Influencia del arseniato en la formación de calcitas y aragonitos enriquecidos en magnesio y estroncio

BIA, G; GARCÍA M.G.; BLANCO C; BORGNINO, L.

Otro; XVII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2022

En la Puna Catamarqueña hay numerosos sistemas hidrotermales, tanto activos como fósiles en los que precipitan calcitas y aragonitos con elevadas concentraciones de arsénico (As) y otros elementos potencialmente tóxicos [1]. Ciertas variables fisicoquímicas, por ejemplo: temperatura y pH, controlan la formación de polimorfos de carbonatos de calcio (CaCO3) en estos sistemas [2]. Sin embargo, las elevadas concentraciones de iones (ej.: Mg2+, Sr2+ y AsO43-) determinadas en los sitios de surgencia, sugiere cierto control químico en la formación del polimorfo predominante, ya sea por alterar la fuerza iónica o por efecto de la presencia de ciertos aniones o cationes en el medio. Este trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto del arseniato en la precipitación de polimorfos de CaCO3 enriquecidos en Mg y Sr.Se sintetizaron carbonatos por el método de precipitación espontánea empleando mezclas 1:1 de soluciones de MeCl2 (donde Me es Ca, Mg o Sr) y NaHCO3. Los ensayos se realizaron en condiciones naturales de síntesis de calcita, es decir temperatura ambiente y pH 8, pero en presencia de 50 µM de As. La caracterización morfológica y química de los carbonatos sintetizados se realizó por SEM-EDS mientras que la cantidad de As incorporado se midió por ICP-OES luego de digerir el material. El análisis estructural se realizó por refinamiento Rietveld de los espectros de DRX, usando el programa FULLPROF. A partir de este análisis, se determinó la distribución polimórfica, el % del sitio Ca ocupado por Mg y Sr, las variaciones en algunos parámetros de red y del volumen de celda. Esto permitió identificar las modificaciones estructurales que facilitan la incorporación del arseniato en la estructura de los carbonatos.Los resultados de co-precipitación indican que el ion arseniato reduce la relación Mg:Ca y Sr:Ca necesaria para la precipitación de aragonito. Así por ejemplo, cuando la concentración inicial de As es 50 µM se necesita una relación Mg:Ca igual a 4:1 en lugar de 5:1 que es la necesaria para precipitar aragonito. El análisis por SEM-EDS de granos individuales de las muestras permitió identificar calcita y aragonito enriquecidos en Mg y Sr. Por ICP-OES se determinó que estos carbonatos modificados retienen 14-76 % más de As, comparado con aquellos sin modificar. El análisis Rietveld indica que el porcentaje ocupado por Mg y Sr, en el sitio Ca, aumenta en presencia de 50 µM de As.Los resultados de este estudio sugieren que la sustitución de arseniato por carbonato podría verse favorecida por alteraciones en la estructura del mineral de carbonato. Estos defectos cristalinos son generados por la incorporación de impurezas de Mg2+ y/o Sr2+ en el sitio Ca2+. Además, la mayor incorporación de Mg-Sr-As estabiliza al polimorfo de CaCO3 formado.