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THE ROLE OF CLAY CHARGE IN THE MOBILITY OF COMPENSATING CATIONS: AN APPROACH FROM MOLECULAR DYNAMICS.

The charge of clays plays an important role in the mobility of compensating cations and in swelling processes. In this work we have developed a method to generate Lithium Fluorhectorite (Li-Fh) clay models with a charge of -1.2e and a non-homogeneous charge distribution. This charge is closer to the...

Descripción completa

Publicado en:Revista Cubana de Física Vol. 42; no. 1; pp. 37 - 44
Autores principales: MARRERO-PÉREZ, C. D., ROJAS-LORENZO, G., Lam, A.
Formato: Artículo
Publicado: Universidad de La Habana 7/15/2025
Materias:
Molecular dynamics
Kirkendall effect
Structural dynamics
Computer simulation
Diffusion coefficients
Acceso en línea:Ver este registro en EBSCOhost
Sumario:The charge of clays plays an important role in the mobility of compensating cations and in swelling processes. In this work we have developed a method to generate Lithium Fluorhectorite (Li-Fh) clay models with a charge of -1.2e and a non-homogeneous charge distribution. This charge is closer to the experimentally reported value. We used this approach to study their interaction with water using Molecular Dynamics (MD) simulations. The MD simulations showed that the Li diffusion coefficient increases by two orders of magnitude with decreasing clay charge. Population analyses and Li coordination indicate a greater interaction of the cations with water molecules with decreasing clay charge, leading to a deformation in the stacking of clay layers in the 010 model. These results highlight the important influence of clay charge on cation dynamics and structural behaviour, providing insight into delamination and swelling mechanisms.
La carga de las arcillas desempeña un rol importante en la movilidad de los cationes de compensación y en los procesos de hinchamiento. En este trabajo hemos desarrollado un método para generar modelos de la arcilla Litio Fluorhectorita (Li-Fh) con carga igual a -1,2e y una distribución de carga no homogénea. Esta carga se aproxima más al valor reportado experimentalmente. Utilizando simulaciones de dinámica molecular (DM) hemos estudiado la interacción de la Li-Fh con agua. Las simulaciones de DM mostraron que el coeficiente de difusión del Li aumenta en dos órdenes de magnitud con la disminución de la carga de la arcilla. Los análisis de población y la coordinación del Li indican una mayor interacción del catión con las moléculas de agua al disminuir la carga de la arcilla, lo que conduce a una deformación en el apilamiento de las láminas en el modelo 010. Estos resultados ponen de relieve la importante influencia de la carga de la arcilla en la dinámica de los cationes y el comportamiento estructural, proporcionando una visión de los mecanismos de delaminación e hinchamiento.