Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO ÁCIDO FOSFOTUNGSTICO SUPORTADO EM MATRIZ SÍLICA PARA USO EM REAÇÃO DE ESTERIFICAÇÃO DO MENTOL
AUTORES: S. Brito Lira, L. (UESB) ; Moreira Araújo, D. (UESB) ; Rodrigues Farias, R. (UESB) ; Lomanto Couto, A. (UESB) ; Augusto Martins Cardoso, L. (UESB) ; Augusto Oliveira, F. (UESB) ; Matos Oliveira Neto, N. (UESB) ; B. S. Santos, G. (UFBA)
RESUMO: Este trabalho tem como objetivo o preparo e a caracterização do heteropoliácido do
tipo Keggin, ácido fosfotúngstico (HPW), suportado em matriz sílica para ser
utilizado na reação de esterificação do mentol. Os catalisadores requerem um
tratamento antes de participar de uma reação. Por isso, foi preparado o
catalisador suportado em sílica e depois caracterizado pelas técnicas de
espectrometria; UV-Visivel, análise por infravermelho (FTIR), a difração de Raio-
X. Tanto a preparação quanto a caracterização se deu de forma simples e de fácil
execução. Logo, a utilização dos heteropoliácidos tipo Keggin impregnado em
sílica, mostrou-se ser uma boa alternativa como catalisadores sólidos, além disso,
o catalisador mostrou-se muito ativo na reação de esterificação do mentol.
PALAVRAS CHAVES: Heteropoliácidos; Sílica; Reações de esterificação
INTRODUÇÃO: Várias propostas de tratamento prévio de um catalisador têm sido estudadas para
aperfeiçoar o mesmo em uma reação, um dos meios mais eficientes de se impregnar
um catalisador é conhecido como processo Sol-Gel. A impregnação dos
catalisadores em um suporte aumenta a sua atividade e tempo de uso. De uma ampla
variedade de materiais possíveis, destacam-se quatro que atendem aos quesitos
acima e por essa causa são os mais usados: a alumina, a sílica, o carvão ativado
e a zeólita. A titânia e a resina de troca iônica também são utilizadas como
suportes para catalisadores entre outros materiais (JUAN, ZHANG e YARMO, 2007).
Uma das propostas de catalisador tem sido o uso de superácidos da classe dos
polioxoânios de Keggin (HPAs – heteropolyacids), além de apresentar alta
atividade (ácido de Bronsted forte), estabilidade, baixa volatilidade, baixa
perda, fácil manipulação e remoção, como também evita algumas dos problemas
provenientes da catálise ácida utilizando ácidos minerais (corrosão, alta
produção de resíduos) (KOZHEVNIKOV, 2008).
Por isso, a importância de estudar o catalisador à base de ácido fosfotúngstico
impregnado em matriz sílica para aplicação em catálise ácida.
MATERIAL E MÉTODOS: Inicialmente, foi solubilizado 14 g de sílica em uma solução aquosa contendo 6 g
do HPW e 10mL de etanol. Depois, ambas as soluções foram diluídas sobre agitação
constante e temperatura de 80ºC por 2 horas. Após o preparo, o catalisador foi
seco na estufa por 2 horas a 100°C. A análise da estrutura primária do
heteropoliânion Keggin foi realizada por espectroscopia UV-VIS e confirmada por
FTIR (VARIAN, utilizando pastilhas de KBr numa extensão de 4000-400 cm-1) . A
estrutura secundária do catalisador foi realizada por Difração de Raios-X. A
reação de esterificação do mentol com ácido acético foi conduzida na temperatura
de 110°, rotação de 700 rpm, além disso, foi utilizado tolueno como solvente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na (Figura 1) observamos o espectro de absorção no infravermelho. Os ânions
Keggin são blocos de construção desses heteropolicompostos, apresentando um
espectro no infravermelho característico, com uma impressão digital formada por
quatro bandas consecutivas na região de 600 a 1100 cm-1. No ácido suportado (b),
foi observada a sobreposição de uma banda larga, devida à sílica, sobre o
estiramento P-O (fósforo-oxigênio ponte apical) do ácido, entre 1050 e 1100 cm-
1. Já no espectro (c) são observadas as quatro bandas de absorção
características, uma em 1082 cm-1, aproximadamente, devida ao estiramento P–O,
985 cm-1 devida ao estiramento W=O e duas bandas 894 cm-1 referente à W–O–
Wintratríade e 804 cm-1 atribuídas a estiramentos dos oxigênios-ponte W–O–
Wintertríade.
Para a verificação da estrutura secundária do catalisador, utilizou-se a técnica
de Difração de Raios-X. Esta técnica está baseada no fenômeno de espalhamento da
radiação eletromagnética, que é provocada pela interação entre o feixe de raios-
X incidente e os elétrons dos átomos componentes do material. A (Figura 2)
mostra os difratogramas de raios-X da sílica, do HPW/SiO2 e do HPW puro. A
sílica (a) não apresentou picos de difração na região analisada, indicando ser
um material amorfo.O HPW puro (c) apresentou um padrão de difração
característico dos heteropoliácidosKeggin hidratados. Podemos notar ainda que,
no difatograma do HPW suportado em sílica, aparecem alguns picos de difração,
mas com menor intensidade que o difatograma do HPW puro. Tanto o HPW puro quanto
o suportado em sílica apresentaram estruturas cristalinas.
O catalisador suportado em sílica mostrou-se ser ativo na reação de
esterificação do mentol com ácido acético, depois de 4 horas de reação todo o
reagente limite obteve uma converção de 100%
Figura 1:
Espectros no infravermelho dos catalisadores. (a)
sílica, (b) catalisador HPW suportado em sílica e
(c) HPW puro.
Figura 2
Difratogramas dos HPC’s: (a)Sílica, (b) HPW
suportado em sílica e (c) HPW mássico
CONCLUSÕES: A preparação e caracterização do catalisador do tipo Keggin, o ácido
fosfotúngstico suportado em sílica, mostrou-se ser eficiente. Não havendo perda
das características tanto física quanto química do heteropoliácido após o processo
de impregnação do mesmo em sílica.Além disso, o mesmo apresentou-se como uma boa
alternativa na reação de esterificação, sendo que, não ocorreu o processo de
lixiviação da fase ativa do catalisador no meio reacional.
AGRADECIMENTOS: Agradecimentos: UESB, CNPq, CAPES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1 JUAN, J.C.; ZHANG, J.; YARMO, M.A. 12-Tungstophosphoric acidsupported on MCM-41 for esterification of fatty acid under solvent-free condition.Journal of Molecular Catalysis, v. 267, p. 265-271, 2007.
2 KOZHEVNIKOV, I.V.; KOZHEVNIKOVA, E.F.; ALSALME, A. Heteropoly
Acids as catalysts for liquid-phase esterification and transesterification.AppliedCatalysis, v. 349, p. 170-176, 2008.
3PRADO, A.G.S. Química Nova, Vol. 26, No. 5, 738-744, 2003.