Difusión catiónica en la oxidación de magnetita: análisis de factores que modulan la velocidad de reacción

Abstract

Las nanopartículas de óxidos de hierro (NPs FeOx) constituyen materiales de gran interés tecnológico debido a sus propiedades magnéticas, por lo que tienen aplicación en biomedicina, catálisis y remediación. Dichas propiedades dependen fuertemente del estado rédox, ya que las transformaciones entre fases como la oxidación de magnetita (Fe₃O₄) a maghemita (𝛾-Fe₂O₃) modifican la respuesta magnética. Esta reacción está limitada por la difusión de cationes Fe que migran hacia la superficie, mientras que la red aniónica incorpora aniones O²⁻ conservando su estructura fcc. En la literatura, la difusión suele describirse mediante un modelo simple resolviendo la segunda ley de Fick, bajo la hipótesis de partículas esféricas con superficie totalmente oxidada y concentración inicial homogénea de especies difusoras en el interior. Este modelo puede introducir errores al omitir características comunes en sistemas reales, como la anisotropía de forma, la polidispersidad, el bloqueo de sitios superficiales por la presencia de agentes de recubrimiento, y la existencia de gradientes de concentración debidos a la historia de la muestra. El presente trabajo tiene como objetivo analizar cuantitativamente el impacto de dichos factores sobre la determinación del coeficiente de difusión (D) cuando se emplea el modelo simple.