UN MODELO UNIFICADO ESTRUCTURAL DE SUPERFICIE PARA LA FERRIHIDRITA: CARGA PROTÓNICA, ENLACE ELECTROLÍTICO, ADSORCIÓN DE ARSENATO

Resumen

La ferrihidrita (FH) es un nanomineral de óxido férrico hidratado común en ambientes geoquímicos acuosos. Sus pequeños tamaños de partícula (1.5-5 nm) exponen una gran área superficial específica en la interfaz mineral/agua, y esto puede tener una influencia considerable en el transporte y destino de una variedad de elementos vestigiales y mayores, a través de diversos procesos de sorción. En particular, los aniones de arseniato muestran una gran afinidad por las superficies de óxidos de Fe(III), incluyendo a la FH, y su destino en ambientes contaminados está casi invariablemente asociado a éstos. Las nanopartículas extremadamente pequeñas de FH, que muestran un alto grado de agregación cuando se secan, impiden la determinación experimental de parámetros superficiales importantes para la descripción termodinámica de su comportamiento de adsorción, tales como el área superficial específica disponible en suspensión. En el presente trabajo hemos recopilado ocho series de datos de titulación superficial ácido-base publicadas de preparaciones sintéticas de FH en un amplio intervalo de tamaños de partícula y hemos unificado su descripción a través de un modelo de distribución de caras cristalinas - densidad de sitios desarrollado previamente para la goetita. Mostramos que el comportamiento de carga superficial protónica de la FH junto con su comportamiento de adsorción de As(V) se puede describir adecuadamente utilizando las constantes de afinidad derivadas para la goetita, asumiendo la superficie de la FH como compuesta predominantemente de grupos superficiales monocoordinados >OH, con una densidad de sitios igual al de la cara (010) de la goetita (grupo espacial Pnma). Además, a través del modelo aplicado se puede derivar exitosamente el área superficial específica disponible de cada preparación de FH en suspensión acuosa, mostrando valores entre 330 y 1120 m²/g. La implicación de los resultados que se reportan aquí es altamente relevante para la predicción general de la reactividad superficial de la FH.