ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: SÍNTESE E ESTUDO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS SUCCINATOS DE ITÉRBIO(III) E ÍTRIO(III)
AUTORES: LIMA, L. S. (UNESP) ; CAIRES, F. J. (UNESP) ; IONASHIRO, M. (UNESP)
RESUMO: Sínteses dos succinatos de itérbio(III) e de ítrio(III) foram realizadas e o estudo do comportamento térmico dos compostos foi investigado empregando termogravimentria e análise térmica diferencial simultanea (TG-DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC).
PALAVRAS CHAVES: succinatos, comportamento térmico, lantanídeos
INTRODUÇÃO: Pesquisas envolvendo polímeros de coordenação de metais de terras raras têm recebido atenção significativa, devido sua ampla gama de aplicações (MANNA et al., 2006). Alguns trabalhos envolvendo o preparo e estudo de alguns succinatos, no estado sólido, são descritos na literatura e utilizam, para tanto, técnicas termoanalíticas, difração de raios X e espectroscopia na região do infravermelho. Os trabalhos publicados referem-se ao estudo termogravimétrico de elementos terras raras, malonatos e succinatos de ítrio e escândio (AZIKOV; SEREBRENNIKOV, 1967), análise térmica dos succinatos de lantânio e cério (SEVOST’YANOV; DVORNIKOVA, 1971), decomposição térmica dos fumaratos e succinatos de gadolínio (SEVOST’YANOV; DVORNIKOVA, 1971) e itérbio (SEVOST’YANOV; DVORNIKOVA,1972) e estudos térmicos dos succinatos de praseodímio(III) e disprósio(III) (KAUL; SHARMA, 1991). Todos esses trabalhos foram realizados em atmosfera estática.
No presente trabalho foram sintetizados e estudados os succinatos de itérbio(III) e ítrio(III), utilizando-se técnicas termoanalíticas como termogravimetria e análise térmica diferencial simultânea (TG-DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) em atmosfera dinâmica de ar seco.
MATERIAL E MÉTODOS: Cloreto de itérbio foi preparado a partir do respectivo óxido metálico pelo tratamento com ácido clorídrico concentrado. A solução resultante foi evaporada até próximo à secura, o resíduo redissolvido em água destilada e novamente evaporados até próximo à secura, a fim de eliminar o excesso de ácido clorídrico. O resíduo remanescente foi dissolvido em água destilada, transferido para balão volumétrico e diluído de modo a obter uma solução 0,1 mol L-1. O pH da solução foi ajustado em aproximadamente 5 utilizando solução de NaOH 0,1 mol L-1.
Solução aquosa de cloreto de ítrio(III) foi preparada por pesagem direta do respectivo sal.
Às soluções dos metais foi adicionada lentamente e sob constante agitação, solução quente do ligante, até total precipitação dos íons metálicos. Os precipitados foram lavados com água destilada até eliminação dos íons cloretos, filtrados em papel de filtro Whatman nº 42, secos e mantidos em dessecador contendo cloreto de cálcio anidro.
As curvas TG-DTA dos compostos foram obtidas no termoanalisador SDT 2960, da TA Instruments. A análise das amostras foi realizada no intervalo de
30 – 1000 ºC, razão de aquecimento de 20 ºC min-1, atmosfera dinâmica de ar seco, com fluxo de 100 mL min-1, cadinhos de α-alumina e massa da amostra da ordem de 7 mg.
As curvas DSC foram obtidas no analisador DSC Q10 da TA Instruments, com intervalo de 30 – 600 ºC, razão de aquecimento de 20 ºC min-1, atmosfera dinâmica de ar seco com fluxo de 50 mL-1, cadinhos de alumínio com tampa perfurada e massa da amostra da ordem de 2 mg.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As curvas TG-DTA e DSC dos compostos são mostradas na Figura 1. No caso do itérbio, a primeira perda de massa ocorre em duas etapas sobrepostas entre 50 e 170 ºC (TG) correspendentes aos picos endotérmicos em 100 e 150 ºC (DTA e DSC) e é atribuída à desidratação com perda de 6,5 H2O
(Calc. = 14,43 %, TG = 14,60 %). A decomposição térmica do composto anidro ocorre em uma única etapa, entre 390 e 495 ºC, com perda de 36,69 %, correspondendo aos picos exotérmicos em 485 ºC (DTA) e em 490 ºC (DSC) atribuídos à oxidação da matéria orgânica. A perda total de massa até 495 ºC está em concordância com a formação de Yb2O3 (Calcd. = 51,44 %, TG = 51,29 %). Um pequeno pico exotérmico, sem perda de massa, observado em 345 ºC (DTA) é atribuído a um processo de cristalização. No caso do ítrio, as perdas de massa observadas entre 30 e 110 ºC e entre 135 e 190 ºC (TG) correspendentes aos picos endotérmicos em 80 e
180 ºC (DTA) e 92 e 190 ºC (DSC), respectivamente, são atribuídas à desidratação com perdas de 2,5 e 2 H2O (Calcd. = 7,42 e 5,94 %, TG = 7,38 e 6,13 %), para cada etapa, respectivamente. A decomposição térmica do composto anidro ocorre em duas etapas, entre 370 e 490 ºC e entre 490 e 700 ºC, com perdas de 41,94 e 7,63 %, respectivamente, correspondentes aos picos exotérmicos em 480 (DTA e DSC) e 645 ºC (DTA), respectivamente, atribuídos à oxidação da matéria orgânica. O resíduo final obtido é Y2O3 (Calc. = 62,81 %, TG = 63,08 %).
Os resultados obtidos permitiram estabelecer a estequiometria dos compostos como Yb2(C4H4O4)3.6,5H2O e Y2(C4H4O4)3.4,5H2O.
CONCLUSÕES: Os resultados das curvas TG-DTA forneceram informações sobre a estequiometria (Yb2(C4H4O4)3.6,5H2O e Y2(C4H4O4)3.4,5H2O), desidratação, estabilidade e decomposição térmica dos succinatos de itérbio(III) e de ítrio(III).
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem as fundações de apoio financeiro FAPESP, CNPq e CAPES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AZIKOV, B. S.; SEREBRENNIKOV, V. V. 1967. Thermogravimetric study of thermolysis of rare earth elements, yttrium, and scandium malonates and succinates. Zhurnal Neorganicheskoi Khimii 12: 445-449.
KAUL, M. L.; SHARMA, R. M. 1991. Thermal studies on praseodymium(III) and dysprosium(III) succinates. Proceedings of the National Academy of Sciences, India, Section A: Physical Sciences 61: 163-172.
MANNA, S. C.; ZANGRANDO, E.; BENCINI, A.; BENELLI, C.; CHAUDHURI, N. R. 2006. Syntheses, Crystal Structures, and Magnetic Properties of [Ln(III)2(Succinate)3(H2O)2].bul.0.5H2O [Ln = Pr, Nd, Sm, Eu, Gd and Dy] Polymeric Networks: Unusual Ferromagnetic Coupling in Gd Derivative. Inorganic Chemistry 45: 9114-9122.
SEVOST’YANOV, V. P.; DVORNIKOVA, L. M. 1971. Thermal analysis of lanthanum and cerium succinates. Zhurnal Neorganicheskoi Khimii 16: 1812-1816.
SEVOST’YANOV, V. P.; DVORNIKOVA, L. M. 1971. Thermal decomposition of gadolinium fumarate and succinate. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Khimiya i Khimicheskaya Tekhnologiya 14: 1771-1773.
SEVOST’YANOV, V. P.; DVORNIKOVA, L. M. 1972. Thermal decomposition of ytterbium fumarate and succinate. Zhurnal Neorganicheskoi Khimii 17: 2884-2887.
