Influencias de los adsorbados orgánicos diluidos en la hidratación de silicatos de baja superficie

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química de las superficies.
• La espectroscopia es una técnica de espectroscopia.

Sus antecedentes:

• La adsorción de moléculas orgánicas y agua en las superficies de silicato influye en las tasas de disolución, hidratación y cristalización.
• Comprender estas interacciones a bajas concentraciones en superficies heterogéneas es fundamental para las aplicaciones industriales.

Objetivo del estudio:

• Determinar las estructuras, composiciones e interacciones específicas del sitio a nivel molecular de las moléculas orgánicas adsorbidas (sacarosa, ácidos fosfónicos) en superficies de silicato en las primeras etapas de hidratación.
• Para investigar el impacto de estas especies orgánicas diluidas en la hidratación de partículas de silicato de baja superficie.
• Demostrar la utilidad de la RMN de estado sólido mejorada con DNP para el análisis de especies diluidas adsorbidas en materiales de baja superficie.

Principales métodos:

• Utilizó técnicas de RMN de estado sólido mejoradas en superficie de polarización nuclear dinámica (DNP) para mejorar la sensibilidad de la señal.
• Correlación heteronuclear 2D mejorada con DNP empleada (29Si{1H}, 13C{1H}, 31P{1H}) y 1D (29Si{13C} RMN de doble resonancia de eco rotacional.
• Cantidades diluidas estudiadas (∼0.1% en peso) de especies de sacarosa y ácido fosfónico en partículas de silicato de baja superficie (∼1 m(2) /g.

Principales resultados:

• Tanto la sacarosa como los ácidos fosfónicos ralentizaron drásticamente la hidratación de las partículas de silicato.
• La sacarosa se adsorbe a través de enlaces de hidrógeno en distintos sitios de silicato hidratado y no hidratado, con interacciones electrostáticas que involucran a los cationes superficiales Ca2+).
• Los ácidos fosfónicos se adsorben electrostáticamente, formando complejos de Ca2+) -fosfonato cerca de los sitios de calcio en la superficie.

Conclusiones:

• Las moléculas orgánicas diluidas inhiben la hidratación del silicato a través de distintos mecanismos de adsorción dependientes de su estructura e interacciones.
• La RMN mejorada con DNP es una técnica factible y poderosa para caracterizar moléculas diluidas adsorbidas y sus interacciones en materiales industriales relevantes de baja superficie.