Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
CARACTERIZACIÓN DE LA ALEACIÓN Mg2Ni A TRAVÉS DE ÍNDICES
GLOBALES Y LOCALES DE REACTIVIDAD. ESTUDIO TEÓRICO
Z. G. Guzmán (1) , E. V. Ortiz (1,2) , M. B. López (1)
(1) Centro de Investigaciones Fisicoquímicas, Teóricas y Aplicadas (CIFTA)- Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad Nacional de Catamarca, Av. Belgrano 300, (4700), Catamarca, Argentina
(2) Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas
Universidad Nacional de Catamarca, Maximio Victoria 55, (4700), Catamarca, Argentina
emeblopez@gmail.com
RESUMEN
El presente trabajo reporta un estudio de las propiedades electrónicas y la caracterización por indicadores
de reactividad de la aleación Mg2Ni y magnesio puro. El estudio se realizó usando métodos ab-initio
basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) según el formalismo del programa Gaussian03.
Las propiedades electrónicas se determinaron identificando la función trabajo (HOMO) y la distribución
de cargas de cada sistema. La reactividad química se analizó mediante los indicadores globales y locales,
tales como: dureza química, blandura química, índice de electrofilicidad y blandura local. Del análisis de
las propiedades electrónicas y los indicadores globales se identificó el sistema más reactivo mientras que
los indicadores locales permitieron localizar los sitios o zonas más reactivas frente a ataques nucleofilicos o
electrofilicos.
Palabras clave: Aleación Mg2Ni, Reactividad, Estudio DFT
1- INTRODUCCIÓN
El magnesio es un elemento abundante, barato, ligero y que absorbe grandes cantidades de hidrogeno (7.6 %
en peso) formando hidruro de magnesio (MgH2). Sin embargo, presenta algunas limitaciones comunes a
otros elementos ligeros que también absorben grandes cantidades de hidrógeno: los hidruros formados son
compuestos muy estables con procesos de absorción y desorción de hidrógeno muy lentos, lo que significa
que se necesita una temperatura elevada (~300ºC) para extraer e introducir el hidrógeno.
La aleación de Mg con otros metales, tales como Cu, Fe, Ni, Al, In y La, puede mejorar considerablemente
la cinética de absorción y desorción de hidrógeno aunque la capacidad de almacenamiento del mismo se
reduce como consecuencia de la presencia de los metales de transición.
De todas las aleaciones de magnesio, el compuesto intermetálico Mg2Ni es considerado muy conveniente
para almacenar hidrógeno dado que puede ser fácilmente sintetizado y reacciona fácilmente con hidrógeno
gaseoso para formar el hidruro estable Mg2NiH4.
Estudios teóricos [1,2] y experimentales [3,4] han indagado sobre el impacto del dopado de magnesio puro
con níquel y su capacidad de formación de hidruros. Sin embargo, no son concluyentes aún los mecanismos
microscópicos que expliquen la habilidad de formación de hidruros en aleaciones Mg2Ni. Un estudio teórico,
a nivel microscópico, de las propiedades electrónicas y su relación con la reactividad química de la aleación
Mg2Ni puede aportar nuevos conocimientos sobre la capacidad de formación de hidruros y el
almacenamiento de hidrógeno.
El objetivo de este trabajo es determinar las propiedades electrónicas como así también la caracterización
por indicadores de reactividad de la aleación Mg2Ni y comparar estos resultados con los obtenidos para
magnesio puro. El estudio se ha realizado usando métodos basados en la Teoría del Funcional de la Densidad
según el formalismo del programa Gaussian03 [5].
2-METODOLOGÍA
La teoría del funcional de la densidad (DFT) provee una base teórica rigurosa para la descripción de la
distribución de carga y propiedades relevantes tales como los descriptores globales y locales de reactividad:
dureza química, blandura química, índice de electrofilicidad y funciones de Fukui. [6-10]. En este trabajo se
1040