ESTUDIO MICROSCOPICO DE LA ACIDEZ EN LA INTERFASE SÓLIDOLÍQUIDO PARA DIFERENTES OXIDOS

V. M. SÁNCHEZ; D. A. SCHERLIS PEREL

Salta

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica,; 2009

La descripción de las superficies de diversos óxidos (TiO2 , SiO2) en presencia de solvente es fundamental para entender los mecanismos involucrados en procesos de corrosión, pasivación y catálisis heterogéna, entre otras aplicaciones. Se ha realizado una extensa labor experimental para determinar los puntos isoeléctricos y los grados de protonación de diversas superficies [1], pero no se ha estudiado de forma detallada lacausa estructural de los valores hallados. Esta información es indispensable para el análisis y la interpretación de los experimentos de caracterización superficial.Nuestro propósito es investigar desde la simulación de primeros principios el grado de protonación y disociación de las moléculas de agua en la interfase sólidolíquido para distintas superficies del óxido de titanio. Más específicamente, nuestro objetivo es describir estructuralmente la interacción de los diferentes grupos superficiales con el agua, procurando relacionar la acidez de la superficie con su entorno químico.En este trabajo hemos utilizado la teoría del funcional de la densidad bajocondiciones periódicas para el cálculo de sistemas extendidos. El solvente se ha incluido en la simulación mediante una implementación del continuo desarrollada en nuestro laboratorio. Esta implementación permite por primera vez la realización de simulaciones de dinámica molecular abinitio en interfases sólidolíquido en un solvente continuo. El solvente es representado como un medio dieléctrico que interacciona autoconsistentemente con la densidad electrónica del soluto [2].Se realizaron cálculos de optimización de estructura sobre las superficies de anatasa (101) y rutilo (110) del TiO2 en presencia del solvente. Se halló para ambas superficies que la adsorción de moléculas de agua sin disociar prevalece sobre la adsorción disociativa, lo cual está en acuerdo con resultados obtenidos en presencia de solvente explícito [3]. En solución, sin embargo, la disociación de las moléculas de agua adsorbidas estará controlada por el pH, y en razón de esto hemos evaluado para las superficies mencionadas la energía correspondiente a la reacción:MOz+ H3O+ ⇔ MOHz+1 + H2O ⇔ MOH2 z+2 + HO−La comparación de los valores obtenidos para las diversas superficies permite establecer una escala relativa de acidez. De este modo, realizamos desde primeros principios predicciones cualitativas acerca de la acidez relativa de dos facetas del mismo óxido o de óxidos diferentes.