Antes que nada, gracias por utilizar el software para cerámica
denominado PROGRAMA de ESTEQUIOMETRIA. La estequiometría es una parte de
la química que trata de los cambios matemáticos de fórmula molecular a
fórmula-gramos, de fórmula-gramos a fórmula molecvular, y de fórmula
porcentual (análisis) a fórmula molecular.
Estos cálculos, que el ceramista
hacía hasta ahora con la calculadora y una buena dosis de paciencia, se
realizan con éste programa de forma facil y rápida. Se he diseñado el
PROGRAMA de ESTEQUIOMETRIA para que realice otros cálculos, también útiles
al ceramista: son el cálculo de temperatura de cocción y el cálculo de
solubilidad en ácidos de los vidriados que contengan plomo.
El autor del programa espera que te sea útil !
El Programa de ESTEQUIOMETRIA contiene varios ejecutables y archivos de
texto.
Los archivos de texto que puedes editar y/o visionar son:
- Al introducir datos en el Programa, pulsa después ENTER para confirmarlos.
- MUY IMPORTANTE: Al introducir datos numéricos, ten en cuenta que el
programa NO ENTIENDE LAS COMAS !
Es decir, que si quisiéras introducir 3,75 tendrías que teclear
3.75 ; si quisiéras introducir 0,205 podrías teclear 0.205 o
también .205
- Lo primero que comprobarás al entrar por primera vez en el Programa es
que en "mostrar datos de materias primas" están introducidas materias
primas desconocidas. Quizás la primera tarea a realizar sería introducir
los datos de tus propias materias primas: su referencia, su
granulometría, el nombre del fabricante o suministrador.
Recuerda que las materias primas tienen nombre y apellidos !
Los datos de las materia primas se pueden cambiar seleccionando la
opción:
1 - para ver o MODIFICAR DATOS de las materias primas
y luego:
c - cambiar DATOS de los materiales
Si desconocieras la fórmula molecular y/o el peso molecular de alguna
materia prima, sería conveniente que pidieras el análisis químico del
material a tu suministrador. Seleccionando la opción:
4 - para calcular FORMULA MOLECULAR y P.M. a partir de un ANALISIS
e introduciendo tus datos, hallarás facilmente la fórmula molecular del
material y su peso molecular (P.M.).
- Dentro de la carpeta QUIMICA hay un archivo de nombre Materias.txt,
en el cual hay análisis y precios de diferentes materias primas.
Para ver el contenido de Materias.txt puedes, desde el menú principal,
seleccionar la opción:
7- para ver una base de datos de materiales cerámicos en España
o bien editarlo con tu editor de textos favorito.
- Si un cálculo te parece interesante, puedes guardarlo en disco,
normalmente presionando la tecla g:
g - para GRABAR estos datos en un archivo de texto
si el nombre de archivo es:
alta-temperatura.txt
los datos se guardarán en un archivo con ese nombre dentro de la carpeta
quimica; o si el nombre del archivo es:
/root/quimica/alta-temperatura.txt
los datos se guardarán en ese archivo.
Si ya existe el archivo, los nuevos datos se añadirán al final del
archivo.
Si has calculado la temperatura de cocción, también se grabará.
2
Intrucciones Específicas para el programa de ver
o modificar datos de las materias primas.
Con este programa se pueden visualizar y/o cambiar datos de
las materias primas introducidas en el Programa de Estequiometria.
Si introduces un nuevo material de calcio que se llame Creta, fabricante Lorda
i Roig, referencia impalpable, con un P.M.= 100, y una fórmula CO3Ca, la pantalla
mostrará un aspecto muy parecido a ésto:
Introduce las cantidades moleculares de tu nuevo MATERIAL de CALCIO:
| CaO = |
1 |
| Al2O3 = |
0 |
| SiO2 = |
0 |
| P.M. = |
100 |
| Material, referencia y Fabricante = |
Creta imp. Lorda i Roig |
Estás de acuerdo ?.............s? n? s
Hay que recordar que: CO
3Ca + calor ---> CO
2 + CaO
También apuntar que si no hay Al
2O
3, tecleamos cero; y si no hay SiO
2,
igual.
...o si cambias el material de PLOMO:
Introduce las cantidades moleculares de tu nuevo MATERIAL de PLOMO:
| PbO = |
3 |
| CaO = |
0 |
| Al2O3 = |
0 |
| SiO2 = |
0 |
| P.M. = |
685.6 |
| Material, referencia y Fabricante = |
Minio FAST |
Estás de acuerdo ?.............s? n? s
Si a la pregunta de "Estás de acuerdo ?" tecleamos n, el programa mantendrá
los datos del material anterior.
3
Intrucciones Específicas para el
programa de pasar de molecular a gramos
Este programa contempla la utilización de 9 óxidos para el cálculo de
fórmulas moleculares: KNaO (la suma de los óxidos de sodio Na2O y potásio
K2O); CaO, óxido de calcio; MgO, óxido de magnesio; BaO, óxido de bario;
ZnO, óxido de cinc; PbO, óxido de plomo; Al2O3 , óxido de aluminio; SiO2,
óxido de silicio; y B2O3, anhídrido bórico.
Las materias primas a utilizar son:
- un material que aporte B2O3, que puede ser una frita borácica, una frita
borácico-alcalina, una frita alcalino-borácica, bórax anhidro o
cristalizado, colemanita, ácido bórico, etc.; obligatoriamente ha de
tener B2O3; el peso molecular que le corresponda según su fórmula.
- un material que aporte PbO, que puede ser una frita plúmbica con PbO y
SiO2, con o sin Al2O3, o un material crudo de plomo, como por ejemplo
minio, litargirio, carbonato de plomo, etc.; el peso molecular que le
corresponda según su fórmula.
- un material que aporte MgO, que puede ser talco o dolomita, que puede
contener cantidades distintas de MgO, CaO, Al2O3 y SiO2;
obligatoriamente tendrá MgO; el peso molecular que le corresponda
según su fórmula, sin olvidar el agua molecular.
- un material que aporte CaO, que puede ser creta o wollastonita, que
podrá contener cantidades dintintas de CaO, Al2O3 y SiO2; el peso
molecular que le corresponda según su fórmula.
- un material que aporte Al2O3, llamado caolin C, que puede tener
cantidades distintas de Al2O3 y SiO2; obligatoriamente tendrá Al2O3
y SiO2; el peso molecular que le corresponda según su fórmula, contando
el H2O molecular.
- dos materiales que aporten KNaO, que pueden ser:
- un feldespato, llamado D, que puede contener cantidades distintas
de KNaO, CaO, Al2O3 y SiO2; obligatoriamente tendrá KNaO; el
peso molecular que le corresponda según su fórmula.
- un feldespato, llamado E, distinto del anterior, que puede
contener cantidades distintas de KNaO, CaO, Al2O3 y SiO2;
obligatoriamente tendrá KNaO; el peso molecular que le corresponda
según su fórmula.
- un material que aporte BaO, el carbonato de bario; no se puede modificar
ni la fórmula molecular ni el P.M.
- un material que aporta ZnO, el óxido de cinc; no se puede modificar ni
la fórmula molecular ni el P.M.
- un material que aporta SiO2, el silex; no se puede modificar ni la
fórmula molecular ni el P.M.
4
Intrucciones Específicas para el programa de pasar
de gramos a fórmula molecular
Este programa contempla la utilización de 14 materias primas para la
conversión de fórmula-gramos a fórmula molecular.
Las materias primas a utilizar son:
- un material que aporte B2O3, que puede ser una frita borácica, una frita
borácico-alcalina, una frita alcalino-borácica, bórax anhidro o
cristalizado, colemanita, ácido bórico, etc.; obligatoriamente ha de
tener B2O3; el peso molecular que le corresponda según su fórmula.
- un material que aporte PbO, que puede ser una frita plúmbica con PbO y
SiO2, con o sin Al2O3, o un material crudo de plomo, como por ejemplo
minio, litargirio, carbonato de plomo, etc.; el peso molecular que le
corresponda según su fórmula.
- un material que aporte MgO, que puede ser talco o dolomita, que puede
contener cantidades distintas de MgO, CaO, Al2O3 y SiO2;
obligatoriamente tendrá MgO; el peso molecular que le corresponda según
su fórmula, sin olvidar el agua molecular.
- un material que aporte CaO, que puede ser creta, wollastonita o algo
similar, que podrá contener cantidades dintintas de CaO, Al2O3 y SiO2;
el peso molecular que le corresponda según su fórmula.
- dos materiales que aporten Al2O3, llamados caolin C y caolin L, que
podrán tener cantidades distintas de Al2O3 y SiO2; obligatoriamente
tendrán Al2O3; el peso molecular que les corresponda según su fórmula,
contando el H2O molecular.
- tres materiales distintos que aporten KNaO, llamados feldespato A,
feldespato D, y feldespato E, que pueden contener cantidades distintas
de KNaO, CaO, Al2O3 y SiO2 ; obligatoriamente tendrán KNaO; el peso
molecular que les corresponda a cada uno según su fórmula.
- una arcilla que podrá tener cantidades distintas de KNaO, CaO, Al2O3 y
SiO2; el peso molecular que le corresponda según su fórmula, contando
el H2O molecular.
- carbonato de bario; no se puede modificar ni la fórmula molecular ni el
peso molecular.
- óxido de cinc; no se puede modificar ni la fórmula molecular ni el P.M.
- alúmina calcinada; no se puede modificar ni la fórmula molecular ni
el P.M.
- silex; no se puede modificar ni la fórmula molecular ni el P.M.
5
Intrucciones Específicas para el programa de calcular fórmula
molecular y P.M. a partir de un análisis
En cerámica es muy usual, al adquirir una materia prima,(arcilla, caolin,
pegmatita, sienita, feldespato, etc.), que el vendedor nos entregue el
análisis químico del material que acabamos de comprar (suele ser una
fotocopia).
Es importante acostumbrarse a pedir dicho análisis, pues contiene
información muy útil para el ceramista.
El análisis químico se expresa casi siempre en porcentajes de óxidos
(óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de sodio, óxido de potasio,
óxido de calcio, óxido de magnesio, etc.).
La suma de dichos porcentajes suele estar cerca de 100.
El análisis químico del material hay que convertirlo a fórmula molecular
y peso molecular, cosa que harás facilmente con este programa.
El programa te pedirá el tanto por ciento de pérdida al fuego. Este dato
comprende el agua molecular, y toda la materia orgánica, es decir, todo
el material factible de quemarse.
Te pedirá también el tanto por ciento de impurezas; introduce la suma
de todos los tantos por cientos de todos los materiales que NO salen en
el programa (óxidos de titanio, vanadio, circonio, estroncio, etc.)
Después de introducir los restantes porcentajes, el programa te dará tres
opciones:
- expresar la fórmula de modo que la suma de K2O y Na2O sea igual
a 1 (esta opción es adecuada para feldespatos, pegmatitas y
sienita-nefelinas)
- expresar la fórmula de modo que los mols de Al2O3 sean igual a 1
(esta opción es adecuada para arcillas y caolines)
- expresar la fórmula de modo que la suma de los mols de todos los
fundentes sea igual a 1 (esta opción es adecuada para fritas y
otros minerales)
Elige la que más te convenga. Hay que considerar, sin embargo, que
el mismo material resultará con fórmulas moleculares y pesos moleculares
distintos, dependiendo de la opción que escojas, aunque ello NO afectará
para nada a los cálculos que realices posteriormente utilizando dichas
fórmulas y pesos moleculares.
Una vez escogida una opción, puedes volver a la pantalla anterior pulsando
la tecla A:
a - pantalla anterior
De esta manera, puedes efectuar el cálculo de las otras opciones sin
necesidad de volver a introducir en el programa todos los porcentajes.
Una vez efectuado el cálculo, puedes:
- grabar en un archivo en tu disco duro los resultados de
cada una de las tres opciones (tecla G).
- introducir los datos del nuevo material en la base de datos del
Programa, substituyendo uno de los materiales existentes, para que
el Programa de Estequiometria lo utilice para hacer todos los cálculos
(tecla B).
6
Intrucciones Específicas para el programa de cálculo
de la solubilidad en ácidos de los vidriados plúmbicos
Este programa clasifica los óxidos en dos grupos: los que aumentan la
solubilidad en ácidos de los vidriados plúmbicos (PbO, B2O3 y KNaO), y
los que la disminuyen (MgO, CaO, BaO, ZnO, Al2O3 y SiO2).
Con los moles de los óxidos introducidos en la fórmula, realiza las
siguientes operaciones:
X = mols PbO + mols B2O3 + mols KNaO
Y = mols MgO + mols CaO + mols BaO + mols ZnO + mols Al2O3 + mols SiO2
Z = X / Y
Si Z resulta mayor que 0.5 , el programa entiende que el vidriado "NO"
es adecuado para contener alimentos de consumo humano, aunque puede ser
un vidriado adecuado para decoración.
Si Z resulta igual o menor que 0.5, el programa entiende que el vidriado
"SI" es adecuado para contener alimentos de consumo humano.
De todas formas, aún considerando ésta fórmula matemática como muy fiable,
una vez cocido el vidriado es conveniente analizarlo.
El análisis con ácido ácido acético y yoduro potásico es rápido, fácil de
hacer, y aunque no nos dice el porcentaje de solubilidad, si que nos dice
si el vidriado es o no es soluble en ácidos, y podrá ser utilizado o no
para contener alimentos de consumo humano.
Piensa asimismo que el hecho de utilizar solo fritas plúmbicas y
alcalino-borácicas para fabricar vidriados no garantiza en absoluto que
consigas vidriados insolubles en ácidos; con esas fritas puedes fabricar
vidriados solubles en ácidos y vidriados insolubles en ácidos; dependerá
de su fórmula molecular; del mismo modo que con productos crudos de plomo
(minio, galena, litargirio, carbonato de plomo, etc.) puedes fabricar
vidriados solubles en ácidos o insolubles en ácidos.
7
Intrucciones específicas para el cálculo
de la temperatura de cocción
Este programa contiene dos sub-programas: uno para el cálculo de baja
temperatura de cocción y otro para el cálculo de alta temperatura.
Clasifica a los óxidos en función de dos factores: su capacidad de fusión
por si solos, y su capacidad para reaccionar con otros, rebajando o
aumentando la temperatura de cocción de la mezcla.
Por medio de una fórmula matemática, el programa predice la temperatura
de cocción de cada fórmula introducida por el usuario.
Es interesante resaltar que la temperatura obtenida por medio de éste
programa corresponde a la temperatura de cocción del vidriado, y no a la
temperatura de fusión, siendo ésta última 125º, 150º, o tal vez 200º C.
menor que la primera.
Asimismo hay que tener en cuenta que las mezclas de los óxidos que forman
los minerales no forman una ecuación lineal al relacionarlas con la
temperatura; por esto nos hemos visto obligados a despreciar principios
y finales de éstas ecuaciones, para no afectar la fiabilidad del resultado.
Dicho de otro modo, el sub-programa de alta temperatura perdería fiabilidad
al calcular mezclas por encima de 1330º C. o por debajo de 1170º C.
El sub-programa de baja temperatura perdería asimismo fiabilidad al
calcular mezclas por debajo de 750º C. o por encima de 1200º C.
En éstos casos, veremos en pantalla :
temperatura aprox : NO COMPUTABLE
- FIN -