Tamices moleculares


Hay unos materiales muy curiosos, que se comportan como si fueran coladores atómicos. Se llaman tamices moleculares, o zeolitas. Yo les tengo especial cariño porque mi tesina de licenciatura la hice con estos materiales, hace ya algunos añitos, y mi primer artículo científico fue sobre ese trabajo. Me ha llegado noticia de una curiosa aplicación que comento al final del post.

La estructura cristalina de las zeolitas es relativamente abierta, y forma unos poros o canales de tamaño constante, que permiten que entren en ellos pequeñas moléculas y se queden fuera las más grandes. Esto hace que se usen para separar sustancias químicas. Incluso se usan para separar el oxígeno del nitrógeno del aire.

El tamaño de los canales depende de la composición química (son silicatos alumínicos hidratados). Como el silicio tiene valencia 4 (Si4+) y el aluminio valencia 3 (Al3+), están descompensadas eléctricamente, y necesitan incorporar cationes para mantener la neutralidad. Esto hace que otro de los usos de las zeolitas es el intercambio de cationes, en disolución acuosa. Por ejemplo, una reacción típica de intercambio catiónico es

Na-zeolita + Ca2+ = Ca-zeolita + 2 Na+

La cuestión es que recientemente unos investigadores de la University of South Carolina han descubierto que aplicando presión (por encima de 1 GPa, o sea, 10.000 atmósferas) a determinadas zeolitas, los canales se amplían en vez de reducirse, con lo que son capaces de hacer el intercambio iónico de potasio (K) con cationes más voluminosos, como el europio (Eu). Ya resulta sorprendente eso de que al aumentar la presión los canales se hagan más grandes; pero lo esperanzador es que si caben cationes tan grandes como el europio, es posible hacerlo con otros como el uranio; esto abre posibilidades para el tratamiento de residuos nucleares.

Acerca de Tomás Gómez-Acebo

Soy vicerrector de Alumnos de la Universidad de Navarra, profesor de Termodinámica de Tecnun-Universidad de Navarra, e investigador en el departamento de Materiales del CEIT-ik4.
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