Estudio estructural de goetitas sintéticas parcialmente sustituidas por Mn y Al

MARIANA ALVAREZ; ELSA H. RUEDA; ELSA E. SILEO

Termas de Río Hondo

Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2007

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

La goetita es el óxido de Fe más ubicuo en suelos. En muestras naturales el Fe(III) de la goetita puede estar parcialmente reemplazado por uno o varios cationes metálicos siendo la sustitución de Al-por-Fe la más usualmente encontrada. La forma y cantidad de sustitución por un solo ion ya ha sido estudiada, sin embargo la incorporación simultánea de varios iones y su influencia mutua sólo ha sido examinada por Cornell1 para los iones divalentes Mn, Co y Ni. Este tipo de estudio de incorporación simultánea y su influencia en la estructura y en la reactividad química de la goetita es de gran relevancia en el campo de los suelos y repositorios de desechos radiactivos. La incorporación de Mn(III) en la goetita (a-MnXFe1-xOOH) puede realizarse fácilmente en el laboratorio, alcanzándose una sustitución máxima de Mn de 13 mol %, en medio alcalino.2 En el caso del Al(III), prácticamente se obtiene el mismo grado de sustitución de Al por Fe para similares procedimientos de síntesis.3 Es sabido que la sustitución de Al por Fe disminuye todos los parámetros de celda de la goetita disminuyendo también las distancias metal-oxígeno y metal-metal. Por su parte, la sustitución de Mn por Fe (el ion Mn(III) presenta efecto Jahn-Teller) produce un alargamiento de las distancias al O axial y un acortamiento de las distancias a los O ecuatoriales, que se traducen en un aumento del parámetro de celda b y un acortamiento en los parámetros a y c. Para estudiar el efecto de la incorporación simultánea de ambos iones se prepararon varias muestras con cantidades variables de Al y Mn siguiendo las especificaciones de Schwertmann y Cornell para la sustitución simple3 y se realizó un estudio de DRX de polvos, de XAS en los bordes K del Fe y Mn y de SXS en el borde del Al en todas las muestra sintetizadas. Los estudios XANES en el borde MnK corroboran la incorporación de este metal en su estado trivalente. Los resultados de EXAFS en el borde MnK muestran que a medida que aumenta la sustitución de Mn la distancia promedio a la primera esfera de coordinación (Mn-O) aumenta, y lo mismo ocurre con la segunda esfera de coordinación (distancias Mn-Me, denominada distancia E?). Las medidas en el borde del Fe muestran que la distancia a la primera esfera de coordinación (distancia Fe-O) es constante, sin embargo la distancia E? (Fe-Me) disminuye con el aumento de sustitución de Mn(III). Las medidas de SXS muestran que el Al(III) ocupa en todas las muestras una coordinación octaédrica, lo que indica que no se incorporó a sitios tetraédricos de la estructura. Los resultados obtenidos se correlacionan con los datos de refinamiento de DRX de polvos, para comparar el ordenamiento a corto y largo rango. 1 Cornell, R.M. (1991) Clay Minerals 26, 427-430. 2 Stiers, W. y Schwertmann,U. (1985). Geoch. et Cosmoch. Acta 49, 1909-1911 3 Schwertmann, U y Cornell, R.M. (1991). Iron oxides in the laboratory. Prep. and Charact. 137 págs.