UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Formación a escala molecular de soluciones sólidas
La pregunta obligada que surge tras el análisis termodinámico de cada una
de las soluciones es: ¿porqué, si todas las soluciones acuosas están más
sobresaturadas con respecto a la fase ortorrómbica, se produce primero (y a
veces únicamente) el crecimiento de la calcita?. Para responder a esta pregunta
se debe invocar de nuevo la relación entre la solución y el substrato sobre el cual
se va a producir el crecimiento. Según la teoría clasica de la nucleación, la
formación de núcleos termodinámicamente estables sólo puede producirse si la
solución de crecimiento supera un valor crítico de sobresaturación, valor que
depende, entre otros factores, de la solubilidad de la substancia que va a nuclear,
siendo este valor muy elevado para substancias débilmente solubles, como los
carbonatos estudiados en este trabajo. Si bien la presencia de un substrato como
la superficie {101 4} de la calcita puede actuar como catalizador de la nucleación,
facilitando la formación de una nueva fase, y por tanto rebajar la sobresaturación
necesaria para que la nucleación de estroncianita tenga lugar, la barrera
energética para la nucleación de esta fase, con una estructura diferente a la de la
calcita sigue siendo necesariamente elevada. Por el contrario, la presencia del
substrato de calcita permite que el sistema rebaje inicialmente su energía libre
mediante el crecimiento metaestable de calcita, lo que favorece el crecimiento de
esta fase.
En los experimentos realizados a partir de soluciones relativamente poco
concentradas en estroncio ([Sr]=0,2 mmol/L en la solución 1 y [Sr]=0,4 mmol/L en
la 2) la máxima sobresaturación alcanzada con respecto a una fase (Sr, Ca)CO3
ortorrómbica (β= 29 y β= 52 para las soluciones 1 y 2 respectivamente) no parece
ser suficiente para superar la barrera energética necesaria para la nucleación de
estas dos fases, al menos, durante la duración del experimento. Como
consecuencia, el único proceso de crecimiento que se observa es el avance de
escalones de calcita (figuras 4.22 y 4.25).
La formación de núcleos (probablemente de estroncianita) sobre la
superficie de la calcita, (figura 4.31) observados en experimentos realizados tras
inyectar solución 4, se produce en este caso porque se ha superado la barrera
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