Caracterización estructural y magnética de vermiculitas-MG intercaladas con hierro y níquel

Abstract

Esta memoria recoge los resultados principales del estudio estructural y sobre las propiedades magnéticas de las vermiculitas intercaladas con hierro y níquel, obtenidas a partir de vermiculita-Mg de Santa Olalla.Estos materiales, además del interés que comparten con otros compuestos laminares y aptos para el intercambio iónico, en el ámbito de la catálisis o el medioambiente, constituyen un modelo ideal para el estudio de fenómenos físicos y químicos en sistemas de baja dimensionalidad, encuadrándose dentro de un campo de investigación experimental y teórica con importantes implicaciones en el desarrollo de sensores o dispositivos para el almacenamiento de datos. En lo que respecta a la estructura cristalina de las vermiculitas estudiadas, se ha podido caracterizar, por primera vez, el desorden estructural de la vermiculita-Mg a partir de diagramas de difracción de rayos X en polvo, mediante el programa DIFFaX+, basado en un método recursivo que, a diferencia de los métodos de perfil completo, es capaz de describir los difractogramas producidos por estructuras que no son totalmente ordenadas en las tres dimensiones del espacio. Asimismo, se ha comprobado que dicho desorden se mantiene cuando los cationes Mg2+ de la vermiculita natural son sustituidos por Fe3+ o por Ni2+. Por otro lado, la utilización de la espectroscopia Mössbauer ha permitido completar este análisis estructural, apoyando los resultados obtenidos por técnicas de análisis químico y de difracción de rayos X, en lo que respecta al efecto del tratamiento de intercambio iónico no sólo sobre los cationes intercambiables del espacio interlaminar sino también sobre los situados en la capa octaédrica. En cuanto a las propiedades magnéticas, se ha constatado que el comportamiento paramagnético de la vermiculita natural no se modifica cualitativamente tras los tratamientos de intercambio iónico con sales de hierro llevados a cabo en el presente estudio, pero sí lo hace cuando se trata con sales de níquel. De hecho, a través de medidas de imanación y susceptibilidad magnética AC, se han puesto de manifiesto una serie de características en el comportamiento magnético de la vermiculita-Ni, a T < 15 K, atribuibles a procesos de relajación magnéticos entre los momentos de los cationes Ni2+, que se pueden describir según modelos aplicables a las clases de universalidad a las que pertenecen los sistemas con comportamiento vidrio de espín con d =2 y d = 3. La coexistencia de ambos tipos de comportamiento en la fase cristalina de la vermiculita-Ni puede ser debida a la presencia de distintos estados de hidratación.