tabla de frecuencias y espectros de absorción infrarroja

Tabla de frecuencias y eM'ééfiés' I W'M Vi "'''"4' '

de absorción infrarroja de comÍ

relacionados con la química del T. \ AZQl EZ-.MOKKNO y M.» T

Dres . e n (

INTRODUCCIÓN

En los núms. 175, 177 y 179 de esta Revista "Materiales de Construcción" se ha publicado un trabajo con el título "Aplicaciones prácticas de la espectroscopia de absorción infrarroja en el estudio de los crudos, del clinker y del cemento portland anhidro"; en él se decía textualmente que... "se dará, en forma de tablas las frecuencias y asignaciones correspondientes a los espectros IR tanto de los compuestos que se van estudiando como otros muchos que se consideran de interés. Asimismo se incluirán los respectivos espectros IR".

A causa de la extensión y de las propias características del anexo, se consideró oportuno el publicarlo separadamente, incluso bajo un título más explicativo.

TABLA DE FRECUENCIAS

En la Tabla que se adjunta se relacionan 66 compuestos que de una u otra forma tienen interés en la Química del Cemento. No es una relación exhaustiva, aunque pensamos que sí bastante completa.

Los valores de las frecuencias asignadas a los compuestos se obtienen a partir de :

— productos químicos R.A. (p. ejem. CaS04.2 H^O; gel de sílice);

— productos naturales (SiO^-cuarzo);

— productos sintetizados en este Laboratorio del lETcc.

En todos los casos se ha comprobado la pureza de los productos por técnicas distintas a IR, como son difracción de rayos X y análisis térmicos.

— Estudios bibliográficos; en estos casos se dan las referencias oportunas.

En el esquema de frecuencias se aplican unas notaciones que pensamos dan una idea rápida de la intensidad y la forma de las bandas de absorción. Asimismo se indica con dos guiones ( = ) uniendo símbolos, en aquellos casos en los que las bandas están muy próximas y parcialmente solapadas.

Se podrían hacer numerosas observaciones de interés a la Tabla de frecuencias. Por ejemplo:

M A T E R I A L E S DE C O N S T R U C C I Ó N N . " 182 - 1981 31 © Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

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— Hay compuestos hidratados con proporción variable de agua. La fórmula que se expresa es la más generalizada. Ej . : el 4 CaO.AlÔ-j.n HÔ, que se da con. 13 moles de agua puede aparecer al menos con 12 - 11 y 7 moles (11).

— Hay compuestos que se dan con una estequiometría definida y en realidad se pueden considerar como términos intermedios de disoluciones sólidas. Ej . : 6 CaO.2 AlÔ^. .FeÔ^ - 4CaO.Al203.Fe^03 y el 6 CaO.Al203.2 FeÔ., , que forman parte de la llamada "fase ferrítica del cemento portland".

— Según VOLANT (11) los aluminatos calcicos con su mayor grado de hidratación presentan, en general, una amplia región de absorción bastante intensa, sin bandas claramente aisladas, entre 1.100 y 850 cm"'.

— Hay compuestos que siendo prácticamente puros, se identifican con determinadas fases del cemento. Ej . : 3 CaO.SiOg , con "alita" y 2CaO.SiO^ , con belita. Se debe tener en cuenta que los espectros de esos compuestos difieren algo de sus respectivas fases.

Respecto a silicatos más o menos complejos del cemento es de interés el indicar que tienen como grupo fundamental el grupo SiO^ , constituido por un tetraedro que tiene el Si en el centro del mismo y 4 átomos de oxígeno en los vértices. La asignación de las bandas IR de los espectros se realiza conforme a los modos de vibración del grupo de simetría T^^ . Por ello, de los cuatro modos normales de vibración, v , y.¿, v^ y v, , son activos al IR ^:Í y "' 4 5 ^ê son triplemente degenerados; v^ es doblemente degenerado.

En los casos en los cuales la simetría de los tetraedros SiO^^ es más baja que la teórica correspondiente a T^,, las bandas debidas a las vibraciones degeneradas podrían aparecer separadas. Es decir, no en forma de una banda observable en el espectro sino con 2 ó 3 bandas según sean doble o triplemente degeneradas.

Según esto, la aparición de varias bandas corrrespondientes a v^, v^, ó v^ , en el espectro de, p. e j . : el 7-2 CaO.SiOg indicará una cierta falta de simetría de la molécula.

Además la forma ancha de las bandas indica en general, un cierto desorden estructural, que en el caso de alitas y de belitas dan información sobre su potencial hidraulicidad.

— En el caso particular de la tobermorita (CaO.SiO^.nHgO), como fase más importante del cemento hidratado, la banda más característica aparece generalmente ancha y entre valores que oscilan desde 920 cm"' hasta casi 1.000 cm"\ Esta variación es función de un menor o mayor grado de polimerización de los tetraedros SÍO4. Tanto la forma de la banda (más o menos ancha) como la frecuencia (miás alta o más baja) a la que aparece, da una interesante información sobre las características "ligantes", de resistencia, que confiere al cemento portland endurecido.

Se adjuntan al presente trabajo 41 espectros de compuestos de importancia en la química de los cementos. No se dan todos los que se relacionan en la tabla de frecuencias al considerar que además de venir indicada la bibliografía correspondiente, se han publicado en los artículos de Materiales de Construcción a los que hacemos referencia en la Introducción del presente trabajo.

32 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N." 182 - 1981

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B I B L I O G R A F Í A

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(5) BENSTED, J . y VARMA, S . P . : World Cement Technology, vol. 8, n." 1, pág. 1-6 (1977).

(6) BENSTED, J . y VARMA, S . P . : II Cemento, n." 1 (1976).

(7) BENSTED, J. y VARMA, S . P . : Cement Technology, pág. 112, mayo-junio (1973).

(8) BENSTED, J . y VARMA, S . P . : Sihcates Industriéis, v. 38, n.» 2 (1973).

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(17) TARTE, P . : Chimio Minerale. T. 1 p. 425 (1964).

F I G U R A S ^



4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200

CaO- -^

^hM Ca(COHLPortlandita

Mg 0,Periclasa

Mg(0H)2,Brucita(2)-

CaCQs, Calcita

Ca CO3, Aragonito

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Nag C03-10 HgO, Natrita

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S Kg Ca (003)2 >

I Nag SO4, Tenar dita

« KgS04,Arcanita —

Ca SO4, Anhidrita-Ca SOv 1/2 HgO, Yeso Hemihidrato

Ca 504- 2 HgO, Yeso Dihidrato

MggKg(30^)3,Langbeinita (1)

CagKg(S04)3,Langbeinita calcica —

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-«^ 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200

S Í M B O L O S UTILIZADOS'.•Muy fuerte OFuerte TMedia «Débil V Muy débil o "Hombro" ( )Banda ancha = Bandas solapadas mutuamente.



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MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N." 182 - 1981 35



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/S^CaOSiOjBelita-

/•2CaOSi02

a-2Ca0Si0,(9)-

a-2CaOSi02

K20-23CaOI2Si02——

/3CaOSi02 Wollastonita (14)

aCaOSiO, Seudowollastonita(14)-

3 CaO-2Si02 Rankinita (14)

CaO • SiOj n H2O Tobermorita (3)(4)

etCaOSiOjlHjO Xonotlita(l)(4) —

3CaO-2Si02Cal| Cuspidina04) —

Fe203(!6)(17)

2CaO-Fe203(16)(17)

6Ca0-2Af203Fe203(17) —

4CaO-At203-Fe203(15)(17)-

6Ca0At203-2Fe203 (15)07) •

2(2CaOSi02)CaF2 (13)

4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1900 1800 '700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200

ZÍZCaOSiOglCaSO^ (13)

ZÍZCaOSiOgJCaCOs Spurrita (5)

3CaO-AtgOj-Ca Ct lOHgO Sal de Friedel —

SCa^SiO -SCaSO^CaFg Fluor ellestadita03)

CaSiOj-CaCOj-CaSO^lSHgOTaumasitaíDíS)!

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4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200



z o

CO

cm

Fig. 1.—CaO.

Fig. 2.—Ca(OH)2 ; potlandita (con impurezas de CaCOs).

Fig. 3.—MgO; periclasa. Fig. 4.—CaMg(C03)2 ; dolomita (1).

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N.« 182 - 1981 37



Fig, 5.—Na2CO3.10 H2O; na t r i t a (1).

Pig. 6 .~BaC03 ; viterita.

Fig. 7.—CaNa2 (0002.5 H2O; Gaylusita.

38 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N." 182 - 1981



Fig. 8.-—K2Ca(C03)2.n H2O.

Fig. 9.—Na2S04 ; tenardi ta .

Fig. 10.—K2SO4 ; arcani ta .




Fig. IL—Mg2K;2(S04)3 ; langbeinita (I). Fig. 12.—Ca2K2(S04)3 ; langbeinita calcica.

o CO

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400 300

Fig. 13.—CaCAljOj

2 (/) < Q: I -

cm Fig. 14. -12 CaO.7 AI2O3.

400

Fig 1 5 . - 3 CaO.AlzOs.

40 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N.'* 182 - 1981



TRANSMISIÓN (%) TRANSMISIÓN (%) TRANSMISIÓN (%)

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Pig. 19.—AI2O3

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O

1.400 1.000 600 200

Pig. 2 0 . - 3 CaO.Al203.3 CaS04.32 H2O; ettrlngita.

cm

42

Fig. 21 . -3 (CaO.Al2(>5)X::JaS04.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N.*» 182 - 1981



Fig. 22.—SÍO2 ; cuarzo.

—I T 1 1 1 [-•

Fig. 23.—SÍO2 ; cristobalita.

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Pig. 24.—SÍO2.71 H2O; gel de sílice.




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Pig. 29.—p-CaO.Si02 ; woUastonita.

Pig. 30.—a-CaO.Si02; seudowollastonita.

Fig. 31.—3 CaO.2 SÍO2 ; rankini ta .




Pig. 32.—CaO.Si02.n H2O; tobermorita (4).

Pig. 3 3 . - 3 CaO.2 Si02.CaP2 ; cuspidina.

800 600 400

Fig. 34.—FeaO,. Cm

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Fig. 3 5 . - 6 CaO.2 Al203.Pe203.

46 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N.° 182 - 1981



Pig. 3 6 . - 6 CaO.Al20.2 Pe203.

Fig. 3 7 . - 2 (2 CaO.Si02).CaP2.

Pig. 3 8 . - 2 (2 CaO.Si02).CaS04

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N.- 182 - 1981 47



Pig. 3 9 . - 2 (2 CaO.Si02).CaC03 ; spurrita (5).

z o

4000 3600 3200 2800 2400 2000

Pig. 40.—3 CaO.Al2O3.CaCl2.lO H2O; Sal de Friedel.

Pig. 4i__3 Ca2Si04.3 CaS04.CaP2 ; fluorellestadita.

48 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN N."* 182 - 1981



http://CaO.Al2O3.CaCl2.lO

tabla de frecuencias y espectros de absorción infrarroja

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