- Variedades de la cal viva

Segn la calidad de la caliza utilizada para fabricarla, la cal puede tener distintos grados de pureza. Las ms puras se llaman cales grasas, porque al mezclarlas con agua dan una pasta que al tacto presenta una sensacin grasosa. Si el porcentaje de carbonato de magnesio que la impurifica es alto, la cal obtenida se clasifica como cal magra ( magnsica). A las cales grasas y magnas, debido a que pueden fraguar en contacto con el aire, tambin se las denomina cales areas. Las cales pueden clasificarse en: a) Grasas, b) Magras y c) Hidrulicas.

a) Cales grasas: Se obtienen calcinando piedras calizas sumamente puras. Contienen 95% o ms de xido de calcio. Las cales grasas se caracterizan porque tratadas con agua reaccionan rpidamente con gran desprendimiento de calor.

Para comprender esta reactividad de las cales grasas es necesario recordar que el xido de calcio en contacto con el agua reacciona formando hidrxido de calcio, conocido tambin como cal apagada. El apagado de la cal viva es una reaccin exotrmica.

b) Cales magras: Se obtienen calcinando piedras calizas de calidad inferior. Pueden tener entre 2 y 17% de xido de magnesio. Por lo tanto su porcentaje de xido de calcio es inferior y la reaccin con el agua es ms lenta. En algunas clasificaciones a las cales magras con ms del 30,5 de xido de magnesio las denominan cales magnsicas.c) Cales hidrulicas: Las cales hidrulicas se obtienen calcinando calizas que contienen entre 5 y 22% de arcilla. Se caracterizan porque pueden endurecerse bajo el agua. De ah su nombre.

Segn el porcentaje de arcilla las cales se consideran ms o menos hidrulicas, siendo ms hidrulicas las que poseen mayor cantidad de arcilla. A mayor hidraulicidad disminuye la rapidez del apagado y el desprendimiento de calor.

Las cales hidrulicas fueron usadas por primera vez en la construccin de un faro en el canal de la Mancha, a mediados del siglo XVII, tomando como materia prima a las calizas arcillosas del sur de Inglaterra.

La elaboracin de las cales hidrulicas se hace por calcinacin en hornos del mismo tipo que los empleados para cales areas o para cemento. Durante el calentamiento, la caliza suministra Ca O y la arcilla se descompone produciendo Si O2 (slice) y Al2 O3 (almina). Estos tres xidos reaccionan entre s y forman silicatos y aluminatos de calcio, que constituyen la cal hidrulica.Debido a las impurezas que poseen las materias primas, estas cales suelen tener tambin xido frrico (Fe2 O3) y xido de magnesio (Mg O).

Las cales hidrulicas son polvos de un color blanco amarillento. El tiempo de fraguado se halla en relacin inversa al porcentaje de arcilla que contiene, es decir, a menores porcentajes de arcilla corresponden mayores tiempos de endurecimiento.

% de arcillaTiempo de fraguadoDenominacin comercial

5 a 830 a 15 dasDbilmente hidrulicas

8 a 1515 a 10 dasMedianamente hidrulicas

15 a 1910 a 5 dasHidrulicas comunes

19 a 225 a 2 dasFuertemente hidrulicas

5.- Usos de la cal La propiedad de la cal viva que la hace aprovechable en la construccin es la apagarse con agua, transformndose en cal apagada o cal hidratada:

Ca O + H2 O ( Ca (OH)2(cal viva)

(cal apagada)

(xido de calcio)(hidrxido de calcio)

Este fenmeno ocurre con gran elevacin de temperatura y un aumento en el volumen de aproximadamente tres veces. La cal se utiliza para preparar cemento y argamasa, y para neutralizar los suelos cidos en agricultura. Tambin se emplea para fabricar papel y vidrio, para lavar la ropa blanca, para curtir las pieles o el cuero, en el refinado de azcar y para ablandar el agua.

La cal hidratada se muele finamente y de tal modo se obtiene un polvo blanco que es el material principal en la preparacin del mortero o argamasa. Se llama as a la mezcla de cal hidratada con materiales inertes como la arena o el polvo de ladrillo, que, con el agregado de agua, constituyen el material ligante utilizado para unir ladrillos o piedras en la construccin. La arena facilita la circulacin del aire y evita las contracciones del material que podran originar agrietamientos. Colocada la argamasa, sta fragua por accin de los agentes atmosfricos: se evapora el agua de empaste y el CO2 del aire transforma la cal en carbonato de calcio cristalizado, que da rigidez al mortero. La reaccin qumica es:

Ca (OH)2 + CO2 ( Ca CO3 + H2O

Por la propiedad de fraguar en el aire, esta clase de cal se clasifica como cal area.

Tanto la cal viva como la cal apagada deben ser conveniente almacenadas ya que: La humedad del aire acta sobre el xido y el dixido de carbono reacciona con el xido y con el hidrxido de calcio.

La cal apagada es muy poco soluble en agua y forma con ella una suspensin llamada lechada de cal, apta para el blanqueo de paredes, con la ventaja adicional de ser desinfectante. Por filtracin se obtiene un lquido incoloro que contiene en disolucin pequeas cantidades de hidrxido de calcio, y que se conoce con el nombre de agua de cal que se utiliza principalmente en medicina como anticido, como neutralizador de un cido venenoso o para el tratamiento de las quemaduras.TRABAJO PRCTICO N 3: CALES1- En qu minerales se encuentra el carbonato de calcio?

2- Cmo se puede preparar carbonato de calcio?

3- Explicar el proceso y la reaccin qumica que se produce en un horno para cal.4- Cules son las caractersticas de las cales grasas y de las cales magras?

5- Cmo se obtienen las cales hidrulicas? De qu depende su tiempo de fraguado?

6- Qu xidos pueden las cales hidrulicas?

7- Cul es la reaccin qumica para obtener la cal apagada?

8- Dar ejemplos de las actividades en las que se usa la cal apagada.

9- Qu pasa cuando fragua la argamasa? Cul es la reaccin qumica?

10- Qu cuidados se deben tener al almacenar cal viva y cal apagada? Por qu?

Tema N 4: CEMENTOS1.- Introduccin

En general se puede decir que el cemento es una sustancia de polvo fino hecha de argamasa de yeso que es capaz de formar una pasta blanda al mezclarse con agua y que se endurece espontneamente en contacto con el aire.

El cemento tiene diversas aplicaciones como en la unin de arena y grava con cemento Prtland (es el ms usual) para formar hormign, pegar superficies de distintos materiales o para revestimientos de superficies a fin de protegerlas de la accin de sustancias qumicas. El cemento puede tener diferentes composiciones para usos diversos.

En los siglos XVIII y XIX se busc obtener artificialmente un producto que tuviera las mismas caractersticas que los cementos naturales; es decir, lograr un producto hidrulico que, amasado con agua, se endureciera como una piedra, conservando esta propiedad expuesta al aire o sumergido en agua.

Al cemento artificial as obtenido se lo llam cemento Prtland, por su color verde grisceo similar al de un producto natural proveniente de la isla de Prtland, en la costa sur de Inglaterra.

Los cementos son cales hidrulicas que contienen ms de un 22% de arcilla. Tienen la ventaja de endurecer ms rpidamente que las cales hidrulicas comunes. Los cementos naturales se obtienen por la calcinacin de materiales que contienen calizas y arcillas en proporciones adecuadas.

Los artificiales se fabrican mediante la mezcla de materias primas que contienen dichos materiales con agregados de mineral de hierro y almina. Esta mezcla, finamente pulverizada, es calentada a 1500 C. A esta temperatura se forma una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio complejos, llamada clinker. El clinker, mezclado con un 2,5 a 5% de yeso crudo (sulfato de calcio bihidratado SO4 Ca 2H2O) que se agrega para retardar el proceso de endurecimiento y molido muy finamente, constituye el cemento Prtland.

2.- Composicin del Cemento Los cementos artificiales se obtienen por calcinacin de mezclas preparadas con calcreos (que contienen principalmente carbonato de calcio) y materiales arcillosos (que fundamentalmente son silicatos de aluminio y de hierro), y posterior molienda del producto obtenido. La materia prima para la fabricacin del cemento est compuesta principalmente por:

Silicato biclcico, que se puede representar por: SiO2 2CaO

Silicato triclcico: SiO2 3CaO

Aluminato triclcico: Al2O3 3CaO.

Ferroaluminato tetraclcico: Fe2O3 Al2O2 4CaO.

El xido de calcio (CaO), que forma parte de estos silicatos, proviene de la descomposicin trmica de la piedra caliza, como en el proceso de fabricacin de la cal.

A partir de las arcillas se obtiene: xido de silicio slice (SiO2), xido de aluminio almina (Al2O3) y xido frrico (Fe2O3).

Hay muchos tipos de cementos y, por consiguiente, de composiciones distintas. Una mezcla usual de cemento Prtland del tipo normal (el ms usado) puede contener: 60% de CaO (xido de calcio)

19% de SiO2 (xido de silicio slice)

8% de Al2O3 (xido de aluminio almina)

5% de Fe2O3 (xido frrico)

5% de MgO (xido de magnesio)

3% de SO3O (trixido de azufre)

3.- Proceso de Fabricacin Las materias primas utilizadas son comunes y abundantes en la naturaleza. La elaboracin del cemento requiere el manejo de grandes cantidades de materiales y es el resultado de un complejo proceso industrial. Su fabricacin comprende las siguientes etapas:

a) Extraccin de la materia prima y molienda: En general, las fbricas se encuentran prximas a canteras de piedra caliza. Despus de su extraccin y la de arcilla, se la somete a un proceso de trituracin y de molienda.b) Preparacin de las materias primas: Los materiales, ya molidos se mezclan en proporciones adecuadas; la mezcla obtenida, antes de su coccin, es denominada crudo.

La molienda fina del material crudo y su perfecta homogeneizacin puede realizarse por dos procedimientos: por va hmeda o por va seca.

Va Hmeda: las materias primas se muelen con agua para formar un barro; la composicin se ajusta cuidadosamente, de manera de obtener la proposicin adecuada. La operacin se realiza en molinos de bolas, cilindros rotativos que contienen bolas de acero, las cuales al girar y golpear el material lo reducen a finsimo polvo. Va seca: Calizas y arcillas en las proporciones necesarias son pulverizadas en molinos de bolas, hasta obtener un producto de gran figura.

En la fabricacin del cemento es de la mayor importancia asegurar la uniformidad en la composicin de las mezclas, por medio de anlisis. Actualmente, las fbricas modernas cuentan con avanzados sistemas electrnicos que hacen automticamente, en segundos, mientras que un anlisis qumico convencional necesita varias horas para cumplimentarse.

c) Formacin del clinker: El material crudo se introduce en el horno para el proceso de coccin. La mezcla es calentada a 1500 C en hornos giratorios, como el que se muestra en la figura. El horno consiste en un largo cilindro de acero, revestido interiormente por ladrillos refractarios, que resisten elevadas temperaturas sin alterarse. Las dimensiones del horno oscilan entre 3 y 5 metros de dimetro y su longitud vara entre 100 y 150 metros. Se halla inclinado y gira lentamente (aproximadamente a 1 vuelta por minuto); de este modo la pasta cruda, que se carga por el extremo superior, desciende gradualmente.

El material tarda ms de tres horas en pasar de un extremo al otro del horno.

En la parte inferior hay un dispositivo quemador que funciona con fuel-oil o con gas natural y produce una gran llama.

En esta zona, la temperatura es de alrededor de 1500 C. A esta temperatura se forman los silicatos y aluminatos de calcio, cuya mezcla es el clinker.

El clinker es enfriado en un tubo rotatorio por medio de una corriente de aire y se lo estaciona por ms de 15 das; luego se lo tritura, reducindoselo a polvo, y se le incorpora un 3% de yeso con la finalidad de retardar el fraguado. Sin el yeso, el cemento se endurecera en aproximadamente 5 minutos, lo cual impedira manipularlo en grandes cantidades. El yeso demora el fraguado en unas dos o tres horas.

Finalmente el cemento es almacenado en silos hasta su despacho, que se realiza en bolsas o a granel, segn los casos. Para este fin, se emplean embolsadotas automticas que envasan unas 2000 bolsas por hora.

4.- Caractersticas Tcnicas del cemento En todos los pases hay organismos que reglamentan las caractersticas que debe reunir el cemento. En la Argentina, para la constatacin de sus propiedades, se realizan diferentes ensayos; por ejemplo, la determinacin de su peso especfico, su grado de finura, el tiempo de fraguado, su resistencia mecnica y otras.

Peso especfico: Vara entre 3,05 y 3,15 g/cm3.

Grado de Finura: Tiene importancia fundamental en el frage y en su resistencia. Se determina hacindolo pasar por tamices superpuestos a los que se les imprime un movimiento de vaivn. El primer tamiz tiene 900 mallas por cada centmetro cuadrado, y el inferior tiene aberturas mucho ms pequeas, 4900 mallas por cm2. El material que pasa por el tamiz superior se recibe en el otro. La mquina se mueve a razn de 160 movimientos por minuto, durante 15 minutos. El cemento no debe dejar un residuo del 1% sobre el primer tamiz y no ms del 15% sobre el segundo.

Tiempo de Fraguado: No debe comenzar antes de 10 a 15 minutos, ni terminar despus de 10 horas de iniciado.

Constancia del volumen: Se exige que el cemento no cambie su volumen despus de fraguado, lo que podra ocasionar grietas en las construcciones. La comprobacin se realiza sometiendo muestras de cemento empastado con agua a diferentes condiciones, como el aire hmedo, el agua fra y el agua a 100 C, durante determinado tiempo. Luego se comprueba si ha habido o no variaciones de volumen. Resistencia mecnica: Se ensaya la resistencia que ofrece a los esfuerzos de traccin y comprensin.

La traccin se origina aplicando dos fuerzas iguales y opuestas sobre una pieza de ensayo, hecha con una mezcla de cemento y arena, hasta que la pieza se rompe.La resistencia a la comprensin se prueba sobre piezas en forma de cubo, que se comprime por medio de mquina semejantes a prensas hasta lograr la rotura.

Las mediciones de las resistencias se hacen a los 7 y a los 28 das y los valores mnimos exigidos son:

TiempoResistencia a la comprensinResistencia a la traccin

7 das230 kg./cm220 kg./cm2

28 das325 kg./cm228 kg./cm2

Para la medicin de las resistencias de la muestra a los 7 das, se toman: 1 da al aire y 6 das en el agua. Cuando se va a medir la resistencia a los 28 das se lo hace teniendo la muestra 1 da en el aire y 27 das sumergidos en agua.Ambas resistencias aumentan con el correr de los das, considerndose que se llega a un mximo a los 30 das.

5.- Variedades comerciales A medida que crece y se perfecciona la industria de la construccin, se hace necesario disponer de diferentes calidades de cementos. Se citan a continuacin algunas variedades que existen en el mercado.1) Cemento comn, normal o de frage lento: Es el que se ha detallado anteriormente.

2) Cemento rpido: Es capaz de fraguar entre 1 y 3 das, Adems, tiene gran resistencia a la compresin.

3) Cemento de escoria: En su preparacin se aprovechan residuos o escorias obtenidos en la industria del hierro.

4) Cementos puzolnicos: Son los que se fabrican reemplazando la arcilla puzolanas, productos diversos de origen volcnico, que se mezclan con la caliza. Tienen la caracterstica de resistir mejor la corrosin que ejerce el agua de mar.

5) Cemento aluminoso: Se caracteriza por su endurecimiento muy rpido. Tiene un 40% de almina (Al2O3).

6) Cemento blanco: En su fabricacin entran materiales puros, libres de hierro, y en sustitucin de la arcilla se emplea caoln, de gran blancura. Es de mayor costo de produccin, por lo que su empleo es limitado; se usa para recubrir frentes de edificios y en la fabricacin de mosaicos.

7) Cemento coloreado: Se fabrica adicionando colorantes, generalmente xidos metlicos, a las materias primas.

TRABAJO PRCTICO N 4: CEMENTOS1- Cmo se puede definir lo que es el cemento?

2- En qu se diferencian las cales hidrulicas de los cementos?

3- Cules son los principales componentes de la materia prima para fabricar cemento?

4- Cul es la composicin porcentual aproximada de los principales componentes del cemento Prtland normal?

5- Cules son los tres pasos principales en el proceso de fabricacin del cemento Prtland normal?

6- Explicar los procesos de homogeneizacin por va seca y por va hmeda.

7- Qu porcentaje de yeso se agrega al clinker? Por qu se agrega?

8- Qu caractersticas tcnicas se deben verificar en el cemento?

9- Cmo es el proceso para determinar el grado de finura?

10- Cules son los valores mnimos de resistencia a la traccin y a la compresin que debe tener el cemento normal?

11- Cules son los tipos de cementos que hay en el mercado de la construccin?

Tema N 5: YESOS

1.- Historia El yeso (sulfato de calcio) es un material conocido desde la antigedad. Los egipcios, los griegos, los romanos y en especial los rabes, hicieron uso de l en sus construcciones y, de modo particular, en las decoraciones.

Se encuentra en la naturaleza cristalizado como un slido cuyo componente principal es el sulfato de calcio bihidratado:

Ca SO4 2H2O

En esta sal cada mol de sulfato de calcio est asociado con dos molculas de agua.

Tiene una dureza que varia entre 1,5 y 2, es lo bastante blando como para ser rayado con la ua y su densidad relativa es de 2,3 g/cm3. El sulfato de calcio bihidratado se llama selenita cuando est en forma de grandes cristales transparentes y en este caso recibe el nombre de punta de lanza o roseta.

Cuando est presenta en forma de piedra se lo llama yeso en piedra o yeso crudo. Tambin existe naturalmente el sulfato de calcio anhidro (Ca SO4), llamado anhidrita, que es totalmente carente de agua de cristalizacin, y en este caso se denomina yeso muerto. Tal como se encuentra naturalmente, este material no tiene aplicaciones para la construccin. Por lo tanto, se lo transforma por medio del calor en yeso cocido. Cuando el sulfato de calcio se presenta en estado puro formando masas compactas semejantes al mrmol, que permiten ser pulidas, se denomina alabastro.2.- Fabricacin del yeso cocido

Su fabricacin es, en lneas generales, similar a la de la cal. La piedra de yeso bihidratado natural se extrae de las canteras a cielo abierto; del yeso se separa la anhidrita que pudiera contener.

Al extraerlo, se procura fragmentarlo al mximo con el objeto de reducir la necesaria trituracin posterior. Luego se lo muele, y el polvo obtenido es calcinado en hornos revestidos interiormente con ladrillos refractarios. En la actualidad se emplean hornos giratorios semejantes a los utilizados en la fabricacin del cemento pero de dimensiones menores. En el horno se calienta el yeso crudo a la temperatura de 110 a 130 C, durante 2 a 4 horas, pierde 1 molculas de agua y se transforma en yeso cocido cuya composicin es:

Ca SO4. H2O (Sulfato de calcio hemihidratado)

El yeso obtenido, denominado yeso cocido, se enva a cmaras de enfriamiento y, posteriormente, se almacena en silos para luego ser embolsado.

3.- Propiedades Caractersticas

El yeso cocido es un slido blanco, muy poco soluble en agua y en presencia de la cual se endurece al cabo de 5 a 20 minutos. Al ser amasado con agua vuelve a recobrar el agua de cristalizacin y fragua rpidamente.

Ca SO4. H2O + 11/2 H2O ( Ca SO4. 2H2O Yeso cocido

agua fraguado yeso bihidratado

El tiempo que demanda el fraguado depende de la proporcin de yeso y agua empleado, aumentado cuando mayor es la cantidad de agua utilizada.

El tiempo de fraguado puede retardarse con el agregado de arena y de sustancias como la cola. Por el contrario, el fraguado se acelera aadiendo cloruro de sodio al yeso.

Estuco: Cuando el yeso natural, o el yeso cocido, se calienta a unos 1000 a 1200 C y el producto resultante se mezcla ntimamente con cola, se obtiene un producto denominado estuco. Es un tipo de revestimiento que es susceptible de ser pulido y adquirir brillo. Se aplica ordinariamente en paredes interiores, adornos domsticos y estatuillas baratas. Escayola: Se fabrica calcinando yeso crudo a una temperatura de 1000 C. En estas condiciones, se deshidrata completamente y en parte se descompone formando xido de calcio (Ca O).

A la escayola se la denomina tambin Mrmol artificial ya que puede pulirse y se usa para imitar al mrmol porque es dura y resistente.

Cuando a la escayola se la obtiene a partir de materiales muy puros se lo llama yeso Pars.

4.- Aplicaciones del yeso, estuco y escayola La principal aplicacin del yeso es en la construccin, para revestir paredes y cielos rasos. Se emplea, en gran cantidad, para la fabricacin de estatuas, objetos de arte, etc.

Tambin se utiliza en la industria del papel para darle peso y brillo; en la industria vitivincola para mejorar los suelos de los viedos; en la industria del cemento, para prolongar su fraguado, etc.

Al yeso extracocido o yeso muerto, mezclado con carbonato de calcio se lo denomina corrientemente, tiza. sta se utiliza en la construccin para blanquear techos, para escribir en los pizarrones; en la industria del caucho y del papel; etc.

Al estuco, por ser algo soluble en agua, se utiliza para revestir paredes interiores, las que posteriormente pueden abrillantarse por aplicacin de una capa de aceite.

El estuco tambin se emplea para fabricar piedras artificiales, dado que una vez fraguado permite ser pulido.

Se lo utiliza en ciruga y para moldes dentales.

La escayola se emplea, principalmente, para modelar.

TRABAJO PRCTICO N 5: YESOS1- En qu forma se puede encontrar el yeso en la naturaleza?2- Qu valores puede tener la dureza y la densidad del sulfato de calcio?

3- A qu se llama anhidrita o yeso muerto?

4- Cul es proceso que se desarrolla en el horno para la fabricacin de yeso?

5- Cul es el proceso que se tiene al mezclar yeso cocido con agua?

6- Qu se puede hacer para retardar o acelerar el fraguado del yeso?

7- Cmo se obtiene el estuco y la escayola?

8- Cmo se obtiene y en que se usa la tiza?

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