Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana Volumen 67, núm. 3, 2015, p. 433-446 http://dx.doi.org/10.18268/BSGM2015v67n3a7

Laboratory synthesis of goethite and ferrihydrite of controlled particle sizes

Milton Villacís-García¹, Mariana Ugalde-Arzate¹, Katherine Vaca-Escobar¹, Mario Villalobos^1,*, Rodolfo Zanella², Nadia Martínez-Villegas³

¹ Environmental Bio-Geochemistry Group, Earth Sciences Graduate Program, Geochemistry Department, Instituto de Geología, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Coyoacán, Ciudad Universitaria, México 04510, D.F.
² Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Coyoacán, Ciudad Universitaria, México 04510, D.F.
³ IPICyT, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, Camino a la Presa San José No. 2055, Col. Lomas 4a Secc., 78216 San Luis Potosí, SLP, México.

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Resumen

Los oxihidróxidos de hierro, como la goetita y ferrihidrita, son minerales altamente abundantes y ubicuos en ambientes geoquímicos. Su reactividad superficial es alta hacia la adsorción de aniones y cationes de relevancia ambiental dados sus pequeños tamaños de partícula. Por esta razón estos minerales son estudiados extensamente en geoquímica ambiental, y también son muy importantes en aplicaciones ambientales e industriales. En el presente trabajo reportamos la síntesis y caracterización de goetitas y ferrihidritas de tamaño de partícula controlado dado que se ha demostrado que su reactividad superficial es altamente dependiente de sus tamaños cristalinos, aún después de normalizar por su área superficial específica. Para investigar las razones de estos cambios de reactividad es necesario trabajar con tamaños de partícula reproducibles de estos minerales. Aquí presentamos las condiciones experimentales para sintetizar muestras de goetita de cuatro diferentes áreas superficiales específicas: ca. 40, 60, 80 y 100 m² g^-1, a través de la velocidad controlada de adición de hidróxido durante la hidrólisis de soluciones ácidas de Fe(III). En el caso de ferrihidrita de 2 líneas, se prepararon muestras con dos tamaños diferentes de partícula cambiando el tiempo de añejamiento bajo las condiciones de pH de síntesis (pH=7.5). Los minerales sintetizados se identificaron y caracterizaron por: difracción de rayos X, área superficial específica por adsorción de N₂ BET, microscopía de transmisión electrónica, espectroscopía de infrarrojo de transformada de Fourier con reflectancia total atenuada, y adsorción de Cr(VI) máxima.

Palabras clave: síntesis, óxidos de hierro, área superficial específica, goetita, ferrihidrita, tamaño de partícula.