Compuestos inorgánicos

Se dice que existen miles de sustancias químicas inorgánicas, las que están clasificadas en 5 grupos básicos: óxidos, hidróxidos, ácidos, hidruros y sales, y cada sustancias tiene un nombre común y otro sistemático. La nomenclatura química es la parte de la Química que estudia y asigna los nombres a los elementos y compuestos que van apareciendo con los trabajos científicos; básicamente, los nombres de las sustancias químicas juegan un papel muy importante en el lenguaje de la Química, por lo que la nomenclatura es su pie derecho.

Tal nomenclatura se basa en leyes al momento de asignar el nombre a una sustancia, las que fueron elaboradas por una Comisión de Nomenclatura de Química Inorgánica de la International Union of Pure and Applied Chemestry (IUPAC), misma que presento, en 1921, un sistema de nomenclatura inorgánica conocido hoy como Sistema de Nomenclatura Tradicional, que ya

no es recomendado por este organismo mundial para nombrar varias sustancias.

Años después la IUPAC recomendó utilizar el Sistema Stock, en honor a su autor el químico alemán Alfred Stock, muerto en 1946; más tarde aparece el Sistema de Proporciones, recomendado también por la IUPAC, pero como una alternativa u opción al Sistema Stock. Así pues, existen tres sistemas de nomenclatura para utilizarlos sobre las sustancias inorgánicas, todos aprobados por la IUPAC, pero solo dos de ellos son los recomendados:

- Sistema Tradicional. Fue el primer sistema de la IUPAC; es obsoleto, pero aun utilizado.

- Sistema Stock. Es un sistema moderno; es el sistema oficial de la IUPAC

- Sistema de Proporciones o estequiométrico. Es una opción contemporánea de la IUPAC.

Se recalca que el nombre de una sustancia proviene de su fórmula y de las recomendaciones enmarcadas en las leyes del sistema de nomenclatura utilizado.

Nomenclatura de Óxidos

Para nombrar a los Óxidos Básicos solo se utiliza el Sistema Stock; para los Óxidos Ácidos se utiliza el Sistema de Proporciones, pues la IUPAC ya no reco- mienda utilizar el Sistema Tradicional.

Óxidos básicos. Recuérdese que estas sustancias están formadas por oxígeno y un elemento metal. Al momento de nombrarlos se presentan dos situaciones:

- El metal posee una sola valencia (grupos IA, IIA y IIIA de la tabla periódica); entonces, al pronunciar el nombre del Óxido van de primero las palabras Óxido de ...seguidas del nombre del metal. Solo en este caso se emplea el Sistema Tradicional de nomenclatura.

Ejemplos:

-El metal posee dos o más valencias (grupos IB, y del IV al VIIIB de la tabla periódica); entonces, el nombre se pronuncia igual que la primera situación (Óxido de ..., seguido del nombre del metal), agregándole al final la valencia con que actúa el metal, escrita en números romanos y entre paréntesis; en esta situación se emplea el Sistema de Stock. Ejemplos de metales con dos valencias.

Nomenclatura de Hidróxidos

Para nombrar estas sustancias se emplea el Sistema de

Stock. Cuando el metal presenta 1 valencia entonces la sustancia se nombra como Hidróxido de…, seguido del nombre del metal. Recuerde que el ion hidroxilo (OH) usa valencia -1.

Hidróxidos en los que el metal presenta una valencia

Nomenclatura de Ácidos

Anteriormente se indicó que los ácidos se clasifican en dos grupos: Oxácidos e Hidrácidos.

Oxácidos. Están formados por hidrógeno (ácido), un elemento no-metal y oxígeno; en la actualidad aún se emplea el Sistema Tradicional para nombrar a estos compuestos, mediante el empleo de ciertos prefijos* y sufijos**, así:

- Cuando el elemento no-metal posee una valencia entonces puede formar un solo tipo de ácido; tal valencia se toma como la más alta, por lo que se usa el sufijo ico para nombrar este ácido.

Diferentes etapas de proceso

La Industria Cerámica

En general, el término cerámica (productos cerámicos) se utiliza para materiales inorgánicos formados por compuestos no metálicos, que pueden tener algún contenido orgánico, y que son estabilizados mediante un proceso de cocción. Además de los materiales en base arcilla, la cerámica incluye actualmente multitud de productos con una pequeña fracción de arcilla o ninguna en absoluto. Los principales sectores que se apoyan en los productos cerámicos manufacturados (cerámica), son los siguientes: pavimentos y revestimientos ladrillos y tejas cerámica de mesa y de decoración (cerámica doméstica) productos refractarios cerámica sanitaria cerámica técnica tuberías de gres vitrificado agregados de arcilla expandida abrasivos aglomerados inorgánicos. La cerámica puede ser vidriada o no vidriada, porosa o vitrificada. Durante el proceso de cocción de materiales cerámicos se produce una transformación de los minerales constituyentes, dependiente del tiempo y de la temperatura, que da lugar a una mezcla de nuevos minerales y fases vítreas generalmente. Entre las propiedades características de los productos cerámicos se encuentran una elevada resistencia mecánica, una gran resistencia al desgaste, una vida útil larga, son inertes e inocuos químicamente, una gran resistencia al calor y al fuego, una resistencia eléctrica, y a veces también una porosidad específica. Las materias primas cerámicas se encuentran distribuidas por toda Europa, de manera que ciertos productos cerámicos como los ladrillos, que son relativamente baratos (pero que suponen costes de transporte elevados debido a su peso) se fabrican en casi todos los Estados miembros. Debido a las tradiciones de construcción y a las consideraciones patrimoniales, la dimensión de las unidades difiere de un país a otro. Los productos más especializados, que exigen precios más elevados, suelen fabricarse principalmente en los países que disponen de las materias primas especiales necesarias para su elaboración y que tienen conocimientos técnicos suficientes para desarrollarlos.

Aspectos ambientales clave En función de los procesos específicos de producción, las instalaciones de fabricación de productos cerámicos generan determinadas emisiones al aire, al agua y al suelo (residuos). Además de esto, el medio ambiente puede verse afectado por ruido y olores desagradables. El tipo y la cantidad de contaminación atmosférica, residuos y aguas residuales dependen de diferentes parámetros como son por ejemplo las materias primas, los agentes auxiliares, los combustibles, y los métodos de producción utilizados. Estos aspectos suelen ser los siguientes: emisiones a la atmósfera: suelen ser emisiones de partículas y/o polvo, hollín, gases (óxidos de carbono, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, compuestos fluorados y clorados inorgánicos, y metales pesados). vertidos al agua: las aguas residuales del proceso de fabricación contienen principalmente elementos minerales insolubles y también otro material inorgánico, pequeñas cantidades de muchas especies orgánicas, y algunos metales pesados. pérdidas y/o residuos del proceso: las pérdidas del proceso de fabricación de productos cerámicos consisten sobre todo en diferentes tipos de lodos, piezas rotas, moldes de yeso usados, agentes de absorción y adsorción usados, residuos sólidos (polvo, cenizas) y residuos de envases. consumo de energía/emisiones de CO2: todos los sectores de la industria cerámica muestran un consumo intensivo de energía ya que una parte fundamental del proceso es el secado, seguido de la cocción a temperaturas comprendidas en el intervalo 800-2000ºC. En la actualidad, se utilizan principalmente para la cocción el gas natural, el gas licuado de petróleo (propano y butano) y el fuelóleo; mientras que el fuelóleo pesado, el gas natural licuado (GNL), el biogás, la biomasa, la electricidad, y los combustibles sólidos (p. ej., carbón y el coque de petróleo) pueden utilizarse asimismo como fuentes de energía para los quemadores de los hornos.

Procesos y técnicas aplicadas La fabricación de productos cerámicos puede llevarse a cabo utilizando diferentes tipos de hornos, con una amplia gama de materias primas y con diversas formas, tamaños y colores. No obstante, el proceso general de fabricación es bastante uniforme, aunque en el caso de pavimentos y revestimientos, cerámica doméstica, sanitaria y técnica, supone a menudo un proceso de cocción en varias etapas. En general, las materias primas se mezclan, moldean, prensan o extrusionan hasta darles forma. Normalmente, el agua se utiliza para conseguir una mezcla y un moldeado adecuado. Esa agua se evapora en los secadores, y los productos se colocan manualmente en el horno de forma directa o en vagones que funcionan de forma continua. Durante la cocción se requiere un gradiente térmico muy preciso para conseguir el tratamiento adecuado de los productos. Después es necesario un enfriamiento controlado, de manera que el material libere el calor gradualmente y preserve su estructura cerámica. Por último, se procede al embalaje y almacenamiento de los productos para su entrega.

Emisiones El tratamiento de las arcillas y otras materias primas cerámicas conduce inevitablemente a la formación de polvo, especialmente en el caso de materiales secos. El secado (incluyendo la atomización), la fragmentación o molienda (trituración y molturación), el cribado, la mezcla y el transporte, pueden producir la liberación de polvo fino. Asimismo se forma cierto polvo durante la decoración y la cocción, así como durante el mecanizado y el acabado de los artículos cocidos. Las emisiones de polvo a la atmósfera no sólo se derivan del uso de las materias primas, sino también de los combustibles utilizados. Los compuestos gaseosos liberados durante el secado y la cocción proceden principalmente de las materias primas, pero los combustibles también contribuyen a la emisión de contaminantes gaseosos, en particular SOX, NOX, HF, HCl, Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), y metales pesados. Las aguas residuales del proceso de fabricación se generan sobre todo por el lavado y la suspensión de los materiales arcillosos en agua corriente durante el proceso de fabricación y la limpieza de los equipos, pero también se producen emisiones al agua durante el funcionamiento de los lavadores de gases por vía húmeda. El agua añadida directamente a la mezcla de cuerpos cerámicos se evapora después al aire durante las fases de secado y cocción. Los materiales perdidos durante el proceso de fabricación pueden reciclarse y reutilizarse a menudo dentro de la instalación, de acuerdo con las especificaciones de los productos o los requisitos del proceso. Los materiales no reciclables in situ pueden utilizarse en otras industrias o entregarse a gestores externos para su reciclado o su eliminación.

Consumo En la industria cerámica la energía se utiliza principalmente para la cocción en el horno y, en numerosos procesos, el secado de productos semi-elaborados o artículos moldeados también consume mucha energía. El agua se utiliza en casi todos los procesos cerámicos, y la buena calidad de ésta es esencial para la preparación de arcillas y barbotinas de vidriado, masas de arcilla para extrusión, masas para moldear, polvos atomizados, trituración/molturación por vía húmeda, y operaciones de lavado o limpieza. La industria cerámica utiliza una amplia gama de materias primas, que incluye los principales materiales de formación de los cuerpos cerámicos, en grandes cantidades, y diversos aditivos, aglutinantes y materiales de decoración aplicados sobre la superficie (que se utilizan en menor medida).

Técnicas a considerar Entre los aspectos ambientales importantes figuran las emisiones al aire y al agua, la eficiencia energética, la utilización de materias primas y agua, la minimización, recuperación y reciclado de las pérdidas/residuos y aguas residuales de los procesos, y los sistemas de gestión eficaces. Reducción del consumo de energía (eficiencia energética) La elección de la fuente de energía, la técnica de cocción y el método de recuperación del calor es fundamental para el diseño del horno. De la misma manera, estos elementos son algunos de los factores más importantes que determinan el comportamiento ambiental y la eficiencia energética de los procesos de fabricación. A continuación se enumeran las principales técnicas para reducir el consumo de energía, y que pueden aplicarse juntas o por separado: mejora del diseño de hornos y secadores recuperación del excedente de calor de los hornos, especialmente en la zona de refrigeración cogeneración Reducir el consumo de energía primaria mediante instalaciones de cogeneración en función de la demanda de calor útil, con arreglo a sistemas de regulación energética económicamente viables substitución del combustible utilizado en el proceso de cocción, fuelóleo pesado y los combustibles sólidos, por combustibles de baja emisión modificación de los cuerpos cerámicos. Emisiones de polvo (partículas) Para evitar las emisiones difusas y canalizadas de polvo, se utilizan diferentes medidas y técnicas, que pueden aplicarse juntas o por separado, para proteger y aislar las operaciones que generan polvo o las zonas de almacenamiento a granel. Algunas de ellas pueden ser la utilización de filtros de mangas, mediante la limpieza del secador evitando la acumulación de residuos de polvo en su interior y adoptando protocolos de mantenimiento adecuados, la utilización de combustibles con bajo contenido de cenizas en la cocción, la minimización de la formación de polvo en el momento de cargar en el horno los artículos que deben cocerse, la limpieza en seco de los gases de combustión por medio de filtros, el uso de adsorbentes de lecho fijo de tipo cascada, mediante filtros de láminas sinterizadas, mediante la aplicación de ciclones combinados con separadores húmedos de polvo en las instalaciones existentes, o mediante precipitadores electrostáticos o separadores húmedos de polvo. En general, se utilizan sistemas de separación o filtros. Compuestos gaseosos Para evitar las emisiones de contaminantes atmosféricos gaseosos (en particular SOX, NOX, HF, HCl y VOC) se describen las siguientes medidas y técnicas primarias y secundarias, que pueden aplicarse juntas o por separado: reducción de la entrada de precursores de contaminantes adición de aditivos ricos en calcio optimización de los procesos (sobre todo la curva de calentamiento) plantas de adsorción y absorción como adsorbentes de lecho fijo de tipo cascada, limpieza de gases con filtros secos, mediante adsorbentes modulares especialmente en los casos en los que no es muy alto el caudal de efluentes gaseosos y son bajas las concentraciones de polvo y de compuestos inorgánicos, o mediante filtros de carbón activo. aplicación de un sistema de postcombustión térmica Aguas residuales del proceso de fabricación Los objetivos y soluciones para reducir las aguas de proceso (vertidos y consumo) se presentan en forma de medidas de optimización del proceso y sistemas de tratamiento de aguas residuales. La reducción de los vertidos y la disminución del consumo puede lograrse mediante la aplicación de una combinación de esas medidas. Limpiar las aguas residuales del proceso mediante la aplicación de diferentes sistemas de depuración de aguas residuales del proceso para garantizar la limpieza adecuada del agua que va a reutilizarse en el proceso de fabricación, o que va a verterse directamente a los cursos de agua o indirectamente al sistema de alcantarillado de aguas residuales urbanas. Pérdidas/residuos del proceso de fabricación Los objetivos de reducción de las pérdidas/residuos del proceso y las soluciones correspondientes se presentan, en lo que se refiere a los lodos generados por la fabricación de productos cerámicos y a las pérdidas/residuos sólidos, en forma de medidas/técnicas de optimización del proceso, reciclado y reutilización. Reciclar y/o reutilizar los lodos mediante sistemas de reciclado y/o de reutilización en otros productos da buenos resultados. Para la reducción de las pérdidas/residuos suele utilizarse en general una combinación de esas medidas o técnicas: re-introducción de materias primas no mezcladas re-introducción de artículos rotos en el proceso de fabricación utilización de las pérdidas sólidas del proceso en otras industrias sustitución de los moldes de yeso por moldes de polímeros o metálicos utilización de mezcladoras a vacío control electrónico de la cocción aplicación de parámetros optimizados. Ruido Hay posibilidades reales de reducción del ruido producido durante las diferentes etapas del proceso de fabricación de productos cerámicos. Medidas generales que se pueden aplicar para reducirlos pueden ser: cubrir o proteger las unidades aislamiento de las unidades contra las vibraciones utilización de silenciadores y ventiladores de baja rotación colocación de ventanas, accesos, y unidades ruidosas lejos del vecindario aislamiento acústico de ventanas y muros cierre de ventanas y accesos realización de actividades externas ruidosas sólo de día mantenimiento adecuado de la instalación. Instrumentos/sistemas de gestión ambiental Los sistemas de gestión ambiental son esenciales para minimizar el impacto ambiental de las actividades industriales en general e incluyen algunas medidas especialmente importantes para la industria cerámica. Son instrumentos que se pueden utilizar para abordar de una manera sistemática y objetiva las cuestiones de diseño, construcción, mantenimiento, funcionamiento y desmantelamiento. Nuevas técnicas Se está desarrollando una serie de técnicas nuevas encaminadas a minimizar el impacto ambiental de este sector que permiten optimizar los procesos y que sean más eficientes, eficaces, de más valor, y menos contaminantes. Algunas de las principales que se están desarrollando son las siguientes: quemadores de tubo radiante cocción asistida por microondas, y secadores de microondas nuevo tipo de sistema de secado para productos refractarios gestión avanzada de las aguas residuales del proceso con recuperación integrada de los vidriados vidriado sin plomo de porcelana de mesa de alta calidad.