El agua como un componente denso parecido al hielo en vidrios de silicato

Área de la Ciencia:

• La geoquímica es la geoquímica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física mineral Física de los minerales

Sus antecedentes:

• Comprender el comportamiento del agua en los materiales geológicos es crucial para interpretar los procesos de la Tierra.
• El mecanismo de disolución y los efectos físicos del agua en los vasos de silicato no se comprenden completamente.
• El vidrio de andesita sirve como un sistema modelo para estudiar las propiedades del magma.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las propiedades físicas del agua disuelta en vidrio de andesita.
• Para determinar el volumen molar parcial y el módulo de bulto del agua en vidrio de andesita.
• Para explorar la relación entre la especiación del agua, la unión de hidrógeno y las propiedades del vidrio.

Principales métodos:

• Mediciones de densidad en condiciones ambientales.
• Espectroscopia de dispersión Brillouin para sondear las propiedades acústicas.
• Análisis de la especiación del agua (hidroxilo vs. molecular) dentro de la estructura de vidrio.

Principales resultados:

• El agua disuelta exhibe un volumen molar parcial independiente de la concentración de 12 ± 0,5 cm3 / mol.
• El módulo de masa del agua disuelta es de 18 ± 3 GPa, comparable al hielo VII.
• La especiación del agua se rige por la entropía, no por el volumen del sistema, con una reducción significativa del módulo de corte por encima del 1 wt% de agua.

Conclusiones:

• La unión de hidrógeno es un factor clave en la disolución del agua en el vidrio de andesita.
• El comportamiento del agua en el vidrio es análogo al del hielo VII, lo que sugiere un ordenamiento estructural similar.
• Las altas concentraciones de agua debilitan significativamente la integridad mecánica de los vidrios de silicato.