Adsorción de etanol en una superficie de MgO (100) con y sin defectos a partir de cálculos de primeros principios

M.M. BRANDA, H.A. RODRÍGUEZ, G.R. GARDA, N.J. CASTELLANI

Bahía Blanca, Argentina

Congreso; 3er. Encuentro de Física y Química de Superficies; 2007

Dpto. Física, Universidad Nacional del Sur

El etanol es una interesante alternativa para el reemplazo de los combustibles comúnmente utilizados en motores. La producción de etanol a partir de azúcar, o almidón, es una técnica industrialmente bien conocida y utilizada hace muchos años. El etanol podría indirectamente reducir las emisiones de CO2 de los vehículos, así también como óxidos de azufre y compuestos orgánicos volátiles, todos contaminantes del medio ambiente. En este trabajo se estudia la adsorción de etanol en MgO(100) con y sin defectos. Para analizar los casos más representativos estudiamos los sitios terraza, borde y esquina, donde la coordinación (L) de los átomos de O y Mg es 5, 4 y 3 respectivamente. Se calcularon energías de adsorción, transferencias de carga NBO, frecuencias de vibración y fueron analizadas las geometrías de equilibrio. Se encontró que el etanol se quimisorbe débilmente en sitio terraza, en los sitios borde se produce una quimisorción fuerte y en esquina la molécula se disocia completamente. En todos los casos el grupo hidroxilo se orienta de tal manera que el átomo de O del etanol está unido con el catión Mg mientras que el átomo de H del etanol está unido con el anión O vecino. La distancia Mgs-Oa en sitios borde es menor que en terraza. Esto sugiere que la disminución en los números de coordinación, L(O) y L(Mg), aumenta la fuerza del enlace molécula-sustrato. El etanol siempre adquiere carga negativa cuando se acerca a la superficie del óxido y ésta aumenta si los números de coordinación en los sitios del óxido disminuyen, lo que sugiere un comportamiento básico del sustrato. Los resultados obtenidos para las frecuencias de vibración coinciden ampliamente con los respectivos datos experimentales. La superficie de MgO con defectos, tales como escalones, bordes y esquinas, es sumamente más reactiva que la superficie lisa.