Estudios teóricos preliminares de adsorbatos de interés ambiental: análisis mediante DFT de los sistemas tetraciclina/montmorillonita y glifosato/goetita

SILVINA PIRILLO; IGNACIO LÓPEZ CORRAL; ALFREDO JUAN; MARCELO AVENA

San Luis

Simposio; 3º Simposio Sobre Adsorción, Adsorbentes y sus Aplicaciones; 2014

Universidad de San Luis

En este proyecto se estudia mediante métodos teóricos del funcional de la densidad (DFT) la interacción de sustancias de interés ambiental con diferentes constituyentes del suelo, con el objeto de lograr un mayor entendimiento de los procesos que ocurren a escala molecular en la interfaz sólido/agua y su influencia en la movilidad y distribución de contaminantes en el ambiente. En la actualidad nuestro trabajo se encuentra enfocado en el estudio de la adsorción tanto del antibiótico tetraciclina sobre la arcilla montmorillonita como del herbicida glifosato sobre el óxido goetita. Ambas sustancias presentan amplia utilización en ámbitos relacionados con la salud humana o las actividades agropecuarias, e interaccionan fuertemente con los minerales del suelo debido a su gran capacidad ligante. Los cálculos se efectuaron en el marco del formalismo con polarización de espín (SP-DFT) mediante el código VASP [1], haciendo uso de la aproximación de gradiente generalizada (GGA) y de los funcionales PAW y PBE. Se tomó un valor de corte para la energía cinética de 650 eV en el caso del sistema tetraciclina/montmorillonita y de 500 eV para el sistema glifosato/goetita. En este último caso se consideró además la aproximación DFT con Hamiltoniano de Hubbard (DFTU) [2], para representar la interacción Columbiana y de intercambio de los átomos de hierro. La integración en la zona de Brillouin se realizó empleando una grilla de 5 × 5 × 1 puntos k, según el esquema de Monkhorst?Pack [3]. Durante el proceso de optimización de la geometría se relajaron las coordenadas de todos los átomos, y se empleó una tolerancia de 1,0 meV para la convergencia de la energía total. Los parámetros obtenidos durante la optimización geométrica de ambas superficies se encuentran en muy buen acuerdo con los valores publicados en trabajos previos [4,5]. Respecto a los adsorbatos aislados, también se obtuvieron buenos acuerdos con las geometrías reportadas para las moléculas de tetraciclina y glifosato en fase gaseosa. Actualmente se encuentra bajo estudio el proceso de hidratación tanto de los adsorbatos como de las superficies, para lo cual en cada caso se incorporó en forma explícita un número conveniente de moléculas de agua. Seguidamente se analizarán sobre ambos sistemas diferentes configuraciones de adsorción, tanto sin hidratar como en presencia del solvente, de modo tal de obtener las geometrías preferenciales de mínima energía, cuyas propiedades espectroscópicas se correlacionarán con resultados experimentales propios y de otros grupos de investigación.