Caracterización molecular de redes organometálicas para la adsorción selectiva de mercurio (Hg2+) en fase acuosa

Abstract

Las aguas contaminadas con mercurio constituyen un riesgo para la salud de los seres humanos y en general para todos los seres vivos que dependen directamente de dichos ambientes. Es entonces necesario que se piense en métodos de captura e identificación de especies químicas de mercurio en cuerpos hídricos. En este sentido, las redes organometálicas (ROMs), materiales cristalinos híbridos, tienen un alto potencial para emplearse en la remediación de aguas contaminadas con mercurio. Mediante cálculos de estructura electrónica con métodos de la teoría de funcionales de la densidad (DFT según la sigla del nombre en inglés), se evaluaron los mecanismos de interacción entre el Hg2+ y ligandos orgánicos. Estos ligandos fueron derivados del ácido fumárico al funcionalizarse con grupos -SH, -SCH3, -NH2 o -PH2. Los análisis de energía de interacción, así como de índices de reactividad global sugieren que el grupo tiol es el más selectivo al mercurio comparando con otros metales constituyentes de agua como calcio y plomo (-56,40, -48.99, y -39,91 kcal/mol, respectivamente). Esta capacidad adsortiva del ligando orgánico se mantuvo al hacer parte de una estructura representativa de la ROM seleccionada. Mediante el análisis de transferencia de carga y del índice de interacciones no covalentes, se verificó que dicha adsorción estaba mediada por la tricoordinación del mercurio en donde participaban dos átomos de oxígeno y el azufre del grupo tiol; estas interacciones son fuertes y no dispersivas. Tomando como base los resultados computacionales se sintetizó y caracterizó una ROM de Al-mercaptosuccinato, cuya eficiencia de remoción evidenció la alta capacidad adsortiva de esta red, llegando a porcentajes de remoción de Hg2+ del 99% a una concentración del metal en solución acuosa de 10 µg/mL, de igual forma esta ROM evidencia ser selectiva frente al mercurio en presencia de otros metales.