Estudio geométrico DFT de pirofilita delaminada con sustituciones isomórficas

C. ROMINA LUNA; WALTER REIMERS; MARCELO AVENA; ALFREDO JUAN

Bs As

Encuentro; VII Encuentro Argentino de Materia Blanda; 2021

UBA

La pirofilita Al2Si4O10(OH)2 es un silicato compuesta por dos capas tetraédricas y una octaédrica. Comúnmente en ésta se presentan sustituciones isomórficas de Al2+ por Mg2+, Fe2+ o Fe3+ [1]. Esto modifica las propiedades fisicoquímicas de la arcilla [2]. En este trabajo se hizo un estudió DFT, implementado por el paquete VASP [3], sobre los cambios geométricos que inducen las tres sustituciones más comunes en pirofilita delaminada (P-D). El grosor de capa en la pirofilita delaminada es ligeramente menor en relación a la pirofilita apilada (4 % aproximadamente) y en cuanto a las distancias de enlace no se observaron cambios significativos. De los resultados obtenidos se observa que el incremento en el grosor de la capa esta significativamente influenciado por el radio iónico del sustituyente; encontrando la siguiente relación de orden Al3+ < Fe3+ < Mg2+ < Fe2+ (ver Tabla 1). Los ángulos del hexágono formados por los tetraedros de Si sufren una fuerte distorsión debido a la presencia de Mg o Fe, siendo más notorio para Mg2+ y Fe2+ Tabla 1. Grosor de capa (dL) Sistema dL (Å) Pirofilita 6.12 Al2+/Mg2+ 6.23 Al2+/Fe2+ 6.26 Al2+/Fe3+ 6.21 De acuerdo a los resultados se puede observar leves cambios en la geometría de la P-D debido a las sustituciones, produciendo una distorsión en red. Se podría inferir que estos cambios geométricos inducen modificaciones en las propiedades fisicoquímicas de la pirofilita. Referencias 1) Siguín, D., J. Mater. Sci., 1993, 10, 6163-6166 2) Zielke, R. C. Clay. Clay. Miner., 1988, 36, 403-408 3) https://www.vasp.at/