Zeólita Clinoptilolita: Estudo da sua interação com íon cálcio usando dinâmica molecular de Car-Parrinello

Resumo

Zeólitas são aluminossilicatos com propriedades físico-químicas largamente exploradas na indústria. Em particular, sua capacidade de troca iônica tem sido usada na remoção de cátions cálcio e magnésio da água, evitando a dureza da água. A Dinâmica Molecular é uma ferramenta computacional para se obter informações sobre o comportamento das partículas que compõem um sistema. Nesse sentido, objetivou-se neste trabalho estudar a interação de íons cálcio  com Zeólita Clinoptilolita, usando a Dinâmica Molecular de Car-Parrinello. Foram simuladas duas trajetórias: a primeira formada por um fragmento linear de clinoptilolita com um íon cálcio e uma segunda, formada por um fragmento cíclico de clinoptilolita com um íon cálcio, que foram dispostas em caixas cúbicas de 15Å e 16Å, respectivamente. A primeira trajetória foi simulada por 43,08 ps e a segunda por 41,86 ps, ambas usando conjunto de funções de base de ondas planas com energia cinética de corte de 25Ry, pseudopotenciais ultrassoft de Vanderbilt, massa fictícia de 400 a.u. e funcional de troca e correlação PBE. As trajetórias foram salvas a cada 5 passos de 5 atu. Percebe-se que o íon cálcio interage fortemente com 4 oxigênios da zeólita linear e 6 oxigênios da zeólita cíclica. Observa-se que há uma tendência da ciclização da estrutura zeolítica linear, devido à forte interação entre oxigênio e íon cálcio. Na zeólita cíclica, essa interação faz com que o íon cálcio fique retido na cavidade da estrutura. Assim, conclui-se que íons cálcio tem grande afinidade pela zeólita clinoptilolita.