Sustitución de Al3+ por Fe3+ en la estructura AlPO4-5 mediante simulación por computadora

Resumen

En este trabajo se aborda la sustitución de Al3+ por Fe3+ en la estructura del AlPO4-5. El procedimiento de cálculo se basó en las técnicas de minimización de energía de la red cristalina. El programa utilizado en la simulación es el GULP que trabaja a partir de potenciales interatómicos y del modelo de cargas formales. Se estudió la estabilidad de la red cristalina para diferentes configuraciones de un Fe3+ por celda asimétrica del AlPO4-5 determinándose los sitios más probables del Fe3+ en la estructura. Para cada configuración se reportan los parámetros fundamentales de la celda. El cálculo se realizó teniendo en cuenta inicialmente que la estructura cristalina conservara la simetría original y posteriormente, sin esta restricción, con el objetivo de determinar la influencia de la simetría en la energía total de la red. A partir de los resultados de optimización, se analizó el grupo espacial de simetría de las estructuras finales con restricción (Ccc2), siendo este grupo uno de los que se discute como probable para la estructura cristalina del AlPO4-5. Se concluyó que la incorporación de Fe 3+en los sitios tetraédricos puede ocurrir. No obstante, en esta sustitución se desestabiliza la estructura del AlPO4-5 y ocurren cambios apreciables en las distancias de enlace T-O y en los ángulos de enlace T-O-T del enrejado cristalino. En particular, las distancias de enlace Fe-O son 0,3 Å mayores que las de Al-O, lo que puede considerarse una fuerte distorsión de la estructura.