ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO ESPECTROSCÓPICA E TERMOGRAVIMÉTRICA DO SULFATO DE TÉRBIO III
AUTORES: RODRIGUES R. V. (UFES) ; MARINS A. A. L. (UFES) ; MURI E. J. B. (UFES) ; CRUZ P. C. M (UFES) ; MACHADO L. C. (UFES) ; MATOS J. R. (USP)
RESUMO: A proposta deste trabalho é sintetizar e caracterizar o sulfato de Térbio III através das técnicas de espectroscopia no infravermelho, análise elementar de CHNS, difratometria de raios X pelo método do pó e análise térmica (ATG/DTG). Os espectros de IV para ambos os precursores obtidos pelas rotas clorídrica e sulfúrica não mostraram mudanças significativas, assim como os resíduos das análises de ATG/DTG dos mesmos precursores foram igualmente atribuídos, segundo DRX, ao Tb2OS2. Entretanto, as perdas de massas para ambos os precursores durante o aquecimento indicaram diferentes graus de hidratação dos dois compostos. A partir da massa residual foi possível confirmar as fórmulas Tb2(SO4)3.16.H2O (rota clorídrica) e Tb2(SO4)3.14H2O (rota sulfúrica) para os precursores.
PALAVRAS CHAVES: síntese, sulfatos, tratamento térmico
INTRODUÇÃO: O Térbio III tem chamado a atenção devido ao elevado potencial para diversas aplicações na área óptica como lasers, fibras amplificadoras, dispositivos eletroluminescentes, dispositivos de gravação de dados de alta densidade e ainda em sistemas biológicos pode ser utilizado como sondas espectroscópicas no estudo de biomoléculas e suas funções, especialmente proteínas que se ligam ao cálcio (Abraão, Moeller, Puche, Vicentini, Yan, Zezulka). O comportamento térmico dos sulfatos de terras raras tem sido alvo de inúmeras pesquisas, devido à formação das fases oxissulfato, sulfeto, oxissulfeto e óxido quando aquecidos a diferentes atmosferas. Os oxissulfetos de terras raras quando dopados com Európio mostram características tais como alta pureza e granulação fina e uniforme importantes do ponto de vista tecnológico (Santos).
MATERIAL E MÉTODOS: O óxido de térbio foi obtido da Aldrich Chem C.O. O ácido sulfúrico P.A. e o clorídrico P.A. obtidos da Dinâmica reagentes analíticos. A uréia P.A. da Cromoline Química fina.
Os sulfatos hidratados de térbio III foram sintetizados em duas formas diferentes, na primeira rota foi adicionado ácido sulfúrico concentrado ao óxido de térbio. A segunda rota empregou-se na adição o ácido clorídrico para formar o respectivo cloreto. Em seguida adicionou uréia elevando o pH para a formação do carbonato básico de Térbio. O sulfato de Térbio III foi formado adicionando acido sulfúrico ao carbonato básico. O produto foi cristalizado e em ambos os casos os cristais obtidos foram secos ao ar e caracterizados por IV, TG, DTG, DSC, TA e análise elementar. As equações de formação dos respectivos sulfatos são:
2 Tb4O7 + 12 H2SO4 = 4 Tb2 (SO4)3 + 12 H2O + O2
2 Tb(OH)CO3 + 3 H2SO4 = Tb2 (SO4)3 + 4 H2O + 2 CO2
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Submetidos ao tratamento térmico os sulfatos obtidos por rotas diferentes mostraram resíduos de (30.90 e 29,70). Estes valores permitem atribuir fórmulas [Tb2(SO4)3.14H2O e Tb2(SO4)3.16H2O] para os precursores. A TGA/DTGA dos compostos mostram as diferenças nas perdas de moléculas de água dos dois compostos precursores. Os difratogramas de raios X para os resíduos em atmosfera de H2 e N2/Ar á 1300°C não mostraram diferenças significativas e foram atribuídos ao oxidissulfeto de Térbio. O resíduo da TGA/DTGA em atmosfera oxidante pode ser atribuído ao dióxissulfato de Térbio III.
CONCLUSÕES: O estudo termogravimétrico das espécies de sulfatos indica o estado III para o Térbio. A decomposição térmica do Tb2(SO4)3 gera os mesmos subprodutos obtidos por rotas diferentes, mas com pequenas variações nas etapas de perda de massa. Os subprodutos obtidos nas duas etapas dependem da atmosfera utilizada no tratamento termoanalítico formando o óxidissufeto [Tb2OS2] sob atmosferas redutoras N2;H2/Ar, assim como, em atmosfera oxidante forma o óxidissulfato [Tb2O(SO4)2] (Matos). Em conjunto o estudo termoanalítico T.A. e da DSC, evidenciou a perda de diferentes quantidades de água.
AGRADECIMENTOS: Departamento de Química e Física - Universidade Federal do Espírito Santo
Instituto de Química - Universidade de São Paulo
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Matos J. R.; Santos A. V.; Quim. Nova Vol. 24, No. 3, 320-323. 2001
Moeller, T. The Chemistry of Lanthanides. Pergamon Press. New York 1975. Journal Chemical Education. 47, 417-423.
Santos, A. V.; p-tolueno sulfonatos de terras raras hidratados, sintese, caracterização e estudo termoanalítico. Tese doutorado–USP–SP 1998.
Vicentini, G.; Zinner, L. B.; Carvalho, L. R. F.; Folheto - Produção e Aplicações das Terras Raras, São Paulo, 1980.
Abrão, A.; Química e Tecnologia das Terras-Raras, CETEM/CNPq: Rio de Janeiro, Brasil, 1994.
Zezulka, V.; Straka, P.; Mucha, P.; J. Magn. Mater. 2004, 268, 219.
Puche, R. S.; Caro, P.; Rare Earths - Cursos de Verano de El Escorial, Editorial Complutense: Madrid, 1998.
Yam, V. W-W.; Lo, K. K-W.; Coord. Chem. Rev. 1998, 184, 157.
