ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Síntese e estudos de adsorção dos metais: Cu(II), Cd(II), Zn(II) e Ni(II), sobre sílica gel funcionalizada com 2-mercaptobenzimidazol em solução etanólica
AUTORES: IAMAMOTO, M.S. (IQ-UFU) ; RIBEIRO, D.G. (IQ-UFU)
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi o de preparar a sílica funcionalizada com 2-mercaptobenzimidazol (SiMBI) e verificar a capacidade de adsorção desse material com alguns metais de transição em solução etanólica. A obtenção de 2-mercaptobenzimidazol ligado sobre a superfície de sílica gel pode ser representada por:
-Si-OH + (CH3O)Si(CH2)3SN2C7H8 -> -Si-O-Si(CH2)3SN2C7H8 + CH3OH.
As isotermas de adsorção foram obtidas utilizando-se a técnica de batelada. Em cada frasco foi colocada uma massa determinada do material funcionalizado (SiMBI) e quantidades variáveis de solução etanólica dos seguintes íons metálicos: Cu(II),Cd(II), Zn(II) e Ni(II). A quantidade de íons metálicos adsorvidos foi calculada utilizando-se a equação: nf = [(na-ns)/m, onde nf é número de mols fixos na matriz.
PALAVRAS CHAVES: sílica gel, 2-mercaptobenzimidazol, adsorção
INTRODUÇÃO: A sílica gel é um típico exemplo de polímero inorgânico que apresenta em sua composição grupos siloxanos, Si-O-Si, em seu interior, possuindo um grande número de grupos silanóis, Si-OH, em toda a sua superfície, manifestando um comportamento ácido. Uma operação importante consiste na ativação da superfície da sílica mediante aquecimento, a fim de eliminar as moléculas de água. A sílica organofuncionalizada encontra uma destacada utilização no uso da molécula imobilizada como agente sequestrante para metais. A adsorção de metais pelas sílicas modificadas pode ser efetuada em meio aquoso ou em solventes não aquosos, destacando-se principalmente o etanol e a acetona[1].
O presente trabalho tem como objetivo estudar a preparação e propriedade de grupos organofuncionais contendo dois nitrogênios como átomos doadores, ancorados na superfície da sílica gel. O composto 2-mercaptobenzimidazol é um conhecido ligante para Hg(II), Cu(II) e Ag(II)[2]. Este composto impregnado na superfície da sílica gel tem a propriedade de adsorver alguns metais pesados em solução aquosa. Com isto pretende-se estudar a sua capacidade de adsorção dos íons metálicos: Cu(II), Cd(II), Zn(II) e Ni(II) em solução etanólica.
MATERIAL E MÉTODOS: A sílica gel foi ativada aproximadamente a 120 ºC.
A obtenção de 2-mercaptobenzimidazol ligado sobre a superfície de sílica gel foi feita através da seguinte reação:
-Si-OH + (CH3O)Si(CH2)3SN2C7H8 -> -Si-o-Si(CH2)3SN2C7H8 + CH3OH
Este material foi abreviado como SiMBI.
A funcionalização foi feita com aquecimento e agitação durante 4 horas.
As isotermas de adsorção foram obtidas utilizando-se a técnica de batelada. Em cada frasco foi colocada uma massa de 0,100g do material funcionalizado (SiMBI) e uma quantidade variável de solução etanólica de íons metálicos: Cu(II), Cd(II), Zn(II) e Ni(II), separadamente.
Os frascos foram agitados por 2 horas, à 25°C, até o sistema atingir o equilibrio.
Em seguida, a solução sobrenadante foi separada por decantação. Como os íons metálicos estavam dissolvidos em solução etanólica, inicialmente os mesmos foram evaporados em banho-maria e posteriormente redissolvidos em água destilada, e o metal analisado, utilizando-se a titulação complexométrica com EDTA 0,010mol/L.
A quantidade de metal adsorvido (nf) foi calculada através da expressão:
nf = [(na-ns)/m], onde nf é o número de mols fixos na matriz, na e ns são os números de mols adicionados e números de mols do sobrenadante dos íons metálicos, e m é a massa do material.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Moreira e colaboradores [3] relataram que 2-mercaptobenzimidazol covalentemente ligado à sílica gel apresenta afinidade pelos metais: Cu(II), Zn(II), Cd(II), Hg(II) e Pb(II), em solução aquosa, sendo que neste caso, a seletividade por cada metal depende muito do pH da solução. Devido a isso, os nossos estudos preliminares de adsorção sobre sílica gel funcionalizada com 2-mercaptobenzimidazol (SiMBI) foram feitos em solução etanólica.
Pelos resultados obtidos (Tabela 1) a ordem de afinidade do material (SiMBI) pelo metal foi de: Ni(II)< Zn(II)< Cd(II)< Cu(II), observados pelos valores de nf no limite de saturação. Estes valores são, em mmol/g: Ni(II)=0,0240; Zn(II)=0,0356; Cd(II)=0,0394 e Cu(II)=0,1587.
As isotermas de adsorção demonstram que a sílica funcionalizada (SiMBI) possui afinidade maior pelos metais em etanol, quando comparado coma afinidade em solvente aquoso, istó é, a adsorção aumenta grandemente (Figura 1).
Este comportamento é devido, em parte, às constantes dielétricas, igua a 24,0 e 80,0 para etanol e água, respectivamente. A seletividade para cada metal depende fortemente da constante dielétrica do solvente. Em etanol, que possui uma constante dielétrica mais baixa, os haletos metálicos ficam pouco dissociados e são mais adsorvidos pela fase sólida trocadora. Isto é observado para Cu(II), que é menos dissociado em solução e o que apresenta maior adsorção na superfície de sílica gel funcionalizada (SiMBI).
CONCLUSÕES: Os experimentos de adsorção dos íons metálicos estudados, em meio etanólico, mostraram que o SiMBI possui maior afinidade pelos metais neste meio quando comparados com aqueles obtidos em solvente aquoso. A transferência do íon metálico do solvente para a fase sólida depende fortemente da constante dielétrica do solvente.
Pôde-se notar que o SiMBI apresentou melhores resultados de adsorção com os íons metálicos de Cu(II). Isto pode ser explicado pelo fato de o grupo 2-mercaptobenzimidazol ser conhecido como um bom ligante para Hg(II), Cu(II) e Ag(II)[2].
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao Instituto de Química-UFU pela realização deste trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1]AIROLDI, C., Farias, R.F., O uso de sílica gel organofuncionalizada como agente sequestrante para metais, Química Nova, July/Aug.2000, vol.23, n.4, ISSN 0100-4042.
[2]SOUZA, M.F.B., DALLAN, E.J., BERTAZOLLI, R., Obtenção de um material adsorvente para íons de metais pesados, através da eletropolimerização de 2-mercaptobenzimidazol à superfície de carbono vítreo reticulado, Química Nova, May/June 2000, vol.23, n.3, ISSN 0100-4042.
[3]MOREIRA, J.C. and GUSHIKEM, Y., Anal.Chem.Acta, vol.176, 1985, p.263.
