ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Iniciação Científica
Autores
Costa, B.M.P.A. (UFPA) ; Santos, R.H.S.P. (UFPA) ; Monteiro, W.R. (UFPA)
Resumo
Os Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL’s) têm sido extensivamente estudados pela comunidade científica principalmente por sua elevada capacidade de adsorção e intercalação de substâncias aniônicas em sua estrutura lamelar. A intercalação de bases nitrogenadas nos espaços interlamelares do HDL não é relatada na literatura, porém, objetiva-se sintetizar e caracterizar esta imobilização visando aplicações futuras, no que condiz às propriedades da 4-dimetilamino- piridina como catalisador nucleófilo.
Palavras chaves
HDL; Hidrotalcita; Base nitrogenada
Introdução
Devido à sua vasta utilização em diversas áreas os HDL’s são alvos de estudos cada vez mais frequentes. Os Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL’s) também conhecidos como argilas aniônicas ou hidrotalcita (tipo de argila aniônica natural) são compostos que apresentam em sua estrutura dois cátions metálicos, sendo um bivalente e um trivalente, podendo ser naturais ou sintetizados em laboratório. (RODRIGUES, 2007). O objetivo deste trabalho é estudar a intercalação de uma base nitrogenada ao Hidróxido Duplo Lamelar de Mg2+ e Al3+. A intercalação da base nitrogenada foi realizada por reconstrução, ou seja, o HDL M2+/Al3+ foi calcinado e após o esfriamento, foi colocado em contato com uma solução contendo a base nitrogenada (4-dimetilamino-piridina). Este método foi utilizado porque compostos do tipo hidrotalcita possuem uma propriedade denominada “efeito memória” o qual resulta na regeneração da estrutura lamelar do HDL após a calcinação e, em seu contato com uma solução contendo o ânion, a lamela do HDL poderá “englobar” o ânion da solução. O efeito memória depende bastante da temperatura em que ocorre a calcinação, e pode ser perdido em temperatura superior a 600°C. (Vaccari, A. 1998). A 4-dimetilamino-piridina ou 4-N,N-dimetilaminopiridina (DMAP) é um composto nucleófilo (atraído por cargas positivas) e é muito utilizado em vários tipos de reações, como por exemplo, na adição de álcool a cetonas, acilação de álcool por anidridos, e em reações de esterificação. (Berry et al. 2001). O sucesso da intercalação dessa base nitrogenada ao HDL pode ser muito útil para estudos futuros na área de combustíveis.
Material e métodos
Neste trabalho utilizou-se o hidróxido duplo lamelar - HDL do tipo hidrotalcita. A hidrotalcita foi sintetizada segundo o método da coprecipitação a uma razão metálica de 2:1 Mg2+/Al3+ segundo procedimento empregado por Lima (2016). O HDL foi calcinado a 600°C por 2h, transferido para um dessecador e então pesado para realizar a reconstrução em presença da base nitrogenada. A reconstrução do HDL visando a intercalação da 4-dimetilamino-piridina (C7H10N2) nos espaços interlamelares do HDL consistiu inicialmente na solubilização de 3,3024g da base nitrogenada (4-dimetilamino-piridina) em 50 mL de água ultra pura. Em seguida, sob agitação adicionou-se 1,1107 g de HDL Mg2+/Al3+ previamente sintetizado; o pH do sistema foi medido e mantido em uma faixa de 11 a 12. A solução resultante permaneceu em agitação e sob fluxo de nitrogênio por 1h, passado o tempo, retirou-se a mangueira injetora do gás, e manteve-se a solução em agitação por mais 3 horas. Posteriormente, o sistema ficou em repouso por 20 horas. Após o tempo de repouso, mediu-se o pH da solução que estava em 10, e então iniciou-se a filtração a vácuo, transferiu-se para o funil de büchner o conteúdo do balão de três bocas e fundo redondo, esperou-se secar completamente a água no funil de büchner para então realizar uma nova lavagem, foram realizadas 5 lavagens de 25mL de água ultra pura cada, após a terceira e quinta lavagem o pH foi medido e verificou-se constante em 9 e, então, a filtração foi concluída. O papel de filtro contendo o sólido foi colocado em vidro de relógio e deixado em dessecador de um dia para o outro, depois o composto obtido foi macerado e caracterizado através das técnicas de difratometria de raios X e infravermelho.
Resultado e discussão
Ao observar o difratograma do material obtido após o procedimento de
reconstrução em presença de uma base nitrogenada, é possível inferir que
embora tenha sido eficiente a reconstrução da fase hidrotalcita, não foi
possível perceber diferenças nas medidas de 2 para a reflexão referente ao
plano 003, indicando que não houve deslocamento do mesmo o que sugere que
não houve intercalação, no entanto, o tamanho da espécie nitrogenada a ser
incluída nas entrelamelas pode não ter sido suficiente para causar grandes
espaçamentos basais, mesmo tendo sido intercalado entre as mesmas.
De qualquer forma, não se observa a presença de base nitrogenada em porções
significativas na amostra analisada segundo a difratometria de raios x,
indicando que não houve segregação de fase durante o procedimento.
A informação de que talvez não tenha sido possível obter a intercalação
segundo o procedimento empregado suscita a necessidade de se lançar mão de
outras técnicas de caracterização para avaliar a eficiência do processo,
assim, foram realizadas avaliações envolvendo a espectroscopia na região do
infravermelho, de maneira a se identificar as bandas características da
molécula de modo a identificar alterações nas mesmas, inclusive a presença
delas de forma modificada no material final.
Analisando os espectros de infrafermelho da 4-dimetilamino-piridina,
observa-se as bandas referentes ao estiramento da ligação C-C da piridina,
no entanto a banda 1446 cm-1 é atribuída à interação da piridina com sítios
de Lewis e a banda na região de 1490 cm-1 é devido à interação da piridina
com ambos sítios de Lewis e de Brönsted. Nenhuma dessas bandas foi observada
no espectro de infravermelho do HDL reconstruído em presença da base
nitrogenada.
Espectro de infravermelho - HDL-Reconstruído e Base nitrogenada
Base nitrogenada, HDL-Reconstruído, HDL-Calcinado e HDL-Precurssor
Conclusões
Foi possível concluir que o procedimento de reconstrução do HDL calcinado confirma o efeito memória desses materiais, no entanto a reconstrução realizada em presença da base nitrogenada 4-dimetilamino-piridina nas condições empregadas não resulta na intercalação da mesma. Ainda há a necessidade de estudar fatores que influenciam na intercalação da base nitrogenada, como a razão metálica, a qual altera a densidade de cargas o que pode atenuar a intercalação de moléculas nucleófilas. Há também que se considerar o tamanho das espécies e suas relações com o meio, entre outras.
Agradecimentos
Ao Laboratório de Catálise e Oleoquímica (LCO), ao Laboratório de Análises e Pesquisa de Combustíveis (LAPAC), ao Laboratório de Física Pesquisa da UFPA e às analista
Referências
BERRY, D. J. DIGIOVANA, C. V. METRICK, S. S. ARKIVOC, R. M. Catalysis by 4-dialkylaminopyridines. 2001
LIMA, B. R. M. Nanohíbridos de hidrotalcitas Al-Mg com ibuprofeno- Síntese, caracterização e avaliação farmacológica em ensaios in vivo. Dissertação de mestrado.2016.
RODRIGUES, J.C. Síntese, Caracterização e Aplicações de Argilas Aniônicas do Tipo Hidrotalcita, Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007
VACCARI, A. Preparation and catalytic properties of cationic and anionic clays. Catalysis Today 1998, 41, 53
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