resumen_TQ_Karell - Universidad de La Habana

Termoquímica de la dealuminación en clinoptilolita ácida
Karell Valdivies-Cruz1, Anabel Lam1, Claudio Zicovich-Wilson2
1División
QUITMAT, Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (IMRE), Universidad
de La Habana, Cuba
2Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma del Estado de
Morelos (UAEM), México
Resumen
La clinoptilolita (CLI) es la zeolita más abundante en la naturaleza y se emplea en
múltiples aplicaciones en la industria y la agricultura. Sus propiedades químico-físicas
tienen una gran dependencia de la composición química de su enrejado. Sin embargo, el
tamaño de sus poros limita la accesibilidad a su interior de moléculas de mayor tamaño,
como pueden ser los colorantes y fármacos. Es por esto que en la actualidad se trabaja
en aumentar el tamaño de sus poros y cavidades para, de este modo, ampliar sus
aplicaciones medioambientales y farmacológicas. Uno de los procesos que se han
empleado con este fin es la dealuminación en medio ácido de esta zeolita, el cual consiste
en la extracción paulatina de aluminio del enrejado en medio ácido. Sin embargo, el
mecanismo mediante el cual son extraídos los aluminios del enrejado no se conoce,
resultando de difícil determinación a través de técnicas experimentales. De este modo, las
simulaciones computacionales resultan una alternativa muy atractiva para entender este
proceso.
En el presente trabajo se emplearon métodos cuánticos periódicos a nivel de la Teoría de
los Funcionales de la Densidad, implementados en el programa CRYSTAL ́14 para
realizar un estudio termoquímico de la reacción de dealuminación en CLI ácida
decahidratada trialuminada. En una primera etapa se extrae uno de los átomos de Al
presentes en el enrejado de la celda primitiva del material zeolítico, pudiéndose obtener
varios intermediarios que, a su vez, conducen a diferentes mecanismos con las mismas
probabilidad es a priori. Las valencias desbalanceadas de los átomos de O alrededor de
la nueva vacancia se completan con los protones obtenidos producto de la disociación de
tres moléculas de agua formándose así un nido de silanoles. Siguiendo este esquema
para el segundo y tercer átomos de Al extraídos se puede obtener el material final a través
de diferentes rutas de dealuminación. De esta manera, evaluando la energética de las
diferentes rutas de dealuminación en CLI ácida decahidratada trialuminada es posible
dilucidar la más probable. Los estudios se realizaron al nivel de cálculo PBE0/VDZP.