INVESTIGADORES
AVENA Marcelo Javier
congresos y reuniones científicas
Título:
CÁLCULO DE PRIMEROS PRINCIPIOS DE LA ESTRUCTURA DE LA GOETHITA
Autor/es:
SILVIA FUENTE; PATRICIA BELLELI; NORBERTO CASTELLANI; MARCELO AVENA
Lugar:
Córdoba
Reunión:
Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011
Institución organizadora:
AAIFQ
Resumen:
Introducción: La goethita (α-FeOOH) es un oxo-hidróxido de hierro ampliamente distribuido en la corteza terrestre, tanto en suelos y sedimentos, como en depósitos minerales. Entre los posibles óxidos, hidróxidos y oxo-hidróxidos de hierro, la goethita es el compuesto de Fe(III) termodinámicamente más estable en condiciones naturales. La superficie de sus partículas presenta una gran afinidad por una importante variedad de sustancias orgánicas e inorgánicas, lo cual hace que la misma juegue un papel preponderante en procesos ambientales, regulando en gran medida la concentración de contaminantes y nutrientes en aguas subterráneas, aguas superficiales, suelos y sedimentos. Este eficiente papel adsorbente, que comparte con otros óxidos e hidróxidos de hierro, la convierte también en un material de gran potencial en aplicaciones industriales. Objetivo: Realizar el modelado másico o ?bulk" de la goethita utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) para su posterior aplicación en la adsorción de iones de interés particular. Método Computacional: En este trabajo se utilizó el paquete comercial VASP para sistemas periódicos. Debido a que la goethita es un material donde los electrones d de los átomos de Fe están fuertemente correlacionados, la aproximación simple DFT no describe correctamente la repulsión de Coulomb donde se localizan los electrones 3d. Por este motivo se utiliza un método basado en una combinación de DFT con el Hamiltoniano de Hubbard (DFT + U) [1]. Se realizaron cálculos con los funcionales LDA y GGA variando el valor de U y se determinaron observables tales como parámetros de celda, energías, módulos de bulk, band gap y magnetización. Resultados: Los resultados obtenidos para cada parámetro fueron graficados en función de U y comparados con datos experimentales reportados en la literatura, a fin de hallar el valor más apropiado para este tipo de estructura. Conclusiones: Se pudo concluir que el funcional GGA con un valor de U = 6 es el modelo que mejor describe la estructura electrónica de la goethita. Se obtuvieron los siguientes parámetros de red: a = 4.601 Å, b = 9.994 Å y c = 3.035 Å, los cuales están en muy buen acuerdo con los hallados experimentalmente [2]. También, se encontró una gran concordancia entre los valores teóricos y experimentales de band gap y módulo de bulk. [1] A. Rohrbach, J. Hafner, G. Kresse, J. Phys. Condens. Matter 15 (2003) 979. [2] S.K.Ghose, G.A.Waychunas, T.P.Trainor, P.J.Eng; Geochim. Cosmochim. Acta, 74 (2010) 1943.