La no estequiometría gobierna el camino desde el carbonato de calcio amorfo hasta el cristalino

Área de la Ciencia:

• Geoquímica
• Ciencias de los materiales
• La biomineralización

Sus antecedentes:

• La cristalización del carbonato de calcio es vital para la vida marina, los biomateriales y el ciclo del carbono.
• Los mecanismos que rigen la formación de carbonato de calcio a partir de carbonato de calcio amorfo (ACC) son poco conocidos debido a la naturaleza transitoria de ACC.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos químicos que controlan la cristalización del carbonato de calcio a partir del ACC.
• Investigar el papel de la variabilidad de la composición en la metestabilidad y la transformación del ACC.

Principales métodos:

• Se utilizó la fotografía de lapso de tiempo, el análisis de imágenes, el pH de resolución espacial, el análisis de la función de distribución de pares de sincrotrones in situ (PDF) y la espectroscopia de RMN de estado sólido DNP.
• Evaluación de la cinética de la transición amorfa a cristalina en varias soluciones químicas.

Principales resultados:

• Se ha demostrado que el ACC no es estequiométrico y es deficiente en iones de carbonato (CO3).
• Controiones identificados (por ejemplo, nitrato) que sustituyen en la red de ACC, desplazando al carbonato e influyendo en la estabilidad y la transformación.
• La cristalización observada implica el refinamiento estequiométrico y la absorción de iones de carbonato libres.

Conclusiones:

• La variabilidad de composición generalizada de ACC, mediada por los conteriones, explica su metastabilidad y diversos comportamientos de cristalización.
• Proporciona un marco químico para controlar la formación de carbonato de calcio, con implicaciones para los materiales biomiméticos y la comprensión de los procesos naturales.