ELUCIDACIÓN
DE LA FÓRMULA ESTEQUIOMÉTRICA
DE NANOHIDROTALCITAS DE Mg Y Ni
SINTETIZADAS POR EL
MÉTODO DE COPRECIPITACIÓN
ELUCIDATION OF THE STECHIOMETRIC
FORMULA OF NANOHYDROTHALCITES OF Mg Y Ni
SYNTHESIZED BY THE METHOD OF CO-PRECIPITATION
Augusto Rodríguez C.
4
*, Lenys Fernández M.
1
*,
José Domínguez V.
2
†
, Gema González V.
3,5
, Omar Martínez M.
6
& Patricio Espinoza–Montero
1
Recibido: 26 de abril 2021 / Aceptado: 1 de julio 2021
DOI 10.26807/ia.v9i2.212
Palabras clave: Arcillas, Hidrotalcitas, Hidróxidos dobles laminares,
Relación estequiométrica, Síntesis.
Keywords: Clays, Hydrotalcites, Lamellar double hydroxides,
Stoichiometric ratio, Synthesis.
111
ELUCIDACIÓN DE LA FÓRMULA ESTEQUIOMÉTRICA DE NANOHIDROTALCITAS
DE Mg Y Ni SINTETIZADAS POR EL MÉTODO DE COPRECIPITACIÓN
RRodríguez et. al., 111–134
1 Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Escuela de Ciencias Químicas, Quito, Ecuador. (*co-
rrespondencia: lmfernandez@puce.edu.ec, pespinoza646@puce.edu.ec)
2 Universidad Simón Bolívar, Departamento de Química, Caracas, Venezuela (jrdomin@usb.ve)
3 Yachay Tech University, School of Physical Sciences and Nanotechnology, Urcuqui, Ecuador. (ggon-
zalez@yachaytech.edu.ec)
4 Grupo CAE INIFTA (Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas), La Plata, Ar-
gentina. (*correspondencia: augustorodriguez@inifta.unlp.edu.ar)
5 Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, Centro de Ingeniería Materiales y Nanotecnolo-
gía, Caracas, Venezuela. (gemagonz@gmail.com )
6 Universidad Técnica de Machala, Facultad de Ciencias Químicas y de la Salud, Machala, Ecuador.
(emartinez@utmachala.edu.ec)
RESUMEN
Los hidróxidos dobles laminares (LDH, por sus siglas en inglés), también deno-
minados como Hidrotalcitas (HTs), son una clase de materiales arcillosos bidi-
mensionales conocidos por su estructura laminar única, composición versátil
y propiedades de intercambio iónico. En este trabajo se reporta la determina-
ción de la relación estequiométrica de arcillas tipo HTs sintetizadas en el labo-
ratorio por el método de co-precipitación. El contenido de metales di y
tri-valente que conforman las estructuras de las arcillas fue cuantificado por es-
pectroscopia de absorción atómica por llama. Se sintetizaron dos tipos de HTs,
Ni (HT-Ni) y Mg (HT-Mg); donde de acuerdo con los cálculos realizados la for-
mula estequiométrica para la primera arcilla es Ni
0,82
Al
0,18
(OH)
2
(NO
3
)
0,18
y
Mg
0,80
Al
0,20
(OH)
2
(NO
3
)
0,20
para la segunda, resultados que concuerdan per-
fectamente con la literatura. Las arcillas sintetizadas fueron caracterizadas por
difracción de rayos X, espectroscopia FT-IR y microscopia electrónica de ba-
rrido. Los patrones de difracción de rayos X confirmaron la formación de HTs
de tamaño de partícula nanométrico, donde la HT-Mg sintetizada posee mejo-
res propiedades cristalinas.
ABSTRACT
The lamellar double hydroxides (LDH), also known as Hydrotalcites (HTs), co-
rrespond to a family of two-dimensional clay materials notorious for their uni-
que lamellar structures, versatile composition and ion exchange properties. In
this research, the determination of the stoichiometry ratio of a set of Hydrotal-
cites clays, synthesized in the lab by the co-precipitated method, is reported.
The content from the trivalent and divalent metals that conform the clays struc-
tures was determined through flame atomic absorption spectroscopy. Two types
of HTs were synthesized, Ni (HT-Ni) and Mg (HT-Mg); where, according to the
resulting calculations, the stoichiometric formulas correspond to
Ni
0.82
Al
0.18
(OH)
2
(NO
3
)
0.18
and Mg
0.80
Al
0.20
(OH)
2
(NO
3
)
0.20
respectively, formu-
las that show great similarities with reported values on the available literature.
Furthermore, the synthesized clays were also characterized by X-Ray Diffrac-
112
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
tion, FT-IR spectroscopy and scanning electron microscopy; where the X-Ray
diffraction patterns confirmed the formation of nanometric size HTs particles,
with the HT-Mg clay showing better crystalline properties.
113
ELUCIDACIÓN DE LA FÓRMULA ESTEQUIOMÉTRICA DE NANOHIDROTALCITAS
DE Mg Y Ni SINTETIZADAS POR EL MÉTODO DE COPRECIPITACIÓN
Rodríguez et. al., 111–134
INTRODUCCIÓN
Los hidróxidos dobles laminares
(LDH, por sus siglas en inglés), deno-
minados en la mayoría de los casos
como Hidrotalcitas (HTs), son mate-
riales arcillosos bidimensionales (2D)
de composición versátil y propieda-
des de intercambio aniónico, cono-
cidos por su estructura doble laminar
única; esta última constituida por
aniones entre capas intermedias y
capas huésped con carga positiva
(octaédrico M(OH)
6
, similar a la bru-
cita natural), Figura 1 (Martínez &
Carvajal, 2012).
Figura 1. Esquema estructural
de los materiales tipo hidrotalcitas
Estos materiales no se encuentran en
abundancia en la naturaleza, como
las arcillas catiónicas, sin embargo,
son fáciles de preparar en el labora-
torio de manera sintética y a bajo
costo.
Los LDH poseen una composición
química general [M
2+
1-x
·M
3+
x
·(OH)
2
]
(A
n-
)
x/n
.y·H
2
O, la cual se obtiene
cuando parte del metal divalente,
M
2+
, en el M(OH)
2
se reemplaza par-
cialmente con un trivalente, M
3+
, de
radio iónico similar, donde “x” gene-
ralmente varía de 0,20 < x < 0,33
(Zhitova et al., 2020; Mishra et al.,
2018). Se han descrito otras formula-
ciones, como las fases ricas en alu-
minio (Britto, & Kamath, 2014;
Hawthorne & Cooper, 2013), donde
los sitios octaédricos vacíos en el
Al(OH)
3
(gibbsita, bayerita) están
ocupados por cationes de Li
+
u otros
cationes metálicos divalentes. Esta in-
serción crea un exceso de carga po-
sitiva en las capas, que son compen-
sadas por la intercalación de aniones
entre ellas. En la fase Li/Al (Li
(Al(OH)
3
)
2
·(A
n-
)
1/n
.
y
H
2
O), solo los ca-
tiones Li
+
ocupan los sitios octaédri-
cos vacíos y diferentes tipos de anio-
nes pueden intercalarse entre las
capas. En consecuencia, los LDH
ofrecen una oportunidad notable
para sintetizar nuevos materiales a
través de la intercalación de com-
puestos entre sus capas, mejorando
así sus propiedades químicas por
efectos sinérgicos. Los LDH, se han
empleado en varios procesos tecno-
lógicos (Stamate et al., 2020) que van
desde la producción de energía re-
novable hasta la purificación y re-
mediación de agua, materiales fun-
cionalizados para nanogeneradores
piezoeléctricos y detección de gases,
aplicaciones biomédicas, síntesis de
nanocompuestos inteligentes híbri-
dos, que involucran tecnologías en
expansión como la liberación de me-
dicamentos y el envasado de alimen-
tos. La composición variable y pro-
piedades intrínsecas de los LDH son
las principales razones por las cuales
su uso catalítico es su principal
campo de aplicación, donde exhiben
actividades y selectividades impor-
tantes en una amplia gama de reac-
ciones que se llevan a cabo común-
mente en la industria, que incluyen
condensación, alquilación, cicla-
ción, isomerización, etc.
Se han reportado síntesis de LDH por
métodos directos e indirectos (Pizzo-
ferrato & Richetta, 2020), como la
coprecipitación, (Zaghloul et al.,
2021; Wen et al., 2021) crecimiento
hidrotermal, (Hu et al., 2021) síntesis
sol-gel, (Pérez et al., 2020) química
blanda, (Liu et al., 2021) síntesis elec-
troquímica, (Li et al., 2021; Pan et al.,
2021) intercambio aniónico, (Yao et
al., 2021; Jeung et al., 2021) y aque-
llos en los que los LDH se utilizan
como precursores (Li et al., 2013;
Rybka et al., 2021). Las propiedades
específicas de los LDH, como la po-
rosidad y el área superficial, se pue-
den controlar variando el método y
las condiciones de síntesis, lo que da
lugar a una amplia gama de materia-
les adaptados a las aplicaciones es-
pecíficas mencionadas en el párrafo
anterior. La estructura de los LDH,
también se puede modificar cam-
biando la combinación de los catio-
nes y los aniones de las capas inter-
medias para conferirles propiedades
específicas (Chaillot et al., 2020;
Zheng et al., 2019; Wu et al., 2019).
114
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
En ese sentido, el reto es lograr pro-
cesos de síntesis rápidos y ecológi-
cos, los cuales combinados con la
alta capacidad de sorción y combi-
nación de los materiales tipo LDH,
permitan lograr derivados útiles en
diversas aplicaciones, como la adsor-
ción de diversas moléculas, contami-
nantes orgánicos e inorgánicos, o
procesos catalíticos gracias a la gene-
ración de sitios básicos activos en la
superficie de estos materiales.
La co-precipitación es el método más
común para sintetizar LDH, el cual
consiste en disolver sales inorgánicas
precursoras de LHD en un medio al-
calino, a pH constante o en aumento,
nunca en disminución. Este método
permite controlar la morfología y el
tamaño de partícula, dependiendo de
la sobresaturación de la solución y
del estado de cristalización deseado
(Chaillot et al., 2020). Los LHD obte-
nidos por co-precipitación a baja so-
bresaturación presentan una cristalini-
dad superior a los obtenidos en con-
diciones de alta sobresaturación. Por
otro lado, agregar la solución que
contiene las sales precursoras en una
solución con un pequeño exceso de
iones bicarbonatos, puede conducir
a la formación de materiales menos
cristalinos que el método por baja so-
bresaturación, pero da lugar a un
gran número de pequeños agregados,
medianamente nanométricos, debido
al efecto de confinamiento entre
capas de los iones carbonatos (Solo-
vov et al., 2018). La síntesis de LDH
por co-precipitación, puede conside-
rarse un método eficaz para la obten-
ción de materiales cristalinos, parti-
cularmente gracias al largo tiempo de
duración de la síntesis, el control del
pH y la posibilidad de acoplarle tra-
tamientos hidrotérmicos (Kannan et
al., 2004). Sin embargo, debido a las
dimensiones micro de las partículas
obtenidas por este método, las super-
ficies específicas son menores que las
obtenidas por otro tipo de síntesis. Lo
anterior constituye un reto impor-
tante en la literatura, donde se ha re-
portado que el uso de cationes metá-
licos como Fe, Zn, Cu y Ni, permite
la posibilidad de modificar las di-
mensiones de los cristales e influir en
la estabilidad térmica de los LDH
(Gevers et al., 2019).
Las HTs son LDH particulares, carac-
terizadas por una relación molar
Mg:Al de 3:1, donde el Mg está par-
cialmente sustituido por Al. En este
trabajo, se presenta la determinación
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ELUCIDACIÓN DE LA FÓRMULA ESTEQUIOMÉTRICA DE NANOHIDROTALCITAS
DE Mg Y Ni SINTETIZADAS POR EL MÉTODO DE COPRECIPITACIÓN
Rodríguez et. al., 111–134
de las relaciones estequiométricas de
nanohidrotalcitas de Mg y Ni sinteti-
zadas por el método de co-precipita-
ción adaptado a una titulación de
doble precipitación en solución bá-
sica y en presencia de iones carbona-
tos y nitratos, lo que dio lugar a la
obtención de HTs de tamaño nano-
métrico. Las oportunidades que ofre-
cen las propiedades únicas de las
HTs de tamaño nanométrico son su-
mamente amplias (Shekoohi et al.,
2017; Manivannan et al., 2013; Dah-
dah et al., 2020; Bahramian, 2020),
y sus aplicaciones están en constante
crecimiento, lo que hace extremada-
mente interesantes investigar nuevas
técnicas de síntesis para la obtención
de HTs y sus derivados.
116
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
MATERIALES Y MÉTODOS
Reactivos químicos
Nitrato de aluminio nonahidratado,
Al(NO
3
)
3
·9H
2
O, 98,5 %, Scharlau
Chemie; Nitrato de níquel (II) hexa-
hidratado, Ni(NO
3
)
2
·6H
2
O, 99 %,
Merck; Nitrato de magnesio hexahi-
dratado, Mg(NO
3
)
2
·6H
2
O, 98,9 %,
Fisher Scientific; Hidróxido de sodio,
NaOH, 98 %, Eka Nobel.
Equipos
Difractómetro de rayos X, marca
BRUKER, modelo AXS D8, radiación
Cu kα; microscopio electrónico de
Barrido JEOL JSM-6390 Scanning
Electron Microscope; espectrómetro
FT-IR Brucker TENSOR”27 y espec-
trómetro de absorción atómica Per-
kin- Elmer modelo 2380 y el análisis
termogravimétrico (TGA) se llevó a
cabo en una termobalanza Setaram.
Síntesis de Hidrotalcita
Para la síntesis de las arcillas, se em-
pleó el método de co-precipitación
reportado por Miyata, 1983. Se pre-
pararon dos soluciones contentivas,
una de 0,25 moles de Al(NO
3
)
3
+
0,75 moles de Ni(NO
3
)
2
, y la otra
con 0,25 moles de Al(NO
3
)
3
+ 0,75
moles de Mg(NO
3
)
2
. El contenido de
CO
2
en ambas soluciones fue elimi-
nado por burbujeo con N
2
, de alta
pureza, por 20 minutos. Posterior-
mente, cada solución fue titulada con
NaOH 1 mol L
-1
, gota a gota, hasta
lograr la precipitación de las arcillas.
Los precipitados obtenidos de cada
titulación constituyen las arcillas HT
de Mg-Al-NO
3
(HT-Mg) y de Ni-Al-
NO
3
(HT-Ni). Los precipitados se fil-
traron en un crisol de vidrio
sinterizado, lavándolos con agua des-
tilada para luego colocarlos en una
estufa a 80
o
C por 24 horas. Las HTs
sintetizadas se caracterizaron por di-
fracción de rayos X, espectroscopia
FT-IR, TGA y microscopía electrónica
de barrido (SEM, por sus siglas en in-
glés). El contenido de metales en
cada arcilla se determinó mediante
espectroscopia de absorción ató-
mica. Previamente a cada caracteri-
zación, las HTs se almacenaron en
viales dentro de un desecador. Antes
de la caracterización, debido a que
las arcillas HTs son materiales higros-
cópicos, una porción de estas fueron
deshidratadas en una estufa a 80
o
C
20 minutos. Para los espectros FT-IR,
antes de que las HT se enfriaran por
completo, se homogeneizaron en
KBr para obtener las mezclas con las
cuales se elaboraron las pastillas a ser
colocadas en el equipo de espectro-
fotometría. Para obtener los difracto-
gramas respectivos de cada material,
los mismos se trituraron hasta obte-
nerse un polvo muy fino y homogé-
neo que se dispersó sobre el porta-
muestra del difractómetro formando
una capa lo más uniforme posible. Se
abarcó un barrido de 3° hasta 60° 2θ.
Determinación del contenido de Al,
Ni y Mg mediante espectroscopia de
absorción atómica a la llama
Para este procedimiento, 100 mg de
cada arcilla se disolvieron por sepa-
rado, con 5 gotas de ácido nítrico
concentrado llevando luego a un
aforo de 100 mL. En ambas solucio-
nes se utilizó KNO
3
como supresor
de ionización de Al, a una concen-
tración final de 2000 mg L
-1
de K. Se
utilizó Sr (SrCl
2
) como agente libera-
dor del Mg a una concentración en
solución de 3000 mg L
-1
. Se constru-
yeron curvas de calibración por es-
pectroscopia de absorción atómica
por llama, empleando patrones es-
tándar de Ni, Al y Mg en rangos de
concentraciones de 2 a 8 mg L
-1
, de
25 a 110 mg L
-1
y de 0,1 a 1 mg L
-1
,
respectivamente. Los patrones fueron
preparados conteniendo las mismas
concentraciones del K y del Sr como
supresor de ionización y agente libe-
rador, respectivamente.
117
ELUCIDACIÓN DE LA FÓRMULA ESTEQUIOMÉTRICA DE NANOHIDROTALCITAS
DE Mg Y Ni SINTETIZADAS POR EL MÉTODO DE COPRECIPITACIÓN
Rodríguez et. al., 111–134
Los patrones de difracción de rayos X
para las HTs sintetizadas, se muestran
en las Figuras 2a y 2b, donde se pre-
sentan patrones característicos de los
hidróxidos dobles laminares y los es-
pectros IR obtenidos (Figura 3a y 3b)
muestran bandas de transmitancia re-
portadas en anterioridad para este
tipo de arcillas (Wiyantoko et al.,
2015)
118
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
RESULTADOS
a
b
Figura 2. Patrón de difracción de rayos X obtenido para:
a) la arcilla HT-Ni, b) la arcilla HT-Mg
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ELUCIDACIÓN DE LA FÓRMULA ESTEQUIOMÉTRICA DE NANOHIDROTALCITAS
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Figura 3. Espectro FT-IR de: a) la HT-Ni,
b) la HT-Mg
a
b
El termograma, TGA, para las HTs
sintetizada se presenta en la Figura 4.
120
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
Figura 4. Termograma obtenido
para las HTs sintetizadas (TGA-DTG)
La Figuras 5a y 5b, muestran las cur-
vas de calibración obtenidas me-
diante medidas de absorbancia de
una serie de patrones estándar co-
merciales de Ni, Mg y Al y los resi-
duales graficados en función de las
coordenadas experimentales en el
eje x, en las Figuras 6a-c.
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Figura 5. Curvas de calibración empleadas para la determinación de
a) níquel y magnesio en las arcillas sintetizadas,
b) aluminio en las arcillas sintetizadas
121
a
b
122
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
Figura 6. Residuales de la curva de calibración
para la detección de: a) níquel, b) magnesio y, c) aluminio
a
b
c
Las relaciones estequiométricas cal-
culadas se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Composición en metales de las
HT sintetizadas, obtenidas por absorción
atómica; fórmulas obtenidas para
ambos materiales
Mg (%) Al (%) Ni (%)
HT-Mg (25,2±0,2) (6,4±0,1)
HT-Ni 3,23±0,02) (33,9±0,3)
Fórmulas obtenidas
HT-Mg Mg
0,80
Al
0,20
(OH)
2
(NO
3
)
0,20
HT-Ni Ni
0,82
Al
0,18
(OH)
2
(NO
3
)
0,18
A modo comparativo frente a la téc-
nica de espectroscopia de absorción
atómica por llama, en la Tabla 2 se
presenta la composición y fórmula
para la HT-Ni obtenida por EDX (Fi-
gura 7).
Figura 7. Análisis elemental por EDX
de la HT-Ni
Tabla 2. Composición en metales
de la HT-Ni sintetizada, obtenida
por análisis elemental por EDX
Al (%) Ni (%)
(33,5 ± 0,1) (33,5 ± 0,1)
Fórmula obtenida
Ni
0,81
Al
0,19
(OH)
2
(NO
3
)
0,19
Las micrografías de ambas HTs, (Fi-
gura 8), muestran un material con
partículas de un tamaño y formas va-
riadas, con características típicas de
los LHD.
Figura 8. Micrografía, SEM,
de las arcillas sintetizadas
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InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
Caracterización de las arcillas HTs
modificada
Los patrones de difracción de rayos X
para las HTs sintetizadas (Figuras 2a
y 2b), muestran patrones característi-
cos de hidróxidos dobles laminares
(Martínez & Carvajal, 2012). Una
serie de señales armónicas que se
asignan a los planos (003), (006),
(009). Para ambas arcillas, las señales
(003) y (006) están ubicadas alrede-
dor de 10 y 20 grados, 2θ, mientras
la señal del plano basal (003) se
ubicó en 10,75° para la HT-Ni y en
10,40° para la HT-Mg. La señal más
intensa, plano basal (003), se define
como la distancia entre dos láminas
contiguas análogas al plano (001),
por lo que puede ser utilizada, me-
diante la ley de Bragg (Martínez &
Carvajal, 2012), para calcular la dis-
tancia entre los espacios interlamina-
res de las arcillas. Esta distancia fue
de 8,23 Å y 8,50 Å para la arcilla HT-
Ni y HT-Mg, respectivamente; sepa-
raciones comprendidas en el rango
reportado para HTs que contienen
aniones nitratos entre sus láminas
(Miyata, 1983). Ambos patrones de
difracción cuentan con una serie de
señales asimétricas localizadas a par-
tir de 35°, denotadas con los núme-
ros (012) y (015), que representan los
errores de apilamiento entre las lámi-
nas de brucita de las HTs (Fernández
et al., 2006). El patrón de difracción
para la HT-Mg presentó un pico de
baja intensidad localizado en 60° 2θ
al que se le asignó el plano (110).
Esta reflexión es equivalente a la dis-
tancia existente entre los cationes
metálicos dentro de las láminas y al
parámetro de celda a, con esta dis-
tancia es posible estimar el tamaño
de los cristalitos mediante la ecua-
ción de Scherrer (Martínez & Carva-
jal, 2012), dando como resultado un
tamaño de partícula de 38,92 nm y
8,44 nm para la HT-Mg y HT-Ni, res-
pectivamente. Tomando en conside-
ración, que para la determinación del
tamaño de partícula mediante la
ecuación de Scherrer, se realizó la
aproximación a partículas de forma
esféricas, y, conociendo la densidad
promedio reportada para estos mate-
riales de 2,06 g/cm
3
; es posible gene-
rar un valor aproximado para las
áreas superficiales de las hidrotalcitas
sintetizadas, (Forano et al., 2013). Se
obtuvieron áreas de 346 m
2
/g y 74,8
DISCUSIÓN
m
2
/g para las HT-Ni y HT-Mg respec-
tivamente; siendo este último valor
(74,8 m
2
/g), similar al reportado por
otros trabajos con hidrotalcitas de Mg
y Al de altas áreas superficiales
(Zhang et al., 2019).
Dependiendo del grado de cristalini-
dad del material, es posible observar
un mayor número de estas señales; en
este caso la HT-Mg presenta un mayor
grado de cristalinidad, lo que se evi-
dencia por picos en el difractograma
mucho más delgados y definidos que
los obtenidos para la HT-Ni.
Los espectros IR obtenidos para los
materiales, muestran bandas de trans-
mitancia reportadas en anterioridad
para las arcillas tipo HTs (Wiyantoko
et al., 2015) (Figura 3a y 3b). En
ambas HTs se observan bandas am-
plias e intensas, 3470 cm
-1
para la
HT-Ni y 3510 cm
-1
para la HT-Mg,
asociadas a enlaces O-H del hidró-
xido doble, la señal intensa en la re-
gión cercana a 1390 cm
-1
a la
vibración de los enlaces N=O de los
nitratos contenidos en el espacio in-
terlaminar (Fernández et al., 2006), la
señal débil entre 406 y 405 cm
-1
a la
vibración de los enlaces O-M-O y el
conjunto de señales anchas entre 550
y 800 cm
-1
es atribuido a los enlaces
M-O.
El termograma, TGA y DTG, para las
HTs sintetizada se presenta en la Fi-
gura 4. La pérdida de peso (15 %) al-
rededor de 100 °C (I) es característico
de la eliminación del H
2
O fisiosor-
bido y el H
2
O entre capas de las HTs.
La segunda pérdida (30 %) entre 200
y 250 °C (II) se atribuye al detrimento
de una mayor cantidad de agua inter-
laminar junto a la eliminación de es-
pecies carbonatos que pudieron ser
retenidas en el espacio interlaminar
durante el proceso de síntesis. La úl-
tima pérdida, a partir de los 300 °C
(III) está relacionada con la deshidro-
xilación, descarbonatación y forma-
ción de óxido metálicos mixtos
amorfos (Edañol et al., 2020; Ferreira
et al., 2004; Yaseneva et al., 2018).
Las Figuras 5a y 5b, muestran las cur-
vas de calibración obtenidas me-
diante medidas de absorbancia de
una serie de patrones estándar co-
merciales de Ni, Mg y Al. Las medi-
das se realizaron después de disolver
muestras de estas en ácido nítrico di-
luido (0,1 mol L
-1
). Las tres curvas de
calibración muestran coeficientes de
correlación aceptables en el ajuste,
125
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DE Mg Y Ni SINTETIZADAS POR EL MÉTODO DE COPRECIPITACIÓN
Rodríguez et. al., 111–134
con R
2
= 0,9998, 0,9991 y 0,9983
para Ni, Mg y Al, respectivamente.
No obstante, el valor de R
2
no repre-
senta un criterio definitivo para eva-
luar la validez de una regresión
lineal, por lo cual se realizó la repre-
sentación de los residuales (Rodrí-
guez et al., 1996). Los residuales
fueron graficados en función de las
coordenadas experimentales en el
eje x, lo que corresponde a unidades
de mg L
-1
, (Figuras 6a-c). Se obtuvo
una distribución aleatoria de los pun-
tos calculados con una falta de de-
pendencia entre las magnitudes en
los ejes “x” y “y”, siendo esto eviden-
cia de un buen ajuste que cuenta
sólo con los errores aleatorios intro-
ducidos por la labor del experimen-
tador (Rawski et al., 2016). La
regresión lineal de las curvas de cali-
bración arroja valores para los puntos
de corte de (0,0045 ± 0,0060),
(0,0051 ± 0,0070) y (0,0542 ±
0,0300) para el Ni, Mg y el Al, res-
pectivamente. En la determinación
de los primeros dos elementos, el
punto de corte contiene al origen al
tomar en cuenta la dispersión que
acompaña a “b”, este fenómeno co-
rresponde con lo esperado teórica-
mente, ya que, una concentración
teórica de 0 del elemento debería
producir una absorbancia nula si se
eliminan los posibles efectos de las
matrices.
La curva obtenida para la determina-
ción del Al no posee un punto de
corte nulo, efecto que atribuimos al
cambio de las condiciones de tra-
bajo, ya que en los dos primeros me-
tales los gases utilizados para la
llama del espectrofotómetro son una
combinación de aire-acetileno, y en
el caso del Al, se utilizó aire-aceti-
leno-óxido nitroso. La Tabla 1, re-
sume las composiciones encontradas
de los metales junto con la formula
química derivada de estas magnitu-
des. Las relaciones estequiométricas
mostradas en la tabla , se aproximan
a las reportadas en la literatura
Mg
0,75
Al
0,25
(OH)
2
(NO
3
)
0,25
para la
HT-Mg y Ni
0,75
Al
0,25
(OH)
2
(NO
3
)
0,25
para la HT-Ni (Misra & Perrotta,
1992); la pequeña diferencia puede
deberse a la naturaleza no estequio-
métrica característica de las HT, que
pueden producir pequeñas cantida-
des de óxidos dobles amorfos frente
a temperaturas elevadas en el pro-
ceso de secado, lo que lleva a obte-
ner materiales de composiciones,
hasta cierto grado, no homogéneas
(Balsamo et al., 2012). Sin embargo,
126
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
dicho fenómeno no limita en gran
medida la capacidad de intercambio
iónico de las arcillas HTs, una de las
principales propiedades de estos ma-
teriales, debido a que los hidróxidos
dobles laminares con buenos grados
de cristalinidad se han reportado con
composiciones muy variadas en don -
de el índice del metal trivalente
puede encontrarse entre 0,15 y 0,40
(Kannan et al., 1995).
Con el fin de descartar que las dife-
rencias observadas en las composi-
ciones teóricas y las experimentales
se deban a algún error cometido en
la determinación del contenido de
metales mediante espectroscopia de
absorción atómica, se determinó la
composición de metales en las arci-
llas mediante análisis elemental por
EDX, Tabla 2. Los resultados obteni-
dos para la composición de la HT-Ni
no muestran diferencias significativas
con los valores encontrados me-
diante absorción atómica, por lo que
se concluye que las fórmulas deriva-
das de las medidas por esta última
técnica representan una buena apro-
ximación de la composición de las
arcillas sintetizadas, y no son resul-
tado de un error en la ejecución ex-
perimental. Por otro lado, el análisis
elemental, Figura 7, indicó la presen-
cia de pequeñas cantidades de car-
bono en la arcilla. El carbono se
detecta de la porción de aniones car-
bonatos que inevitablemente se inter-
calan en espacio interlaminar duran-
te el lavado y el secado, respuesta de
la alta afinidad que presentan estas
arcillas frente al anión CO
3
2-
a la hora
de intercambiar iones (Iyi et al.,
2004), cuyo confinamiento puede
ayudar a la disminución del tamaño
de partícula (Solovov et al., 2018).
A pesar de que la morfología de los
hidróxidos doble laminares se en-
cuentra estrechamente vinculada a
las condiciones de síntesis, las cua-
les, pueden variar de forma conside-
rable entre las referencias consulta-
das, existen algunas características en
común que comparten estos materia-
les y que pueden ser utilizadas con el
fin de caracterizarlos e identificaros
como compuestos tipo HT.
Las micrografías de ambas HTs, Fi-
gura 8, muestran un material con par-
tículas de un tamaño y formas
variadas. No obstante, los granos más
pequeños poseen dimensiones infe-
riores a 5 micras y una morfología
tipo hojuelas con bordes afilados
127
ELUCIDACIÓN DE LA FÓRMULA ESTEQUIOMÉTRICA DE NANOHIDROTALCITAS
DE Mg Y Ni SINTETIZADAS POR EL MÉTODO DE COPRECIPITACIÓN
Rodríguez et. al., 111–134
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InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
propensas a la exfoliación (centro de
la foto de la derecha), lo cual es ca-
racterístico de los hidróxidos dobles
laminares sintéticos (Cocheci et al.,
2010).
CONCLUSIÓN
Mediante el método de precipitación
acoplado a una titulación por preci-
pitación doble, se sintetizaron HTs
con la composición química
Ni
0,82
Al
0,18
(OH)
2
(NO
3
)
0,18
y
Mg
0,80
Al
0,20
(OH)
2
(NO
3
)
0,20
.
Determinaciones por espectroscopia
de absorción atómica y análisis ele-
mental por EDX permitieron corrobo-
rar las fórmulas propuestas. Los
patrones de difracción de rayos X
presentaron una serie de picos típicos
de materiales tipo LDH y mediante la
ecuación de Scherrer se obtuvo que
las HTs sintetizadas poseen tamaño
nanométrico; la aproximación de las
partículas de las arcillas a formas es-
féricas permitió estimar áreas especí-
ficas elevadas de 74,8 m
2
/g y 346
m
2
/g para las HT-Mg y HT-Ni respec-
tivamente. Espectros de FTIR de los
materiales indicaron la presencia de
las señales esperadas para los mate-
riales sintetizados y las caracteriza-
ciones por SEM indicaron partículas
con la morfología típica de plaquetas
de LDH.
Los autores agradecen el apoyo de la
Pontificia Universidad Católica del
Ecuador, Universidad Simón Bolívar
Caracas-Venezuela y la Corporación
Ecuatoriana para el Desarrollo de la
Investigación y la Academia (CEDIA).
Dedicamos este trabajo a José Do-
mínguez (1946-2020), a quien recor-
daremos siempre por su incansable
trabajo y amor a la ciencia.
AGRADECIMIENTOS
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