Envejecimiento de carbonato básico de cobalto amorfo en disolución acuosa a temperatura ambiente: un nuevo método para la cristalización de Co2CO3(OH)2, precursor de Co3O4

Abstract

El cobalto es un elemento escaso, pero ampliamente distribuido en la corteza terrestre. Está considerado como un metal tóxico y potencialmente carcinogénico y algunos de sus isótopos son radioactivos. La concentración anormalmente alta de Co2+, en aguas superficiales o subterráneas, suele tener origen antrópico. El estudio de la precipitación de carbonatos de cobalto puede ayudar a comprender el comportamiento de este ion en aguas carbonatadas con contaminadas con cobalto. El carbonato de Co (II) anhidro o esferocobaltita [CoCO3] precipita de forma natural en condiciones hidrotermales, pero en condiciones ambientales su precipitación se ve impedida principalmente por la formación de otros compuestos de cobalto y la formación de especies iónicas en la disolución en las que interviene el grupo hidroxilo. Estudios de laboratorio previos a este trabajo, han mostrado que cuando el Co2+ reacciona con CO3 2- en disolución acuosa a temperatura ambiente se forma un carbonato básico de cobalto de naturaleza amorfa. Se aborda aquí el estudio del envejecimiento de esta fase en la disolución sobrante a presión y temperatura ambiente a lo largo de dos meses. La evolución del sólido y de la disolución acuosa durante este periodo ha permitido comprobar que, tras una semana de maduración, el sólido amorfo evoluciona a carbonato hidróxido de cobalto [Co2CO3(OH)2] cristalino, con estructura tipo rosasita (G.S. P21/a). La morfología de los granos que constituyen esta fase, evoluciona a medida que el sólido adquiere cristalinidad y termina formando agregados de individuos laminares de tamaño un poco inferior a una micra y grosor de 10 nanómetros. No obstante, incluso para tiempos de maduración prolongados, el sólido presenta un bajo grado de cristalinidad y una cantidad notable de agua. En la literatura científica, esta fase únicamente se ha sintetizado mediante métodos hidrotermales. El sólido de neoformación Co2CO3(OH)2 no se encuentra en la naturaleza, pero tiene un gran interés tecnológico porque puede ser a su vez, un precursor de nanomateriales del óxido de cobalto (Co3O4) por calcinación. En este trabajo se recoge un estudio en el que se evalúan las posibilidades del Co2CO3(OH)2 sintetizado a temperatura ambiente en comparación con el procedente de síntesis hidrotermal como precursor de Co3O4. El producto de la calcinación es en ambos casos similar y las pequeñas variaciones observadas durante el proceso de calcinación están relacionadas con la pérdida de agua no estructural en los primeros estados del calentamiento. Además, debido al carácter topotáctico de la transformación de Co2CO3(OH)2 en Co3O4, la morfología en laminillas de la fase inicial se conserva en el óxido final.