PREVISÃO TEÓRICA DAS PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DAS ETAPAS DE DEGRADAÇÃO DO BENZENOL EM MOLÉCULAS MENOS TÓXICAS AO MEIO AMBIENTE

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Silva, J.V.D. (UFPE) ; Lima, N.B. (UFPE) ; Brandão, Y.B. (UFRPE) ; Doboszewski, B. (UFPE) ; Benachour, M. (UFPE)

Resumo

Este trabalho teve como objetivo principal o estudo teórico e computacional do provável mecanismo termodinâmico das etapas de degradação do benzenol, em moléculas menos tóxicas ao meio ambiente, tendo em vista que o Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA estabelece o valor máximo de 0,5 mg.L-1 para a presença de substâncias orgânicas em efluentes, tais como fenóis. Os cálculos foram obtidos com o método DFT B3LYP/6-31++G(d,p), onde foi utilizado o programa de química quântica computacional GAUSSIAN 2009. Os resultados mostraram que preferencialmente a transformação do benzenol em hidroquinona (intermediário aromático do composto modelo benzenol) ocorre via reação com o radical hidroxila (●OH), a fim de degradar o composto orgânico benzenólico até a formação de água.

Palavras chaves

benzenol; radicais hidroxila; método DFT B3LYP

Introdução

Benzenóis são substâncias orgânicas poluentes de baixa biodegradabilidade que frequentemente contaminam as correntes de efluentes líquidos industriais, sendo por isso um assunto de extremo interesse devido à magnitude dos impactos que são causados à saúde humana e ao meio ambiente quando ocorre um gerenciamento inadequado dos mesmos (RODRIGUES et al., 2010). A elevada toxidez e o odor desagradável fazem com que estes compostos sejam considerados como de alto risco para a saúde do homem e a preservação do ecossistema (BUSCA et al., 2008 e BRANDÃO et al, 2013). Cálculos ab initio de orbitais moleculares e cálculos utilizando a Densidade Funcional de Teoria (DFT) vêm sendo empregados com sucesso na previsão de propriedades moleculares, como por exemplo, energias de estabilidade, otimização completa de geometrias e propriedades termodinâmicas (LIMA et al, 2012). Este trabalho tem como objetivo o estudo teórico e computacional do provável mecanismo termodinâmico das etapas de degradação do benzenol, em moléculas menos tóxicas ao meio ambiente, como por exemplo, água e CO2.

Material e métodos

Os cálculos de orbitais moleculares usando a Densidade Funcional de Teoria (DFT) (BECKE, 1993) e o funcional B3LYP(GEERLINGS et al., 2003) com o conjunto de funções base 6-31++G(d,p) utilizados neste trabalho foram empregados para a previsão de energias de reação de todos os componentes do mecanismo termodinâmico da degradação do benzenol. Todos os cálculos foram realizados utilizando o programa de química quântica computacional GAUSSIAN 2009 (FRISCH et al, 2009).

Resultado e discussão

Neste trabalho foram apresentadas as possibilidades da reação do benzenol com quatro diferentes intermediários (radical hidroxila ●OH, água, radical ●H e radical ●CH3), para obtenção da hidroquinona e quatro diferentes subprodutos (água, peróxido de hidrogênio, H2 e metano). A Figura 1 apresenta os valores de energia das quatro reações sem correção, ΔE, e, as acrescidas da correção do ponto zero, ΔEZPE. Os resultados mostram que preferencialmente a transformação do benzenol em hidroquinona ocorre via reação com o radical ●OH formando como subproduto a água, uma vez que o valor de ΔEZPE (-392.6 kJ/mol) foi o mais negativo dentre os quatro obtidos. É importante enfatizar, que este resultado teórico e computacional foi observado experimentalmente a partir da utilização de um reator semi-industrial pela técnica de Tratamento Térmico por Contato Direto (Direct Contact Treatment Thermical – DiCTT, em inglês) (BRANDÃO, et al, 2013).

Reação entre o benzenol e o radical hidroxila.


Valores das energias de reação sem correção e com correção ZPE da reação do fenol: (a) radical ●OH, (b) água, (c) radical ●H e (d) radical ●CH3.

Conclusões

Neste trabalho foi possível observar a importância do estudo onde os resultados mostram os cálculos de orbitais moleculares usando DFT e que pode ser empregados nos estudos de mecanismo termodinâmico da degradação do benzenol em moléculas menos tóxicas ao meio ambiente e que preferencialmente a transformação do benzenol em hidroquinona ocorre via reação com o radical hidroxila (●OH) formando como subproduto a água.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq, à PROAES/UFPE e ao PRONEX/FACEPE.

Referências

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