Thermodynamics and crystallographic relationships of the Gypsum-Brushite (CaSO4.2H2O - CaHPO4.2H2O) system

Abstract

RESUMEN EN CASTELLANO En esta tesis doctoral se investigan los procesos de interacción de yeso con P(V) en disolución acuosa a macro, micro y nanoescala con el objetivo de determinar las relaciones cristalográficas y la termodinámica del sistema CaSO4¿2H2O - CaHPO4¿2H2O-H2O. Asimismo, se estudia la conducta de deshidratación de los miembros de la solución sólida Ca (HP,S)O4¿2H2O empleando métodos termo-gravimétricos y de difracción de rayos X con cámara de alta temperatura. Los resultados obtenidos permiten la descripción detallada del crecimiento epitaxial de brushita sobre la superficie de exfoliación del yeso, incluyendo comparaciones estructurales a la escala molecular, la determinación de mecanismos de crecimiento y las condiciones de equilibrio termodinámico halladas durante el proceso de interacción. Los resultados experimentales también demuestran la baja miscibilidad en el sistema Ca(SO4,HPO4).2H2O, debido a la tendencia de ordenación de los grupos sulfato y fostato siguiendo el modelo cristalográfico de la sal doble ardealita (Ca2SO4HPO4.4H2O). RESUMEN (en otro idioma) This thesis is focused on the macro, micro and nanoscale study of the interaction between phosphate-bearing aqueous solutions and gypsum. Moreover, the assessment of the miscibility and dehydratation behaviour of the Ca(SO4,HPO4).2H2O solid solution, through an X-ray diffraction study, and thermogravimetry experiments. The obtained results enable a detailed description of the epitaxial overgrowth of brushite on the gypsum cleavage surface, including molecular scale comparisons, determination of growth mechanisms and reaction paths followed by the system. The experimental results also reveal very limited miscibility within the Ca(SO4,HPO4).2H2O solid solution system, since the phosphate and sulphate groups tend to occupy specific lattice sites, as reflected by the structure of ardealite (Ca2SO4HPO4.4H2O), which was synthesized during experimental stages.