ASPECTOS TEXTURALES DE LA TRANSFORMACION GOETITA—..HEMATITES

n on, y Cornejo, J.

Centro de Edafolog].a y Siología Aplicada del Cuarto (c 5 1 C ).

Sevilla.

The variation in the texture of a samp].e of syn—thetic goethite, ST, during its transformationinto haematite, HT, has been studied by means ofthe adsorption—desorption of N2 at 78 K. The porosity of the phases has been discussed in tet-msof cylindrical and parallel plate shapes of theperes

Introducción

Pritchard y Ormerod 1976 , al tratar de investigar un posi

ble método de eliminar materia orgánica, calentaron algunos suelos a

temperaturas comprendidas entre 125 y 800~ O. Al medir a cada trata

miento la superficie específica, Se, del suelo observaron una dismi

nución continua de la Se en ese margen de temperaturas, y en algunos

suelos un incremento entre 200 y 275~ O. Los suelos que mostraban

más marcado este efecto presentaban costras ferruginosas, y demostra

ron que este aumento de superficie se debía a los óxidos de hierro

presentes.

Este hecho pone de manifiesto la necesidad de estudiar en

profundidad la transformación de goetita, GT (d ..FeOOH), en hematites,

HT (~ —Fe203), por tratarse de los óxidos de hierro más frecuentes en

los suelos. Cornejo (1978) estudió la cinética de dicha transforma

ción y propuso como posible mecanismo para la descomposición de GT el

de difusión D2.

Trabajo presentado al III Congreso Nacional de Química Química Agrícola y Alimentaria), celebrado en Sevilla Espa~a del 20 al 22 deFebrero de 1980.

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Por otra parte, interesa además una perfecta caracteriza

ción textura! de estos materiales en base a posteriores estudios en

caminados a conocer sus propiedades adsorbentes frente a otros compo

nentes o aditivos del suelo como nutrientes, biocidas, pesticidas,

etc.

El presente trabajo se centra en un estudio detallado de la

textura de las distintas fases por las que transcurre la mencionada

transformación

Experimental

La GT se sintetizó siguiendo el método de Atkinson y col

(1967). 0,5 g de esta muestra se colocaron en un tubo de cuarzo,

unido a un sistema convencional de vacío y adsorción de gases, y se

calentaron desde temperatura ambiente hasta 8002 0 a intervalos de

50 ó 1002 0, durante 2 horas, en vacio de ~ 6 mm de Hg.

Después de cada tratamiento se caracterizo la muestra por

rayos X y se obtuvo la isoterma de adsorción—oesorción de a la

temperatura del liquido (762 i<) hasta una presion relativa, p/p,

de 0,6. La superficie específica de las muestras se determiné por

los métodos BET (Brunauer y col., 1938), 6BET’ y el de la represen—

taoión—t, de Lippens y de Boer (1965), tomando un valor de 16,2

A2 para el área ocupada por molécula de a ese temperatura. El pa

trán no poroso empleado para construir las representaciones—t de las

distintas muestras fué la fase correspondiente a 6009 0 de la trana

formación, a la que llemaremos GT/600.

Las isotermas de adsorción—desorción se emplearon para el

cálculo de la mesoporosidad de las muestras. Se siguieron dos méto

dos de análisis de mesoporos, atendiendo a la supuesta geometría de

los poros Así, en el caso de poros cilíndricos se usó el método

de Dollimore y Heal (1964) y para poros en forma de platos parale

los el de Lippens y col. (1964). En ambos métodos se usó como pa

trón no poroso la fase ST/eDO

Asimismo, a partir de las representacinnes—t se obtuvo el

análisis de la microporosidad de las muestras, siguiendo el método

MP (Mikhail y col. 1968a

Resultados y Discusión

La GT de partida resulté ser muy pura y su difractograma de

rayos X presentó picos agudos y bien definidos, lo que indica una bue

na cristalinidad. La fase GT 450 resulté ser una hematites muy cris

talma. Calentamientos posteriores favorecieron el crecimiento de

los cristales de HT ya formados. Las fases intermedias entre 150 y

4502 0 eran amorfas 6 mezclas de GT y MT pobremente cristalizadas.

Las isotermas de adsorción—desorcián de a 782 1K se clasi

fican como pertenecientes a los tipos II 6 IV de la clasificación

BODT (Brunauer y col., 1940 , mostrando algunas de ellas amplios ci

clos de histéresis hasta presiones relativas bajas. Los progresivos

tratamientos modifican la forma de las isotermas, lo que indica que

se ve afectada la porosidad de as muestras. Como ejemplo, en la

fig. 1 se muestran las isotermas correspondientes a cuatro temperatu

ras de tratamiento.

En la Tabla 1 se recogen todos los resultados de superficie

para las distintas fases de la transformación. Se observa una contí

nua variación de la superficie específica, 5BET’ columna 3, con la

temperatura de tratamiento. Así, se parte de un valor de 54,4 m2g 1

para la GT original que aumenta hasta 133,4 m2f1 para GT/250, que

representa un aumento del 145% de la superficie original, para descen

der hasta un mínimo de 16,9 m2g~ para GT/800, lo que supone sólo un

30% de la superficie original.

La fig. 2 muestra las representaciones—t para las isotermas

de la fig. 1. Los valores de S~, columna 4 de la Tabla 1, concuerdan

bien con los de 5SET’ lo que pone de manifiesto la correcta elección

del patrón no poroso empLeado, GT 600. Asimismo, esta afirmación se

ve apoyada además por el hecho de que todas las representaciones se

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extrapolan a cero.

Exceptuando las fases 61/300, 61/500, ST/700 y GT/800, la

forma de las representaciones—t indica la presencia de microporos en

las muestras. A partir de los cambios de pendiente de dicha repre—

sentación se calcula la superficie con que contribuyen los micropo—

ros, 6 , a la superficie total (método MP), columna 5, Tabla 1.mp

En la mayoría de las muestras se observa un solo cambio de pendiente,

lo que impide calcular una distribución de microporos. El hecho de

darse un solo cambio de pendiente en la representación—t puede deber

se al retraso en la formación del menisco en los poros, lo que hace

que éstos se llenen por adsorción en multicapas o siguiendo un meca

nismo de compenaación debido a que a la misma presión relativa se es

tén llenando otros poros por condensación capilar (Mikhail y col.,

1956b).

En las columnas 6 y 7 de la Tabla 1 se recogen los valores

de la superficie acumulada debida a mesoporos, 6, considerados cc

mo cilindros (po) ó platos paralelos (pp), respectivamente. Los y!

lores de S se obtienen efectuando 6 -~ 6 para los dos casos posiac mp —

blas considerados de poros cilíndricos (columna e) y platos parale

los (columna s)

Todos los valores de superficie discutidos se hallan repr!

sentados en la fig. 3. Se observa que los valores de 6T(Pc) concuer

dan, o incluso superan, con los valores de Este situación no

sería real debido a que las isotermas de adsoroión—desorción no han

podido ser registradas a presiones relativas superiores a p/p0 = 0,6

y que por encima de esta presión debe existir una cierta cantidad de

poros de mayor tamaFio a los estudiados.

En consecuencia, lo expuesto anteriormente nos lleva a ad

mitir que la suposición de poros cilíndricos no es aplicable a nues

tras muestras. En cambio, la suposición de platos paralelos sería

más real en cuanto que los valores da 61(pp) son inferiores a los de

66E1 en todas las muestras. Esta situación permite suponer una cantidad apreciable de poros con separación entre las paredes del plato

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