Hidratación de montmorillonita de calcio en condiciones de cuenca: una simulación molecular Monte Carlo

Resumen

Simulaciones Monte Carlo en conjuntos NP_zzT y mVT de la hidratación de Ca-montmorillonita tipo Wyoming muestran la configuración interlaminar. Ca-montmorillonita puede formar hidratos de una, dos y tres capas, con espaciamiento d₀₀₁ de 11.83, 13.73, y 15.60 Å respectivamente a 353 K y 625 bar. A temperaturas menores el espaciamiento es mayor. Simulaciones en conjuntos mVT indican la formación del hidrato de una capa, estable a 333 K, 300 bar, potencial -7.21 kcal/mol, espaciamiento d₀₀₁ 12.11 Å. No se forman los hidratos de dos y tres capas. A 353 K, 625 bar, potencial de -5.58 kcal/mol, el hidrato de una capa no es estable. En el espacio interlaminar, las moléculas de agua se agrupan en el plano intermedio alternativamente orientadas con los protones hacia las superficies de siloxano a ambos lados y en el plano intermedio. Los cationes Ca²⁺ están totalmente solvatados, fuera del plano intermedio, a distancia de 2.77 Å de las moléculas de agua. En sedimentos bajo condiciones normales el monohidrato de Ca-montmorillonita es estable a 2 km de profundidad, mientras que bajo sedimentos sobre-compactados a 2.7 km de profundidad se vuelve inestable.