martes, 27 de agosto de 2013

Simulaciones por ordenador indican que el carbonato cálcico tiene una fase líquida densa

Simulaciones por ordenador realizadas en el LBL pueden ayudar a los científicos a dar sentido a un desconcertante hecho observado recientemente en uno de los más importantes procesos químicos de la naturaleza. Resulta que el carbonato cálcico, compuesto omnipresente que es el principal componente de conchas, piedra caliza, hormigón, los antiácidos y otros miles de sustancias producidas natural e industrialmente producidos, pueden existir momentáneamente en forma líquida, ya que cristaliza a partir de la solución.

El carbonato cálcico es un importante jugador en el ciclo de carbono del planeta, así pues cualquier nueva visión acerca de cómo se comporta es importante. La predicción de una fase líquida densa durante la conversión de carbonato cálcico a un sólido puede ayudar a los científicos a comprender la respuesta de los organismos marinos a cambios en la química del agua marina debido al incremento de los niveles atmosféricos del CO2. También podría ayudar a predecir el grado en que las formaciones geológicas pueden actuar como reservas de almacenamiento de carbono, entre otros ejemplos.

La investigación también reconcilia algunas confusas observaciones experimentales. Durante más de un siglo, los científicos han creído que los cristales obtenían núcleo a partir de la solución mediante la superación de una barrera de energía. Pero recientes estudios sobre el carbonato cálcico han revelado la presencia de grupos nanoscópicos que, bajo ciertas condiciones, parecen circunvalar la barrera siguiendo una vía de cristalización basado en agregación. Ya que la nucleación es ubicua tanto en los sistemas naturales como sintéticos, estos descubrimientos han forzado a diversas comunidades científicas a reevaluar su punto de vista de este proceso.

El equipo del LNL usó simulaciones de dinámica molecular para estudiar el inicio de la formación del carbonato cálcico. Las simulaciones predijeron que en soluciones lo suficientemente supersaturadas de carbonato cálcico, se pueden formar espontáneamente gotas nanoscópicas de líquido denso. A continuación, estas gotitas se unen para formar un sólido amorfo antes de la cristalización.

Los descubrimientos apoyan el mecanismo de formación de carbonato cálcico basado en agregación y también indica que la presencia de la fase a nanoescala es consistente con un proceso llamado separación líquido-líquido, el cual es bien conocido en aleaciones y polímeros, pero inesperado para soluciones salinas.

Via LBL

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