Esmaltes

Básico, neutro, ácido








Átomo

El principio de todo está construido por átomos «no divisible» (unidad más pequeña - Demócrito - sin división)
En 1804 Dalton da cuenta de partes en el átomo (núcleo y periferia). Mostró que los átomos se unen entre si en proporciones definidas.
La unión de 2 átomos se llama molécula, esta unión se establece de forma eléctrica y es llamada enlace químico.
El núcleo cuenta con protones (carga positiva) y neutrones (sin carga), en tanto esta «periferia» se constituye por electrones (carga negativa), la que puede tener un máximo de siete niveles, los cuales contienen determinada cantidad de electrones dependiendo del átomo en cuestión.
Valencias son la cantidad de electrones que contienen las órbitas de cada átomo.


Tipos de enlaces

Los átomos tienen hasta siete órbitas, para completarse estos se quitan o comparten electrones con otros átomos. Los enlaces pueden ser de tres tipos.
1.       Enlace iónico: se gana o se pierde un electrón.
2.       Enlace covalente: se comparte un electrón. Este enlace es el más duro por ende hay que atacarlo con mayor temperatura para romperlo.
3.       Enlace metálico: se combinan como en un fluido, los electrones se mueven sin organización.
Los átomos se juntan formando moléculas, varias moléculas forman redes y las redes forman cuerpos.
El esmalte es una cubierta vítrea con características de líquido super-enfriado, la que se aplica sobre un cuerpo de arcilla.
Esta cubierta vítrea posee una red cristalina de tres dimensiones, la que es atacada con temperatura, así conseguimos dejar en estado líquido al vidrio. Una vez frío y  solidificado el vidrio posee una red cristalográfica distinta a la del comienzo no siendo ya regular, la que técnicamente se define como un líquido super-enfriado.

Su composición básica es:
1.       Sílice (Si): Es la base del vidrio, y la encontramos en el mineral cuarzo.
2.       Alúmina (Al2O3): Elemento que podemos encontrar en el caolín (Al2O3 2SiO2 2H2O), el que nos aporta la viscosidad necesaria para que el esmalte no se caiga de la pieza.
3.        Fundentes: Estos elementos (sodio, potasio, plomo, litio, bario, magnesio, cinc, calcio, bórax) permiten que nuestro esmalte funda a la temperatura deseada ya que nos permiten bajar el elevado punto de fusión de la sílice.
La sílice es la base del vidrio y del esmalte.
Sílice + temperatura = vidrio
Sílice + alúmina + temperatura = esmalte

R: En química cerámica la letra “R” representa a cualquier elemento de la tabla de Medeleiev.
La fórmula de un esmalte se puede representar así:
RO / RO2
R2O3
RO2
Óxidos básicos
óxidos neutros
óxidos ácidos


Se utiliza la letra “R” precisamente porque ningún elemento la posee.
Activo
Básico (RO / RO2)
Óxidos mono y divalente
Anfotérico
Neutro (R2O3)
Óxidos trivalentes
Pasivo
Ácido (RO2)
Óxidos tetra y pentavalentes
Li2O Litio (álcalis)
Na2O Sodio (álcalis)
K2O Potasio (álcalis)
MgO Magnesio (alcalino terreo)
CaO Calcio (alcalino terreo)
BaO Bario (alcalino terreo)
SrO Estroncio (alcalino terreo)
ZnO Cinc
PbO Plomo (metal pesado)
Al2O3 Alúmina
B2O3 Óxido bórico

SiO2 Sílice



1. Grupo Básico

Son integrantes el plomo, calcio, cinc, bario, magnesio, estroncio, sodio, potasio y litio estos tres últimos considerados álcalis.
Todos son combinables con la sílice (grupo ácido), junto a la cual forman los esmaltes.
El plomo es el único que puede integrar el solo todo el grupo básico, pero es recomendable acompañarlo siempre de otros óxidos básicos.
Todo el grupo se puede dividir en dos:
·          fundentes blandos o enérgicos sodio, potasio y plomo.
·          fundentes duros calcio, magnesio, bario, cinc, litio, estroncio.
Un óxido básico más un óxido ácido ya pueden formar un esmalte.
Se necesita también de los óxidos neutros o anfotéricos (Se dice de las moléculas que pueden reaccionar como ácido o como base).
El grupo básico se compone de los siguientes elementos:
1.1 Plomo
1.2 Calcio
1.3 Sodio (álcalis)
1.4 Potasio (álcalis)
1.5 Litio (álcalis)
1.6 Cinc
1.7 Bario
1.8 Magnesio
1.9 Estroncio

Nombre
Plomo
Símbolo
Pb
Número
82
Serie química
Metal del bloque p
Grupo
14
Período
6
Bloque
p
Densidad
11.340 k/m3
Dureza Mohs
1,5
Punto de fusión
327ºC
Punto de ebullición
1749ºC

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Óxido de plomo amarillo
(litargirio)
PbO
223
835°C
insoluble
Óxido de plomo rojo
(minio)
Pb3O4
685,6
850°C
insoluble
Carbonato de plomo básico
2PbCO3.Pb(OH)2
775,6
descp. 350°C
insoluble
Carbonato de plomo
(cerusita natural)
PbCO3
267,2
descp. 350°C
descp. 350°C
Cromato de plomo
PbCrO4
323,2
844°C
soluble en agua caliente
Galena
PbS
239,3
descp. 1200°C
insoluble

Color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate.
Es flexible, inelástico.
Es relativamente resistente al ataque de los ácidos sulfúrico y clorhídrico. Pero se disuelve con lentitud en ácido nítrico.
Elemento metálico y muy tóxico en polvo y vapores o sus compuestos.
Es insoluble en agua, por ende no descompensa a los esmaltes crudos.
Vitrifica con facilidad junto a la sílice, formando esmaltes transparentes, brillantes y sin turbiedad.
Es el único óxido básico que se puede utilizar solo formando el 1 de fundente. De todos modos se recomienda siempre utilizarlo en compañía de otros óxidos básicos. Siempre en compañía de sílice.
Por sobre los 1200°C se volatiliza y deja de ser parte constitutiva del esmalte por ende la cantidad de plomo se reduce mucho o talmente, lo que implica que la cantidad a solubilizar será escasa o inexistente bajando su toxicidad mucho, pudiendo ser incluso atóxico.
No es apto para esmaltes de alta temperatura.
Favorece el desarrollo de texturas, opacificaciones, maticidades y colores, todo en baja temperatura.
Cualquier elemento que baje la solubilidad del plomo redundará en una disminución de la toxicidad de este, pudiendo llegar incluso a niveles aceptables para esmaltes de vajilla. Dentro de este grupo se encuentran:
·          calcio
·          sílice
Ejemplo 1: +Pb v/s –Si = < T° fusión = + tóxico (esmalte de mucho plomo con poca sílice quemado a baja temperatura es más tóxico que el ejemplo 2)
Ejemplo 2: -Pb v/s +Si = > T° fusión = - tóxico
Las atmósferas reductoras agrisan los esmaltes que contienen plomo, no así las atmósferas oxidantes.
En baja temperatura los esmaltes se dividen en grupo plúmbico y grupo alcalino, diferenciándose principalmente por las texturas y colores resultantes. A continuación se presenta un ejemplo que compara óxido de cobre y óxido de antimonio:
Óxido colorante
Plúmbico
Alcalino
Óxido de cobre
verde intenso
turquesa
Óxido de antimonio
amarillo intenso
blancos opacos

Se utiliza crudo o fritado.
Desde el año 2000 a.c. que se utiliza el plomo crudo.
No se debe nunca sopletear (aplicación de pistola y compresor) un esmalte crudo de plomo por su elevada toxicidad.
Al estar fritado el plomo o el esmalte que lo contiene se reduce la posibilidad de intoxicación al aplicarlo.
Durante la cocción el plomo se combina con la sílice formando silicatos de plomo como “ortosilicato”, “monosilicato”, “bisilicato”.
El óxido de plomo es un “conformador” de la red cristalográfica del esmalte, donde también existen “formadores” y “modificadores”.
Los compuestos de plomo utilizados con fines cerámicos son:
·          minio
·          litargirio
·          carbonato de plomo
·          galena
·          cloruro de plomo
·          nitrato de plomo
·          sulfato de plomo
·          fritas plúmbicas
De estos los más utilizados son los detallados al comienzo de este punto.

1.1.1                    Minio

De fórmula Pb3O4 es llamado plomo rojo, tetróxido triplúmbico o azarcón.
Su nombre vulgar proviene del nombre latín minium indicando que proviene del Río Miño en el norte de España donde fue extraído para la minería por primera vez.
Es el óxido más usado para incorporar plomo.
Químicamente el minio es Plomo en su forma de tetróxido, Pb3O4, ó 2PbO.PbO2.
No se sedimenta.
Es fácil de adquirir.
De calidad constante.
Es pesado y el viento no lo arrastra con facilidad.
Su fuerte color naranja lo hace fácilmente identificable.
Si contiene impurezas de azufre tiende a burbujear en el esmalte.
Las calidades superiores de este material son de color anaranjado rojizo mientras que las de calidades inferiores se tornan amarillentas.

1.1.2                    Litargirio

De fórmula PbO.
Usado principalmente para componer fritas.
Color amarillo claro.
Funde a los 835°C y a los 880°C según el tipo de variedad comercial.
La variedad impura se acompaña de sulfatos, motivo por el cual no se debe ocupar.

1.1.3                    Carbonato de plomo

Se presenta de dos formas, una hidratada 2PbCO3.Pb(OH)2 y otra anhidra PbCO3
De color blanco, se vuela fácilmente con el viento.
Se descompone a los 350°C pasando a litargirio.
Favorece la suspensión del esmalte, es flotativo.
También se le llama “plomo blanco”, “albayalde”, “cerusa”, “cerusita” o “hidrocerusita”.

1.1.4                    Galena

Es un sulfuro de plomo mineral PbS.
Contiene aproximadamente 86,6% de plomo y 14,6% de azufre.
De color gris con brillo metálico.
Se funde fácilmente al soplete.
Se disuelve en ácido nítrico liberando azufre y en ácido clorhídrico caliente.
El azufre contenido se elimina mediante una quema lenta y con buena ventilación.
No se recomienda su uso en horno eléctrico ni en esmaltes que persigan quedar sin ninguna imperfección.
El azufre se libera en compañía del óxido (trióxido o dióxido de azufre).

1.1.5                    Cloruro de plomo

PbCl2
Es un precipitado blanco.
Debe existir buena ventilación alrededor del horno ya que el cloro irrita la mucosa.
Es este veneno el que se forma en el estómago al disolverse el plomo en el ácido clorhídrico de los jugos gástricos.

1.1.6                    Nitrato de plomo

Pb(NO3)
Sal soluble utilizada para crear el amarillo de Nápoles.
El compuesto químico nitrato de plomo (II) es una sal inorgánica de plomo y de ácido nítrico. Es un cristal incoloro o un polvo blanco, y un oxidante muy estable y fuerte. Al contrario que otras sales de plomo (II), es soluble en agua. Su uso principal, desde la Edad Media (con el nombre de plumb dulcis) ha sido como materia prima en la producción de numerosos pigmentos. El nitrato de plomo (II) es tóxico y probablemente cancerígeno. Por tanto, debe ser manipulado y almacenado con las condiciones apropiadas de seguridad.

1.1.7                    Sulfuro de plomo

Combinación de azufre con plomo.
Muchos sulfuros son significativamente tóxicos por inhalación o ingestión, especialmente si el ión metálico es tóxico.
El sulfuro de plomo es una sustancia oscura, insoluble en agua y ácidos débiles que se forma fácilmente a partir de otras sales de plomo y sulfuros.
El sulfuro de plomo también forma parte en la formulación de algunos esmaltes cerámicos. En el horno se convierte en óxido de plomo que forma parte en la capa vítrea que recubre la pieza cerámica. Ya que, en presencia de ácidos y algunos otros compuestos, éstos pueden extraer el plomo. Estas formulaciones se sustituyen actualmente por otras menos tóxicas.

1.1.8                    Fritas plúmbicas

Cualquiera de los compuestos que contengan Pb utilizados en cerámica que ha sido fritado, es decir fundido y molido, idealmente solo o con un porcentaje superior al resto de los ingredientes de dicha frita, los que pueden acompañar al plomo fritado para conferirle determinadas características.

Nombre
Calcio
Símbolo
Ca
Número
82
Serie química
Metal alcalinoterreo
Grupo
2 (2ª)
Período
4
Bloque
s
Densidad
1.550 k/m3
Dureza Mohs
1,75
Punto de fusión
1115 K
Punto de ebullición
1800 K

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Óxido de calcio
CaO
56,1
2570°C
insoluble
Carbonato de calcio
CaCO3
100
Descp. A 890°C a óxido
insoluble
Carbonato de calcio calcinado
(ver CaO)



Dolomita
CaCO3.MgCO3
184,3
descp. 800°C
descp. 350°C
Fosfato tricalcico o ceniza de hueso
Ca3(PO4)2
310,2
1670°C
Descp. en agua caliente
Espato fluor
CaF2
78
1360°C
insoluble

El calcio es un metal alcalinotérreo blando, maleable y dúctil que arde con llama roja formando óxido de calcio y nitruro.
Las superficies recientes son de color blanco plateado pero palidecen rápidamente tornándose levemente amarillentas expuestas al aire y en última instancia grises o blancas por la formación del hidróxido al reaccionar con la humedad ambiental.
Reacciona violentamente con el agua para formar el hidróxido Ca(OH)2 desprendiendo hidrógeno.
De gran uso e importancia en el uso de esmaltes y pastas.
Alta refractariedad CaO, funde a los 2570º C.
Se obtiene óxido de calcio (CaO) por calcinación del carbonato de calcio (CaCO3) a 1100ºC, se debe guardar muy bien ya que este óxido es igroscópico (absorve humedad ambiental).
No se usa puro como óxido CaO, sino que a través de carbonatos.
Es el quinto elemento en abundancia en la corteza terrestre (3,6% en peso) pero no se encuentra en estado nativo sino formando compuestos como:
Carbonatos cálcicos
1.2.1 mármol
1.2.2 calcita
1.2.3 caliza
1.2.4 dolomita (también incorpora magnesio)
Sulfatos cálcicos (a partir de los cuales se obtienen la cal viva, la escayola, el cemento, etc.)
1.2.5 yeso
1.2.6 alabastro
Boratos cálcicos
1.2.7 colemanita
1.2.8 apatito
Fosfato cálcico
1.2.9 Ceniza de huesos
Otros minerales que lo contienen son
1.2.10 Fluoruro de calcio (espato fluor)
1.2.11 Granito (silicato)
1.2.12 Wollastonita.
1.2.13 Anortita.
1.2.14 Aragonita
1.2.15 Feldespato sódico cálcico (oligoclasa).

En esmaltes
Considerado como fundente duro en uso para esmaltes, se intensifica su poder fundente por sobre los 1100ºC, pudiendo considerarse fundente enérgico sobre los 1200ºC. Por sobre un 10% de inclusión en esmaltes su poder fundente disminuye.
En temperaturas bajas su incorporación es reducida (0,10 mol) y su principal uso es insolubilizar al plomo para así bajar la toxicidad de este último.
Sobre 1200ºC incluido en cantidades reducidas ayuda a fundir al feldespato.
Sobre el 18% el carbonato de calcio hace burbujear los esmaltes, esto es evitado con la calcinación previa de este (para eliminar el carbón), debiéndose recalcular la formula ya que el peso molecular se reduce casi a la mitad.
Al usarse en porcentajes altos, forma micro cristales que ayudan a potenciar la opacificación.
En cristalizaciones promueve el desarrollo de grandes cristales (con mantención de temperatura en el enfriamiento).
Favorece la formación de la capa intermedia entre pasta y esmalte.
Tiene elevado coeficiente de dilatación (algo mayor que el Pb y muy inferior a los álcalis).
Eleva la resistencia de los esmalte al ataques de ácidos.
No da buena resistencia mecánica.
Aclara al óxido de hierro, al plomo y los amarillos de antimonio.
Intensifica los colores naranjas de cromo y plomo, también favorece los rojos de cromo y plomo con estaño.
Facilita la reducción del hierro para celadones.

En pastas
En pastas se incorpora como carbonato de calcio o como dolomita entre 10% a 20% de fuerte poder fundente, se reducirá su porcentaje de inclusión a medida que la temperatura de quema sea mayor.
Promueve la vitrificación de pastas desde los 950ºC en compañía de feldespato y talco.
En gres y porcelana su uso debe restringirse o ser muy cuidado ya que reduce el intervalo de madurez de dichas pastas.
El cloruro de calcio de fórmula CaCl2, es una sal soluble de poderosa acción floculante en pastas barbotinas y esmaltes se usa en cantidad reducida (0,25%).
El calcio favorece la formación de la capa intermedia entre pasta y esmalte.
Las pastas calcáreas no resisten el choque térmico, por lo que no se usan en Rakú, planchas de hornos y piezas que deban someterse a choque térmico.
Tampoco se usará en pastas sometidas a humedad durante su vida útil ya que la igroscopía no se pierde pos quema, con lo cual se hincha la pasta y se desajusta del esmalte.
Reemplazado por talco la igroscopía desaparece.

Carbonato de calcio
El carbonato de calcio se expende en formato natural y artificial:
·          El natural se extrae de la calcita o rocas calizas llamado carbonato de calcio pesado.
·          El artificial, más puro obtenido químicamente se llama carbonato de calcio liviano, no contiene impurezas de hierro y sus partículas finas opacifícan más que el natural.
El ácido clorhídrico disuelve totalmente al CaCo3.
CaCo3 burbujea intensamente frente a cualquier tipo de ácido.
No es soluble en agua.
Al ser calcinado desprende anhídrido carbónico desde los 700ºC hasta los 1100ºC después se transforma en óxido.
La pérdida de CO2 durante la calcinación debe ser lenta para evitar las grietas en la pasta.
Los iones de calcio soluble espesan y floculan las pastas de colada, especialmente el sulfato de calcio (yeso) que además impide la defloculación.
Los principales materiales que contienen carbonato de calcio son:
·          mármol
·          calcita
·          caliza
·          dolomita (también incorpora magnesio)

1.2.1                    Mármol

Se denomina mármol a un tipo de roca compacta formada a partir de rocas calizas que, sometidas a elevadas temperaturas y presiones, alcanzan un alto grado de cristalización. El componente básico del mármol es el carbonato cálcico, cuyo contenido supera el 90%; los demás componentes son considerados impurezas, siendo estas las que nos dan gran variedad de colores en los mármoles, y definen su características físicas. Tras un proceso de pulido por abrasión el mármol alcanza alto nivel de brillo natural, es decir sin ceras ni componentes químicos. El mármol se utiliza principalmente en la construcción, decoración y escultura. A veces es translúcido, de diferentes colores, entre los que más frecuentemente se encuentran son: el blanco, marrón, rojo, verde, negro, gris, azul, amarillo, y que puede aparecer de coloración uniforme, jaspeado (a salpicaduras), veteado (tramado de líneas) y diversas configuraciones o mezclas ente ellas.
Con frecuencia otros minerales aparecen juntos a la calcita formando el mármol, como el grafito, clorita, talco, mica, cuarzo, pirita y algunas piedras preciosas como el corindón, granate, zirconita, etc.
Ateniéndose al concepto mineralógico, (no al artesanal) sólo se consideran mármoles a los agregados granoso-vítreos, formadas básicamente por carbonato de calcio y con trazas más o menos significativas de carbonato magnésico (mármol dolomítico).
En la naturaleza, el mármol, se encuentra en aglomerados irregulares en el seno de la roca cristalina primitiva, (donde forma yacimientos irregulares que con frecuencia resultan ser filones ) y menos frecuentemente formando estratos (en capas)

1.2.2                    Calcita

Fórmula química
CaCO3
Clase
Carbonatos
Grupo
de la calcita
Etimología
Del latín Calx. Nombre derivado del griego y alusivo al hecho de que cuando el mineral se calienta se convierte en polvo.
Color
Incolora transparente (Espato de Islandia) o blancas, si bien algunas impurezas le dan coloraciones rojas, amarillentas, verdes, moradas, etc.
Raya
Blanca.
Brillo
Vítreo.
Dureza
3
Densidad
2.710 g/cm3
Química
Contiene el 56,03% de CaO y el 43,97% de CO2. El Ca puede estar sustituido por Mn, Fe y en menor medida Sr, Co, Zn, Ba y Pb.

Generalmente la calcita se encuentra en las rocas sedimentarias llamadas caliza. La calcita también se puede encontrar en el mármol, una roca metamórfica que se forma cuando la caliza está sujeta a intenso calor y presión.
Los minerales de calcita tienen tres planos de hendidura. Esto le da a los cristales minerales de calcita una perfecta forma de romboedro.
La forma favorita y más común para identificar a la calcita y aragonita es mediante la prueba ácida. Cuando se pone una gota de ácido hidroclórico o de vinagre sobre cualquiera de las dos, burbujeará y espumará en reacción, y conllevará a que la calcita se descomponga, creando burbujas de gas de dióxido de carbono.
Algunas veces, rocas formadas básicamente de calcita se disuelven durante cientos de años bajo la acidez de aguas subterráneas. Las estalactitas y las estalagmitas se forman en cuevas en donde la calcita proviene del agua subterránea
La calcita es una forma cristalina, junto con la aragonita, del carbonato cálcico o caliza. Es mucho más estable y menos soluble al agua que la aragonita.
Forma de presentarse: En cristales de buen tamaño, en dos hábitos principalmente:
1. En escalenoedros muy agudos (dientes de Perro).
2. En escalenoedros muy obtusos coronando las bases de los prismas trigonales (cabeza de clavo).

Sus orígenes pueden ser sedimentario en cuencas marinas y continentales, ortomagmático asociado con rocas alcalinas, hidrotermal con fluorita o metamórfico formando mármoles.
Se emplea para cementos, materiales cerámicos, obtención de la cal, fabricación de cemento Portland, en industria química, como fundente en menas metálicas, el Espato de Islandia en industria óptica etc. Los mármoles como roca ornamental.
Reacción fuerte con ácido clorhídrico.
La llamada agua dura, es un agua encontrada en regiones ricas en calcita y contiene una alta concentración de calcio. Si esta concentración es muy elevada, el agua no hace espuma en contacto con el jabón

1.2.3                    Caliza

Roca porosa de origen químico, formada mineralógicamente por carbonatos, principalmente carbonato de pico. Cuando tiene alta proporción de carbonatos de magnesio se le conoce como dolomita. Petrográficamente tiene tres tipos de componentes: granos, matriz y cemento.
Es una roca muy importante como reservorio de petróleo, dada su gran porosidad. Tiene una gran resistencia a la meteorización, eso ha permitido que muchas esculturas y edificios de la antigüedad tallados en dichas rocas hayan llegado hasta nosotros. Sin embargo, la acción del agua de lluvia y los ríos provoca la disolución de la caliza, creando un tipo de meteorización característica denominada kárstica.
La roca caliza es un componente importante del cemento gris usado en las construcciones modernas y también puede ser usada como componente principal, junto con áridos, para fabricar el antiguo mortero de cal, pasta grasa para creación de estucos o lechadas para "enjalbegar" (pintar) superficies, así como otros muchos usos por ejemplo en industria farmacéutica o peletera.

1.2.4                    Dolomita

Fórmula química
CaMg(CO3)2
Clase
Carbonatos
Grupo
de la dolomita
Etimología
En honor del mineralogista francés Deodat Dolomien
Color
Blanco grisáceo.
Raya
Blanco
Brillo
Vítreo algo perlado.
Dureza
3.5 a 4
Densidad
2.86 a 3.10 g/cm3
Química
Contiene el 30.41% de CaO, 21.86% de MgO y el 47.73% de CO2. La
sustitución del Mg por Fe es frecuente e ilimitada, llegándose al término Ferrodolomita - CaFe(CO3)2.


Nombre
Sodio
Símbolo
Na
Número
11
Serie química
Metales alcalinos
Grupo
1
Período
3
Bloque
s
Densidad
968 Kg / m3
Dureza Mohs
0,5
Punto de fusión
97,8ºC
Punto de ebullición
892ºC

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Feldespato sódico
Na2O.Al2O3.6SiO2
524,5
+1200°C
insoluble
Carbonato de sodio común (hidratado)
NaCO3.10H2O
286
Descp.
soluble
Carbonato de sodio anhidro (soda solvay)
Na2CO3
106
851°C
Soluble
Óxido de sodio
Na2O
61,99
Subl. 1275°C
No se usa solo
Nitrato de sodio
NaNO3
85
308°C
soluble
Borato de sodio común o borax hidratado
Na2O.2B2O3.10H2O
381,2
-100°C
soluble
Borax anhidro o borato desoído puro
Na2O.2B2O3
201,2
741°C
soluble

Es un metal alcalino blando, untuoso, de color plateado muy abundante en la naturaleza. Es muy reactivo, arde con llama amarilla, se oxida en el aire y reacciona violentamente con el agua.
Al igual que otros metales alcalinos el sodio es un metal blando, ligero y de color plateado. El sodio flota en el agua descomponiéndola, desprendiendo hidrógeno y formando un hidróxido.
En la Europa medieval se empleaba como remedio para las jaquecas un compuesto de sodio denominado sodanum. El símbolo del sodio (Na), proviene de natrón (o natrium, del griego nítron) nombre que recibía antiguamente el carbonato sódico.
El compuesto más abundante de sodio es el cloruro sódico o sal común, aunque también se encuentra presente en diversos minerales como anfíboles, trona, halita, zeolitas, etc.
En forma metálica el sodio es explosivo en agua y en muchos otros elementos. El metal debe manipularse siempre cuidadosamente y almacenarse en atmósfera inerte evitando el contacto con el agua y otras sustancias con las que el sodio reacciona.
No se usa solo, siempre en compuestos naturales o artificiales.
Se utiliza en esmaltes cerámicos el óxido de sodio Na2O, incorporado mediante los siguientes materiales solubles e insolubles.
Formatos solubles:
·          carbonato de sodio (soda solvay)
·          nitrato de sodio
·          cloruro de sodio
·          borato de sodio (bórax)
·          soda cáustica
·          sulfato de sodio
Minerales insolubles:
·          feldespato sódico (incluye alúmina y sílice)
·          criollita
·          algunos feldespatoides
Conforma el grupo de álcalis junto al potasio y al litio.
Fundente de pastas incluido como feldespato sódico o sódico potásico sobre los 1100ºC.
Favorece la actividad fundente de otros materiales como el carbonato de calcio, talco y dolomita.
Incluido como feldespato no dilata a las pastas pero sí a los esmaltes.
El feldespato sódico es el principal fundente para gres y porcelana (alta temperatura).
Además del feldespato sólo el carbonato de sodio y algunos feldespatoides con sodio (nefelina-sienita, cornisa stone) se utilizan en pastas cerámicas.
El carbonato de sodio es utilizado para deflocular barbotinas.
El óxido de sodio porta carga eléctrica motivo por el cual es usado en materiales conductores de electricidad y por este mismo motivo no debe utilizarse materiales que contengan sodio en materiales aislantes.
Los esmaltes constituidos por materiales solubles en agua (bórax y soda solvay) deberían fritarse.
El óxido de sodio ya actúa desde los 850ºC.
Este óxido forma vidrios muy blancos, brillantes y transparentes con propensión al cuarteo.
Es el óxido con mayor dilatación térmica seguido por el potasio.
Su porcentaje de inclusión en esmalte disminuye a medida que la temperatura de quema se incrementa.
Por sobre los 1200ºC se volatiliza.
Se sublima a los 1275ºC.
El color turquesa se consigue con gran inclusión de carbonato de sodio más óxido de cobre (3 a 4%) y se puede acompañar por otros alcalinos como litio y potasio.
El turquesa egipcio se logra con carbonato de sodio, sílice y óxido de cobre.
Los esmaltes de sodio y todos aquellos muy alcalinos no tienen buena resistencia mecánica, ni resistencia a la abrasión, rayado ni impacto, además tienen baja resistencia química (ácidos y agentes atmosféricos).
Lo anterior se puede contrarrestar incluyendo calcio, bario, alúmina y toda la sílice que se pueda a fin de estabilizarlo.
Esmaltes excepcionalmente alcalinos  pueden presentar el defecto de “espuma”, son cientos de micro burbujas en la superficie del esmalte que se rompen con muy poca presión, se producen por deficiencia de cuarzo en la composición.
El óxido de sodio favorece la formación de cristales.
La soda solvay o carbonato de sodio anhidro además del silicato de sodio son los mejores y más usados defloculantes de barbotinas ambos se usan en porcentajes muy reducidos menos del 1% y tienen como defecto arruinar los moldes de yeso usados para colada, esto se puede contrarrestar en algo si los moldes se secan cerrados, así los cristales producidos por el sodio solo crecerán en el exterior del molde.
El carbonato de sodio mejora el trabajo con pastas para presado y mejora su resistencia en crudo seco.
Este carbonato en aplicaciones del 1% intensifica el rojo de las pastas.
La formula anhidra de este carbonato es Na2CO3, es muy soluble en agua y funde a los 850ºC.
Es un polvo blanco que debe guardarse muy bien de la humedad ambiental ya que es higroscópico.
Al absorber humedad ambiental se transforma en bicarbonato de sodio CO3NaH, es menos alcalino ya que pierde un átomo de Na
El carbonato de sodio natural o hidratado tiene 10 moléculas de agua de cristalización (decahidrato) Na2 CO3 10H2O, este no se usa en cerámica ya que la gran cantidad de agua puede ampollar los esmaltes.
Por calcinación lenta se puede deshidratar hasta dejar solo una molécula de agua NaCO3H2O
El uso de sal común o cloruro de sodio ClNa en floculación de esmaltes da excelente resultados, además se utiliza en “esmaltes a la sal”.
El nitrato de sodio NaNO3 llamado “nitrato de Chile” o “caliche” funde a 308ºC, es de alto precio, sus principal yacimiento esta en Chile, usado en joyería, esmaltes de muy baja temperatura y en esmaltes fritados con plomo antimonio para evitar el agrisado de estos al reducir ya que el caliche es fuertemente oxidante.
El nitrito de sodio NaNO2 se usa en ocasiones para purificar el óxido de cobalto que se utiliza en pigmentos colorantes.
Sulfato de sodio Na2SO4, sal anhidra una vez procesada proveniente del mineral “mirabilita” que se encuentra fuertemente hidratado Na2SO410H2O. También llamada “sal de Glauber”, muy soluble en agua, gran floculante de pastas y suspensiones, funde a 860ºC no es apta para esmaltes por el azufre que contiene (ampolla).


Nombre
Potasio
Símbolo
K
Número
19
Serie química
Metales alcalinos
Grupo
1
Período
4
Bloque
s
Densidad
856 k/m3
Dureza Mohs
0,4
Punto de fusión
336 k
Punto de ebullición
1032 k

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Feldespato potásico
K2O.Al2O3.6SiO2
556,8
+1230°C
insoluble
Carbonato de potasio
K2CO3
138,2
891°C
soluble
Óxido de potasio
K2O
94,19
No se usa solo sino sus compuestos
No se usa solo sino sus compuestos
Bicromato de potasio
K2Cr2O7
294,2
398°C
soluble
Nitrato de potasio
KNO3
101
333°C
soluble

Junto al sodio y litio forman el grupo de los álcalis.
De uso en pastas y esmaltes mediante minerales y compuestos que le contienen.
En pastas de alta temperatura sobre 1200ºC y eléctrica se introduce mediante feldespato potásico.
Tiene menor conductividad eléctrica que los feldespatos sódicos.
El feldespato potásico funde más lento que el feldespato sódico, motivo por el cual es preferido en pastas de porcelana.
El óxido de potasio y sus compuestos solubles actúan como defloculantes en barbotinas y suspensiones de esmaltes con menor intensidad que los de sodio, por ende se debe añadir un porcentaje mayor de potasio para equiparar la defloculación mediante sodio.
Forma insoluble:
·          feldespato de potasio.
Forma solubles:
·          carbonato de potasio K2CO3
·          nitrato de potasio KNO3.
Eleva mucho la dilatación térmica de los esmaltes, provocando cuarteos.
Da más resistencia y refractariedad que el sodio a los esmaltes
Suele enfriar los colores, provocando un tono azul o violeta.
Al soplete provoca una llama azul violeta.
Es higroscópico.
El potasio se licua rápidamente al estar en contacto con el aire.
Suele ser llamado en inglés “peral ash”.
Al incorporarse mediante el nitrato de potasio KNO3 llamado también “salitre” o “nitro” funde a los 333ºC, usándose principalmente en joyería y esmaltes de muy baja temperatura.
El nitrito de potasio KNO2 es usado para estabilizar algunos esmaltes blancos de titanio.
Hidróxido de potasio KOH llamado “potasa caustica”  es un poderoso defloculante de barbotinas y esmaltes.
La ortoclasa o feldespato potásico clásico es de color rosado y se le llama también “ortosa”.
Debido a su insolubilidad es muy difícil obtener el metal puro a partir de sus minerales. Aun así, en antiguos lechos marinos y de lagos existen grandes depósitos de minerales de potasio:
·          carnalita
·          langbeinita
·          polihalita
·          silvina
El potasio, del latín científico potassium, y éste del neerlandés pottasche, ceniza de pote, nombre con que lo bautizó Humphry Davy al descubrirlo en 1807, fue el primer elemento metálico aislado por electrólisis, en su caso del hidróxido de potasio (KOH), compuesto de cuyo nombre latino, Kalĭum, proviene el símbolo químico del potasio.

1.4.1                    Carnalita

(KMgCl3·6H2O, cloruro de magnesio y de potasio hidratado) de Cardona. La carnalita cristaliza en sistema rómbico y tiene dureza 2,5, la misma que la uña. Normalmente se presenta en forma granular. Puede ser incolora, rosada o de color rojo carne, con un brillo vítreo graso. La carnalita se disuelve incluso en la humedad del aire. Su gusto es salado, picante por el potasio y amargo por el magnesio. En la secuencia de la formación Cardona, la carnalita se encuentra más arriba que la silvita y, por tanto, es el primer mineral de potasio que aparece, aunque su presencia es poco constante.

1.4.2                     Langbeinita

Fórmula química

Clase

Grupo

Etimología

Color
Violeta, incoloro, gris, verduzco, amarillento.
Raya
Blanco.
Brillo
Vítreo. Opaca.
Dureza
3,5 a 4
Densidad
2,83 g/cm3
Química


1.4.3                     Polihalita

K2Ca2Mg(SO4)4·2H2O
Del griego polys (muchos) y hals (sal), en alusión a los muchos cationes que contiene la fórmula.
Raya de color blanco.
Brillo vítreo.
Color incoloro, gris, rosa, blanco, blanco gris.
Dureza 2½ a 3½.
Densidad 2,77 g/cm3.
Mineral existente en grandes cantidades en la denominada región de la polihalita, situado en los yacimientos de sales potásicas del norte de Alemania y de los Alpes. Solo se explota raramente, ya que contenido de potasio es escaso (16 por 100).

1.4.4                    Silvita o silvina

 (KCl, cloruro de potasio) de Súria. Igual como la halita, la silvita cristaliza en el sistema cúbico o regular y tiene dureza 2. Los cristales de silvita, incoloros cuando no contienen impurezas, presentan normalmente en el Bages tonos de color más o menos rojos, debido a la presencia de óxidos de hierro. La silvita se reconoce por el gusto salado picante, más o menos amargo en relación directa con la cantidad de carnalita (cloruro de magnesio y potasio hidratado) que contenga la muestra probada.
Normalmente la silvita se encuentra en láminas de centimétricas que alternan con otras láminas parecidas de halita, formando la roca denominada sivinita. El término potasa se refiere a cualquier roca sedimentaria que contenga minerales ricos en potasio. En la foto, el mineral tal y como sale del interior de la mina; una masa de cristales menudos de silvita, de color naranja, atravesada por una franja de cristales incoloros de halita.

Nombre
Litio
Símbolo
Li
Número
3
Serie química
Metales alcalinos
Grupo
1
Período
2
Bloque
s
Densidad
535 k/m3
Dureza Mohs
0,6
Punto de fusión
453 k
Punto de ebullición
1615 k

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Carbonato de litio
LiCO3
73,89
650°C
Débilmente soluble
Óxido de litio
LiO
29,88
-1700°C
Débilmente soluble
Espodumeno
Li2O.Al2O3.4SiO2
94,19
+1300°C
Insoluble

En cerámica se usa el óxido de litio LiO2 incorporado mediante el carbonato de litio.
Es un óxido básico y alcalino.
Permite incluir en los esmaltes álcalis de manera casi insoluble.
Acrecienta el intervalo de fusión de los esmaltes.
Como fundente es más duro que el sodio y el potasio.
Rebaja la dilatación térmica (disminuyendo las cuarteadoras) cuando reemplaza a los demás álcalis.
Evita los escurrimientos.
Da buena transparencia, fluidez y elasticidad a la capa del esmalte.
Es bueno para obtener esmaltes con cristalizaciones en alta temperatura.
Aumenta la resistencia mecánica de los esmaltes a los agentes atmosféricos.
Adiciones de óxido de litio de 0,5% a 3% hacen descender notablemente la temperatura de fusión de un esmalte duro sin afectar negativamente sus otras propiedades.
Los iones de litio poseen una gran difusión en el seno del esmalte crudo, no fritado, favoreciendo la homogeneidad de los procesos térmicos.
El óxido de litio no se usa puro en esmaltes ya que es bastante soluble en agua.
Es muy refractario ya que funde a los 1700ºC.
En pastas el carbonato de litio actúa como defloculante inorgánico sin la exigencia de exactitud en el % de inclusión que exigen otros defloculantes.
Los compuestos de litio aplicados en pasta de porcelana reduce la temperatura de cocción hasta 50ºC aun incluidos en pequeños porcentajes, reemplazando el feldespato por espodumeno, lepidolita o petalita. Rebajando el coeficiente de expansión térmica y mejorando el grado de vitrificación y resistencia a los ácidos.
Es posible fabricar porcelanas y lozas con coeficientes de dilatación casi nulos, lo que permite exponer en reiteradas ocasiones a dichas piezas a choques térmicos.
Pruébese para media temperatura:
·          Carbonato de litio 20%
·          Caolín puro 44%
·          Cuarzo 36%
Se descompone a los 650º - 700ºC pasando de carbonato a óxido, liberando anhídrido carbónico comenzando a ejercer actividad fundente siempre que se encuentre en el seno del esmalte.
Este carbonato es peligroso ya que es un psicofármaco, su ingestión aun en pequeñísimas cantidades (por inhalación al sopletear) puede causar graves alteraciones al sistema nervioso.
El litio (del griego λιθoς, piedra)
El nombre del elemento proviene del hecho de haber sido descubiero en un mineral, mientras que el resto de los metales alcalinos fueron descubiertos en tejidos de plantas.
Los principales minerales de los que se extrae son :
·          petalita
·          espodumena
·          ambligonita.

1.5.1                    Lepidolita

Contiene entre 3 y 7% de Li2O, algo de Na2O y pequeñas cantidades de Rb y Cs. Hasta un 60% de SiO2. El porcentaje de F varía entre 3 y 7%.
Se presenta en escamas o láminas, también más frecuentemente en agregados granulados escamosos.
Mineral de origen neumatolítico, en filones graníticos y pegmatitas. Puede aparecer en ciertos gneises.
Mena de litio. Se emplea en la fabricación de vidrios resistentes al calor.

1.5.2                    Petalita

Fórmula Química: LiAlSi4O10
Composición: 4,88 % Li2O, 16,65 % Al2O3, 78,48 % SiO2

1.5.3                    Espodumena

Silicato de Aluminio y Litio - Si2O6 (Al Li)

1.5.4                    Ambligonita

LiAl(PO4)(F,OH)
Raya de color blanco. Brillo vítreo a nacarado. Transparente a translúcida. Color gris, gris azulado, gris verduzco, blanco, amarillo.
Dureza 5½ a 6. Densidad 3,04 g/cm3.


1.6          Cinc
Nombre
Cinc
Símbolo
Zn
Número
30
Serie química
Metales de transición
Grupo
12
Período
4
Bloque
d
Densidad
7.140 k/m3
Dureza Mohs
2,5
Punto de fusión
692 k
Punto de ebullición
1180 k
                                                        
Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Óxido de cinc
ZnO
81,4
1975°C
insoluble
Carbonato de cinc
ZnCO3
125,4
-descp. 300°C
-

Se usa en cerámica el óxido de cinc.
Tóxico si se ingiere en cantidades altas.
Es insoluble en agua.
Se solubiliza en ácido acético concentrado.
Siempre se debe calcinar para incluirlo en esmaltes entre 850º y 950ºC
Hay varias calidades, si esta es impura se torna de tonos verdosos y amarillentos después de la calcinación, las más puras resultan muy blancas.
Las pequeñas partículas lo convierten en un excelente suspensor de esmaltes. Esto mismo crea descascaramientos en esmaltes aplicados muy gruesos por el exceso de encogimiento. Este defecto se corrige con la calcinación.
Es un fundente duro pero en menores porcentajes se utiliza también en baja temperatura.
En porcentaje de 3 a 5% ejerce fuerte acción fundente similar a la del plomo, efecto que desaparece al aumentar el porcentaje de aplicación.
Disminuye el coeficiente de dilatación evitando el cuarteo de los esmaltes.
Da vidrios blancos, resistentes y con buena elasticidad en combinación con otros fundentes.
En atmósfera reductora se reduce en metal cinc por sobre los 950ºC más aun si los porcentajes son altos, posteriormente se volatiliza el elemento metálico y el esmalte queda descompensado.
Además de fundente para baja y alta temperatura es un buen opacificante en baja y media temperatura con esmaltes de plomo, no así con esmaltes alcalinos o borácicos a los que no opaca.
Promueve la cristalización en esmaltes especialmente formulados para esto y con quemas adecuadas con mantenimiento de temperatura.
Modifica colores de engobes y esmalte si se incorpora en cantidad media o alta.
El óxido de cinc funde a los 1800ºC, el cinc metálico solo funde a los 420ºC y se volatiliza a los 900ºC.
En pasta no tiene uso.
El cloruro de cinc ZnCl2 puede usarse para algunos lustres o colores.
Se sabe que la fabricación de latón era conocida por los romanos hacia 30 adC. Plinio y Dioscórides describen la obtención de aurichalcum (latón) por el procedimiento de calentar en un crisol una mezcla de cadmia (calamina) con cobre; el latón obtenido posteriormente era fundido o forjado para fabricar objetos.


Los minerales de los que se extrae son:
·          esfalerita y blenda (sulfuro)
·          smithsonita (carbonato)
·          hemimorfita (silicato)
·          franklinita (óxido).

Los tipos de cinc obtenidos se clasifican según la norma ASTM en función de su pureza:
·          SHG, Special High Grade (99,99%)
·          HG, High Grade (99,90%)
·          PWG Prime Western Grade (98%)
La norma EN 1179 considera cinco grados Z1 a Z5 con contenidos de zinc entre 99,995% y 98,5% y existen normas equivalentes en Japón y Australia. Para armonizar todas ellas la ISO publicó en 2004 la norma ISO 752 sobre clasificación y requisitos del cinc primario.

1.7          Bario
Nombre
Bario
Símbolo
Ba
Número
56
Serie química
Metal alcalinoterreo
Grupo
2
Período
6
Bloque
s
Densidad
3510 k/m3
Dureza Mohs
1,25
Punto de fusión
714 °C
Punto de ebullición
1640ºC

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Carbonato de bario
BaCO3
197,4
Descp. 1425°C a óxido
insoluble
Óxido de bario
BaO
153
1923°C
insoluble

El óxido de bario tiene un amplio uso en esmaltes cerámicos y se incorpora mediante el carbonato de bario.
Es un fundente duro, por ellos se utiliza en alta temperatura y en reducidos porcentajes, lo que intensifica su poder fundente al contrario de las grandes cantidades.
Fritado su acción fundente se ve intensificada.
Crudo y sin fritar el poder fundente disminuye y la acción opacificante se intensifica.
Produce texturas suaves y secas es considerado como un excelente opacificante.
Modifica los colores de los óxidos metálicos cuando se encuentra en porcentaje altos:
·          Cobre a turquesa.
·          Hierro se aclara.
·          Níquel da púrpura, marrones y pardos.
El carbonato de bario es muy tóxico, no así el sulfato de bario.
Se debe evitar sopletera esmaltes que contengan bario.
Los esmaltes de alto bario 25 a 35% de bario producen formaciones cromáticas autotexturantes.
En baja temperatura el bario produce enturbiamientos.
En alta temperatura no se debe sobrepasar de 0,10 moléculas en el cálculo del esmalte.
Es corrosivo con los crisoles de fritado.
Las atmósferas reductoras no lo atacan.
El carbonato de bario permite eliminar las afloraciones de sal que aparecen después de la cocción en las pastas en forma de manchones blancos. Se debe añadir en porcentajes de 0,1% (100 grs. por cada 100 kilos de pasta seca).
El carbonato de bario BaCO3 se descompone solo a los 1421ºC  dando óxido de bario y anhídrido carbónico, motivo por el cual resulta impracticable calcinarlo.
El cloruro y el nitrato de bario se utilizan para dar lustres a los esmaltes.
Disminuye el coeficiente de dilatación térmica en comparación a los otros álcalis más enérgicos.
Compuestos naturales feldespáticos que contienen bario:
·          Celsiana
·          Hialófano
·          Barita
·          Witherita

1.8          Magnesio

Nombre
Magnesio
Símbolo
Mg
Número
12
Serie química
Metal alcalinoterreo
Grupo
2
Período
3
Bloque
s
Densidad
1378 k/m3
Dureza Mohs
2,5
Punto de fusión
923 k
Punto de ebullición
1363 k

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Carbonato de magnesio
MgCO3
84,3
Descp. 750°C
Débilmente soluble
Óxido de magnesio
MgO
40,4
2800°C
insoluble
Talco
3MgO.4SiO2.H2O
379,2
1490°C
Insoluble
Dolomita
CaCo3.MgCO3
184,3
Descp. 800°C
Insoluble

Fundente enérgico de alta temperatura, pero refractario en baja.
Disminuye el coeficiente de dilatación.
Aumenta la tensión superficial y la viscosidad.
No es pigmento pero influye en el desarrollo de los colores.
Su proporción molar oscila en la fórmula de Seger entre un 0,1 y 0,3 dependiendo de la temperatura de quema.
Carbonato de magnesio MgO.CO2 (magnesita o giobertita)
Amplia el intervalo de fusión en los esmaltes.
Aumenta la viscosidad impidiendo el escurrimiento.
Evita el defecto de cuarteo.
Eleva mucho la elasticidad y la resistencia mecánica.
Mejora los colores principalmente en presencia de plomo y con opacificaciones de cinc y titanio.
En patas de baja temperatura ejerce importante acción fundente como dolomita o magnesita, ya que su transformación comienza a los 400°C y finaliza entre 650°C y 700°C.
No se encuentra en la naturaleza en estado libre, sino que forma parte de numerosos compuestos.
El nombre procede de magnesia, que en griego designaba una región de Tesalia.
El magnesio es el séptimo elemento más abundante en la corteza terrestre, sin embargo no se encuentra libre, aunque entra en la composición de más de 60 minerales, siendo los más importantes industrialmente los depósitos de:
·          dolomía
·          dolomita
·          magnesita
·          brucita
·          carnalita
·          olivino.
El magnesio es extremadamente inflamable, especialmente si está pulverizado. Reacciona exotérmica y rápidamente en contacto con aire o agua por lo que debe manipularse con precaución. El fuego, de producirse, no se deberá intentar apagar con agua

1.9         Estroncio

Nombre
Estroncio
Símbolo
Sr
Número
38
Serie química
Metal alcalinotérreo
Grupo
2
Período
5
Bloque
S
Densidad
2.630 k/m3
Dureza Mohs
1,5
Punto de fusión
1050 K
Punto de ebullición
1655 K

Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Óxido de estroncio
SrO
103,6
2430°C
insoluble
Carbonato de estroncio
SrCO3
148
Descp. +1200°C
insoluble

Más enérgico que el calcio pero menos que el plomo.
Genera superficies suaves cuando se mezcla con circonio.
El carbonato de estroncio se extrae del mineral estroncianita.
No es tóxico como el plomo motivo por el cual ha reemplazado al plomo como fundente para vajilla.
Amplía el intervalo de fusión.
Los resultados de su uso son similares a los del calcio pero con mayor acción fundente, además de mejorar los colores de óxidos colorantes.
El estroncio es un metal blando de color plateado brillante, algo maleable, que rápidamente se oxida en presencia de aire adquiriendo un tono amarillento por la formación de óxido, por lo que debe conservarse sumergido en queroseno. Debido a su elevada reactividad el metal se encuentra en la naturaleza combinado con otros elementos y compuestos. Reacciona rápidamente con el agua liberando el hidrógeno para formar el hidróxido.
El estroncio fue identificado en las minas de plomo de Strontian (Escocia), de donde procede su nombre, en 1790 por Adair Crawford.
En la naturaleza se encuentra mayoritariamente en forma de sulfato (celestita) y carbonato (estroncianita). La similitud de los radios iónicos de calcio y estroncio hace que éste pueda sustituir al primero en las redes iónicas de sus especies minerales lo que provoca que el estroncio se encuentre muy distribuido.



2. Grupo Neutro


Se combinan indistintamente con óxidos básicos y ácidos.
Son fundamentales en los esmaltes ya que impiden la desvitrificación además de muchas fallas y defectos.
Este carácter intermedio la permite comportarse ácidamente o básicamente dependiendo del óxido que le acompañe.

ALUMINA        |Alúmina + Calcio (aluminato de calcio)            |Básico
                     |Alúmina + Sílice (silicato de alúmina)               |Ácido

El grupo se compone de:
2.1 Alúmina
2.2 Óxido bórico

2.1 Alúmina

Nombre
Aluminio
Símbolo
Al
Número
13
Serie química
Metal
Grupo
13
Período
3
Bloque
p
Densidad
2694 k/m3
Dureza Mohs
2,9
Punto de fusión
659,85º C
Punto de ebullición
2518º C
           
Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Arcilla o caolín
Al2O3.2SiO2.2H2O
258,2
De 1300 a 1650°C
insoluble
Arcilla calcinada
Al2O3.2SiO2
222,2
De 1300 a 1650°C
insoluble
Alúmina
(óxido de aluminio)
Al2O3
101,9
2050°C
Insoluble
Pirofilita
Al2O3.4SiO2.H2O
360,1
1700°C
Insoluble

La alúmina: óxido de aluminio Al2O3. Peso molecular 101,9; punto de fusión 2050ºC.
Aumenta la resistencia química.
Está casi siempre presente en la composición de los esmaltes cerámicos. Es el estabilizante por excelencia y evita la devitrificación.
La temperatura de maduración, la viscosidad y la tensión superficial son proporcionales a la cantidad de alúmina en la composición.
Favorece la formación de estructuras microcristalinas responsables del efecto opacificante que puede derivar incluso en el efecto mate.
La relación entre el número de moles alúmina/sílice puede variar entre 1/4 y 1/20 según el tipo de esmalte.
También puede influir en el aspecto cromático. Por ejemplo, en ausencia de alúmina (para algunos vidriados) el cobalto podría dar un rosa en lugar del azul típico.
Se introduce en la fórmula utilizando los siguientes materiales:

2.1.1        Caolín o arcilla de cocción blanca

Al2O3. 2SiO2.2H2O, es decir, libre de impurezas que aporten color. Es un ingrediente indispensable en la formulación de vidriados, que mejora la estabilidad de la suspensión de la barbotina o “baño” de esmalte y facilita la aplicación sobre el soporte o “bizcocho”.

2.1.2        Alúmina hidratada

Al2O3. H2O, en forma de bauxita, gibsita o diásporo para cuando sea necesario aumentar la proporción de alúmina, pero por su tendencia a sedimentar y su mayor precio, será preferible aumentar la alúmina en forma de caolín o feldespato, siempre que sea posible.

2.2 Boro

Nombre
Boro
Símbolo
B
Número

Serie química

Grupo

Período

Bloque

Densidad

Dureza Mohs

Punto de fusión

Punto de ebullición

                                                        
Material y fórmula
peso molecular
T° fusión
Solubilidad en agua
Bórax común
Na2O.2B2O3.10H2O
381,2
62°C
soluble
Borax anhidro o borato de sodio puro
Na2O.2B2O3
201,2
741°C
soluble
Ácido bórico
B2O3.3H2O
123,6
Descp -200°C
soluble
Óxido bórico
B2O3
69,6
-600°C
soluble
Colemanita común
2CaO.3B2O3.5H2O
411,12
descp
Insoluble
Colemanita calcinada
2CaO.3B2O3.2H2O
357,12
1050°C
Insoluble
Hidroboracita calcinada
Cao.MgO.3B2O3.2H2O
341,32
descp
Insoluble
Hidroboracita anhidra
Cao.MgO.3B2O3
305,3
1040°C
Insoluble

Elemento que en cerámica no se utiliza en su forma pura sino que mediante sus compuestos.
Utilizamos el óxido bórico en cualquiera de sus formas solubles o insolubles, hidratadas o anhidras y naturales o artificiales.

Óxido bórico: Óxido anfotérico o neutro, usado generalmente en esmaltes alcalinos, no de plomo ya que potencia su toxicidad.
No es venenoso una vez horneado (antes tampoco).
El óxido bórico B2O3 no se encuentra en el comercio, se introduce en esmaltes mediante el ácido bórico que lo contiene en compañía de una molécula de hidrógeno, la que no participa del esmalte.
También se incorpora al esmalte mediante boratos de sodio y principalmente boratos de calcio.
No es susceptible de reducción pero es un buen agente reductor.

BORO       |ÓXIDO BÓRICO      |ÁCIDO BÓRICO
                                             |BORATOS            |BORATOS DE SODIO     |Borax
                                                                                                            |Ezcurrita
                                                                                                            |Kernita
                                                                        |BORATOS DE CALCIO   |Colemanita
                                                                                                            |Hidroboracita
                                                                                                            |Boronatrocalcita
                                                                                                            |Inyoíta

Ácido bórico: De fórmula BO3.H3
Muy soluble en agua, debe fritarse.
También es soluble en alcohol.
Una ventaja importante de este ácido es que sólo aporta boro y no sodio o calcio como los boratos.
Contiene un 56% de BO3
Se descompone en el horno a 185°C dando óxido bórico y agua.
Es un floculador de esmaltes.
Para efectos de cálculo cerámico se expresa B2O3.3H2O

Borato: Sal producida al combinar “ácido bórico” con una base, ej.: borato de sodio o borato de calcio.

Boratos de sodio: Sal producida de la combinación boro y sodio.
Se consigue mediante el mineral borax (es soluble en agua).
Los boratos de sodio naturales son químicamente muy hidratados (10 moléculas de H2O), y los industriales son anhidros.

2.2.1        Borax

Del árabe clásico bawraq, y este del persa bure.
Sal blanca, liviana, blanda, soluble en agua compuesta de ácido bórico, sosa y agua, que se encuentra formada en las playas y en las aguas de varios lagos de China, Tíbet, Ceilán y Potosí.
Los árabes hicieron gran uso de este material para sus esmaltes blancos de estaño.
De formula natural Na2O.2B2O3.10H2O, muy hidratada como se puede ver. Esta gran cantidad de agua hace que el esmalte en el horno se ampolle. El fritado elimina este defecto.
La industria produce un bórax anhidro o borato de sodio puro de fórmula Na2O.2B2O3, funde a los 741°C.
En su forma industrial tiende a flocular el esmalte. Lo anterior se corrige reemplazando el agua por alcohol ya que no es soluble en este último.
Debe usarse inmediatamente preparado si es industrial no fritado, ya que se descompone con rapidez, descompensando al esmalte.
El bórax anhidrico es higroscópico, es decir absorbe humedad del ambiente, por ende se guardará bien tapado antes de ser usado.
Fundente muy activo que rebaja viscosidad de esmaltes duros.
Produce esmaltes incoloros y transparentes.
Disminuye el coeficiente de dilatación térmica por ende reduce el cuarteo del esmalte.
Los esmaltes de bórax no son tóxicos, pero aumentan mucho la toxicidad de los esmaltes de plomo al mezclarse.
Eleva la viscosidad de esmaltes crudos y fritados así como también en los engobes que se encuentren con demasiada agua. (agregar un 0,25% del total)
Agrega al esmalte una molécula de sodio y dos de boro, por lo tanto si sólo se requiere boro se utilizará el ácido bórico.
La mayólica árabe genero sus esmaltes a partir de bases alcalino borásicas y no plúmbicas.
Base de bórax + 12% Ti                         = blanco mate.
Base de bórax + 12% Sn                        = blanco opaco con brillo de superficie.
Base de bórax + 6% Ti + 6% Sn             = blanco semimate.
Base de bórax + 4% Sb (antimonio)        = blanco opaco brillante.

2.2.2        Ezcurrita

Mineral que contiene borato de sodio natural, es insoluble.
Existe en la zona andina.
De formula Na4.B10O17

2.2.3        Kernita

Mineral de boro insoluble.
Fórmula Na2O.2B2O3.4H2O
Abunda en la zona andina.

Boratos de calcio: Sal producida de la combinación boro y calcio.
Los minerales que la contienen suelen tener magnesio.
La colemanita es el principal mineral insoluble mediante el cual podemos conseguir borato de calcio.
Son floculadores y promueven la sedimentación, lo que se contrarresta con adhesivo (CMC) y suspensores (bentonita).
Otros boratos de calcio son la hidroboracita, inyoíta y boronatrocalcita o ulexita.

2.2.4        Colemanita

Borato de calcio hidratado 2CaO.3B2O3.5H2O
Abunda en los andes.
Se calcina a 800°C para reducir el agua de composición y así evitar el ampollado de los esmaltes.
Si se incluye sin calcinar se usara solo un 10% como máximo.
Sirve en alta y baja temperatura.
El mineral funde a los 1050°C.
Calcinada “a muerte” se transforma en un vidrio de boro-cal  y si se muele a malla 200 tenemos una excelente frita de muy bajo costo.

2.2.5        Hidroboracita

Borato de calcio hidratado CaO.MgO.3B2O3.6H2O
Se le quitan cuatro moléculas de agua calcinándolo a 750°C.
Tiene una molécula de magnesio.
Abunda en los andes.

2.2.6        Boronatrocalcita

Borato de calcio hidratado CaNa.B5O9.8H2O

3. Grupo Ácido

Son capaces de combinarse con los óxidos básicos.
Ej.: sílice (ácida) + plomo (básico) = silicato de plomo.
En química se defina como ácido a:
- Un dador de protones o iones hidrógeno y
- Una base como receptor de protones
En geología es ácida una roca con un contenido superior al 65% de sílice.
Son floculantes el ácido acético y sulfúrico en barbotinas y suspensiones de esmalte.
Cualquier ácido diluido permite detectar la presencia de cal en las arcillas, burbujea intensamente si existe cal.
Un horno en funcionamiento tiene atmósfera ácida y nociva, hay presencia de ácidos sulfúricos, clorhídricos, fluorhídricos, etc.
La resistencia al ataque de los ácidos se mejora incorporando sílice, óxido de cinc, magnesio, zirconio, óxido bórico.
Los álcalis bajan la resistencia del esmalte a los ácidos.
Ningún esmalte resiste al ácido fluorhídrico.
Las partículas de arcilla son marcadamente ácidas y de carga negativa, esta última se incrementa grandemente si el agua de mezcla contiene ácidos.

Nombre
Silicio
Símbolo
Si
Número
26
Serie química
Metal de transición
Grupo
8
Período
4
Bloque
D
Densidad
7.874 k/m3
Dureza Mohs
4
Punto de fusión
1534º C
Punto de ebullición
2750º C

El anhídrido silicio o sílice SiO2, de peso molecular 60,08, existe bajo diversas formas alotrópicas que se diferencian por las siguientes características:

Denominación          Sistema                       Peso                   Punto
                                 Cristalográfico            específico           fusión
Cuarzo alfa                 Exagonal                       2,65                     1600°C
Tridimita alfa              Ortorómbico                  2,31                     1670°C
Cristobalita alfa           tetragonal                      2,31                     1710°C
Sílice amorfa              Amorfo                          2,21                     -

La forma más común en la naturaleza es el cuarzo, acompaña a los minerales micáceos, granito, gneis, micaesquistos, etc.
Se conocen ocho tipos de variedades del compuesto SiO2:
·          Cuarzo alfa
·          Cuarzo beta
·          Tridimita alfa
·          Tridimita beta
·          Cristobalita alfa
·          Cristobalita beta
·          Sílice amorfa
Las variedades se transforman unas en otras por acción del calor a determinadas temperaturas, siguiendo las leyes de Ostwald:
“La transformación de una fase en otra estable no sobreviene directamente, sino que se forma siempre la fase menos estable, después la menos inestable y finalmente la estable”.
Las transformaciones suceden como sigue:
·          Cuarzo                 alfa hasta 575°C               beta de 575°C a 870°C
·          Tridimita               alfa de 0°C a 120°C          beta de 870°C a 1470°C
·          Cristobalita           alfa hasta 230°C               beta de 1470°C a 1655°C

La sílice en porcentaje más o menos elevados en todas las pastas cerámicas. Su papel se manifiesta bajo diversos aspectos que se pueden resumir así:
·          Aumenta la blancura del producto más económicamente que con otros elementos componentes de pastas cerámicas.
·          Sirve para corregir la plasticidad como material desengrasante.
·          Reduce la contracción a la cocción de los productos, dado que durante la misma tiende a hincharse.
·          Aumenta el coeficiente de dilatación en los productos de masa porosa, mientras que lo disminuye en los vitrificados porque el coeficiente de dilatación de la sílice cristalina es más alto que el de los materiales arcillosos, mientras que el de la sílice vítrea es bajo ( un octavo del de la cristalina). Esto es importante cuando se trata de conseguir compatibilidad entre la pasta y el esmalte.
·          En los productos no vitrificados se forma una especie de trama de sílice libre en torno a la cual se encuentra la sustancia arcillosa y las fundentes.

En productos cocidos a alta temperatura y vitrificados se forma cristobalita. Si la proporción de esta es grande puede traer graves consecuencias (dado el aumento de volumen del 17% en el paso de cuarzo a cristobalita). Tales variaciones de volumen pueden traer figuraciones, fracturas o debilidad de las piezas frente a cambios bruscos de temperatura.
Es el principal formador de retículo de los vidrios, por lo que es capaz de formar vidrio, sola o coincidiendo y complementándose con otros elementos, pues se combina con gran variedad de óxidos formando silicatos complejos.
Es el componente más abundante en la composición de los esmaltes
Al aumentar la proporción de Si en el esmalte:
·          Lo hace la temperatura de maduración
·          La resistencia mecánica
·          La resistencia química
·          Disminuye el coeficiente de dilatación
·          Disminuye la fluidez del vidrio a la máxima temperatura

Se introduce en la composición de esmaltes en forma de:
·          Cuarzo y otras formas de anhídrido silícico (pedernal)
·          Silicatos y silicoaluminatos (arcillas y feldespatos)

Es un dióxido de silicio, se le llama también anhídrido silícico.
En la naturaleza se encuentra como cuarzo, cuarcita, arenas, pedernal, cantos rodados, y otros todos cristalinos y en estado amorfo.
Se consigue también a través de los silicatos naturales (arcillas. Feldespatos, talco, mica) y artificiales (esmaltes y pastas cerámicas).
Es su estructura cristalina la que le confiere las diversas propiedades de su comportamiento.
Es atacable por el ácido fluorhídrico y los álcalis concentrados, formando sales de ácido silícico.
Está presente de modo libre en casi todas las arcillas.
Posee una estructura cristalina tetraédrica al no estar fundida, o sea un átomo de sílice y cuatro de oxígeno, al entrelazarse las cadenas de tetraedros resulta un átomo de sílice por dos de oxígeno (SiO2).
Al exponerse al calor este cristal variará sus propiedades de dilatación térmica, peso específico y temperatura de fusión. Cambios válidos solo para la sílice cristalina en estado libre, amorfa no vítrea como el cuarzo y las arcillas.

Posee tres formas cristalinas:
-cuarzo alfa y beta               |573°C                       |reversible
-Tridimita alfa y beta            |desde 870°C             |reversible
-Cristobalita                         |desde 1100°C            |irreversible

Favorece la formación de tridimita el óxido de calcio, magnesio, talco, dolomita, álcalis, hierro, alúmina y feldespato.
Su dilatación disminuye en esmaltes pues se encuentra en estado amorfo, no así en las pastas ya que al no estar fundida sino en cristales su dilatación es mayor.
Para el caso de pastas de porcelana la consideración cambia ya que la sílice se encuentra casi fundida como en esmaltes por lo que no dilata.

3.1.1        Cuarzo

Forma cristalina que contiene sílice (SiO2).
Segundo material cerámico en importancia después de las arcillas (en pastas y esmaltes)
Funde a los 1713°C.
Se usa molido a malla 200, con partículas más gruesas se producen una serie de fallas y defectos en pastas.
En pastas actúa como antiplástico, refractario y dilatador.
La dilatación será mayor cuanto más finamente este molido.
En esmalte se combina con los óxidos del grupo básico o fundentes, formando silicatos de elementos de este grupo.
En esmalte actúa como un poderoso refractario y formador de vidrio, corrige el defecto de cuarteo y mejora su resistencia mecánica y química.
Es considerado no tóxico sin embargo la inhalación prolongada producirá silicosis, úsese mascara al preparar pastas y sopletear esmaltes.
No conviene sobrepasar el 14% de inclusión en pastas para evitar grietas, pero las inclusiones en pastas vitrificadas  y de porcelana deben ser mayores.
Es uno de los minerales más abundantes en la constitución de las rocas.

3.1.2        Cuarcita

Roca sedimentaria o metamórfica formada por granos de cuarzo cementados con material silíceo.

3.1.3        Arena

Roca compuesta de granos de sílice de tamaño medio (1 a mm.)
Se forma por meteoerización de rocas silíceas actuando en cerámica como cuarzo granular.
Posee impurezas de hierro.
Es muy refractaria, las de origen marino funden a menor temperatura por contener restos calcáreos y minerales fundentes.
En pastas las arenas de grano muy fino dilatan no así las gruesas que se pueden usar como chatote(a).
En términos generales se recomienda lavarla y calcinarla previa a su uso.
No se usan arenas calcáreas sino silíceas.

3.1.4        Canto rodado

Rocas fragmentadas y pulidas redondeadas por el arrastre de las aguas.
De naturaleza silícea.
Se halla en ríos rocosos.
Se usa como fuente de sílice molido a malla 200.
Se pueden usar en el molino de bolas.