INQUISUR   21779
INSTITUTO DE QUIMICA DEL SUR
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio de la adsorción de sulfato sobre gibbsita por cálculos DFT
Autor/es:
C. V. LUENGO; R. M. FERULLO; N. J. CASTELLANI
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Congreso; III Reunión Argentina de Geoquímica de la superficie; 2014
Institución organizadora:
Universidad Nacional de Mar del Plata
Resumen:
La presencia
de contaminantes químicos en el agua superficial y subterránea es un problema importante
en química ambiental, que impacta negativamente la disponibilidad y potabilidad
de las fuentes de agua fresca (1). El sulfato es un nutriente esencial para las
plantas cuya disponibilidad depende del grado de interacción de dicho anión con
los minerales del suelo. Si la concentración es mayor de 250 mg L-1,
el sulfato se transforma en un contaminante potencial y el control de su
concentración es crucial (2). El destino y el transporte de los contaminantes
en el suelo y en ambientes acuáticos es regulado predominantemente por
reacciones de adsorción y desorción sobre óxidos de hierro y aluminio y
minerales arcillas (3). Por lo tanto, el entendimiento de los mecanismos de
adsorción de los contaminantes es de importancia fundamental. La gibbsita (Al2O3.3H2O)
es un óxido de aluminio con gran área superficial y es un importante adsorbente
de aniones en sistemas de aguas subterráneas y superficiales.
El mecanismo
de adsorción de sulfato sobre óxidos de aluminio no ha sido aún resuelto. Los
cálculos teóricos son usados rutinariamente como una herramienta indispensable
en investigación química. El modelado teórico del proceso de adsorción sobre la
superficie de minerales ha recibido mucha atención en las últimas décadas. Las
simulaciones de mecánica cuántica han sido ampliamente usadas para estudiar la
estructura del complejo de adsorción superficial y son muy útiles para ayudar a
la interpretación de mediciones experimentales.
El objetivo
de este trabajo es estudiar la adsorción de sulfato sobre gibbsita utilizando
el método del funcional de la densidad (DFT, Density
Functional Theory) a través del funcional híbrido B3LYP y el empleo de las
bases gaussianas 6-31G** (para los átomos involucrados en la adsorción) y 3-21G
(para el resto de los átomos). Se optimizaron las geometrías de los aniones sulfato,
del cluster de gibbsita [Al6(OH)18(H2O)6]
y de los sistemas sulfato-gibbsita en estado libre. Se optimizaron dos tipos de
complejos superficiales a pH ácido y básico: monodentado mononuclear y
bidentado binuclear. Se calcularon las energías para cada sistema incluyendo el
efecto del solvente. También se obtuvieron las frecuencias vibracionales
teóricas.
Los
resultados indican que los complejos monodentados tienen mayor tendencia a
formarse sobre la superficie de la gibbsita en comparación con los complejos
bidentados.