Realizado em Goiânia/GO, de 19 a 21 de Setembro de 2016.
ISBN: 978-85-85905-20-0
TÍTULO: Avaliação da capacidade preditiva de modelos para estimação de propriedades termodinâmicas de líquidos iônicos próticos
AUTORES: Mueller, B. (UFBA) ; Ferreira, G. (UFBA) ; Andrade, R. (UFBA) ; Iglesias, M. (UFBA)
RESUMO: Este artigo relata a síntese de líquidos iônicos próticos (LIPs) de cadeia
alifática e o estudo da variação de propriedades termodinâmicas (densidade e
velocidade do som) com a temperatura, numa faixa de 278,15-338,15 K. O modelo
Mchaweh-Nasrifar-Moshfeghian, as equações de estado Rackett e Spencer-Danner-
Rackett e o método de Índice de Conectividade Mássica foram aplicados a fim de
analisar sua capacidade preditiva de valores experimentais de densidade. As
velocidades do som foram comparadas com os resultados previstos pela Teoria do
Fator de Colisão (TFC). Uma boa concordância entre os valores experimentais e
teóricos, tanto na magnitude quanto no comportamento foram obtidos por estes
procedimentos teóricos.
PALAVRAS CHAVES: Líquidos iônicos próticos; Modelos; Predição
INTRODUÇÃO: Os líquidos iônicos (LIs) são novos meios versáteis para muitas sínteses
químicas, catálise enzimática e, em termos gerais, processos de engenharia
verde. Nos últimos anos, o interesse das áreas acadêmicas e da indústria
para este tipo de composto ganhou um impacto considerável devido ao seu
caráter não ofensivo ao meio-ambiente, atraindo assim atenções por ser uma
alternativa potencial para a substituição de solventes orgânicos voláteis e
ter uma gama surpreendente de propriedades termodinâmicas. Ao contrário de
sais convencionais, estes materiais são líquidos à temperatura ambiente (20
- 30 ° C). A diferença está na utilização de compostos de grande cátion para
reduzir as atrações de Coulomb com os ânions, resultando em um estado
cristalino desestabilizado o suficiente para fluidizar os sais à temperatura
ambiente. Eles não têm pressão de vapor significativa e, portanto, não geram
poluição orgânica volátil durante a manipulação laboratorial ou operação
industrial. Devido aos pontos de fusão baixos, os LIs podem atuar como
solventes líquidos onde reações podem ser realizadas, e por ser composto de
íons, estas reações muitas vezes dão seletividade e reatividade específica
ao processo quando comparado com outros solventes orgânicos convencionais
atualmente utilizados. Neste trabalho, o nosso objetivo é sintetizar novos
líquidos iônicos próticos de cadeia alifática (2-hidroxi (mono ou di)
etilamônio (oxalato, succinato, maleato, adipato ou citrato)) e avaliar a
capacidade preditiva de modelos teóricos na estimação das propriedades
termodinâmicas medidas.
MATERIAL E MÉTODOS: A preparação do líquido iônico prótico foi feita num balão de três bocas
montado em um banho de gelo e equipado com um condensador de refluxo, um
sensor de temperatura PT-100 para controlar a temperatura e um funil de
decantação. O ácido orgânico foi adicionado gota a gota ao balão sob
agitação. A amostra líquida foi purificada e armazenada à temperatura
ambiente.
As medidas de massa específica e velocidade de propagação do som dos LIPs
foram realizadas utilizando um Densímetro e Analisador de Som Anton Paar
DSA-48. A determinação da massa específica consiste na medida da frequência
de ressonância de um oscilador mecânico a uma temperatura fixa. Para a
medição da velocidade do som o processo é exatamente igual ao anterior.
Alguns métodos foram aplicados a fim de avaliar as suas capacidades
preditivas na estimação de valores experimentais de densidade dos LIPs
estudados. São eles:O modelo Mchaweh-Nasrifar–Moshfeghian (MNM); as equações
de estado Rackett (R) e Spencer-Danner-Rackett (mR); o método do Índice de
Conectividade Mássica (ICM); e a Teoria do Fator de Colisão (CFT).
Foi utilizada a correlação da densidade de Nasirifar-Moshfeghian com uma
simplificação para a predição da densidade, assim como as equações de estado
Rackett e Spencer-Danner-Rackett e o método do Índice de Conectividade
Mássica (ICM). Os dados experimentais para a velocidade do som nos compostos
foram comparados com os valores determinados pela Teoria do Fator de Colisão
(TFC). Os fatores de colisão (S) de solventes puros utilizados nos cálculos
CFT foram estimados usando as velocidades do som experimentais, e os volumes
molares foram calculados pelo método de contribuição grupal de Bondi.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A raiz do desvio quadrático médio dos dados experimentais e estimados para
densidade pelos métodos apresentados são mostrados na Tabela 1 e a raiz do
desvio quadrático médio dos dados experimentais e estimados para velocidade
do som pela Teoria do Fator de Colisão (TFC) são mostrados na Tabela 2.
Os menores desvios são percebidos para os LIPs de menor peso molecular,
sendo o modelo de Índice de Conectividade Mássica (ICM) o mais adequado na
predição de massa específica, pois apresenta os menores desvios em todos os
compostos, conforme tabela 2. Na previsão de velocidade do som, para LIPs
contendo os mesmos ânions, foi observado que os maiores desvios na predição
obtidos por este método são para os com menor massa molecular. Tais
propriedades medidas também apontaram uma tendência decrescente com o
aumento da temperatura, em virtude de uma maior cinética iônica.
Tabela 1
Raiz dos desvios quadráticos médio dos dados
experimentais e estimados para a massa específica
pelos métodos apresentados.
Tabela 2
Raiz dos desvios quadráticos médios dos dados
experimentais e estimados para velocidade de
propagação do som dos LIPs estudados pela TFC.
CONCLUSÕES: Dados físico-químicos de LIPs são importantes tanto para o desenho de
processos tecnológicos limpos, como para a compreensão das interações em tal
tipo de compostos. Neste artigo, apresentou-se a síntese e dados experimentais
de densidade e velocidade do som para cinco LIPs e foram avaliadas as
capacidades de modelos teóricos na predição destas propriedades. Observou-se
uma boa concordância entre os dados preditos e teóricos em todo o trabalho,
tanto em sinal quanto em magnitude e conclui-se que o modelo mais adequado
para predição da massa específica é o do ICM.
AGRADECIMENTOS: À CAPES, pelas bolsas de Rebecca Andrade e Brenda Mueller; À PROPCI, PROAE
e PROGRAD, pelo financiamento para apresentação deste trabalho no 9º ENTEQUI.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GONZÁLEZ C.; IGLESIAS M.; LANZ J.; MARINO G.; ORGE B.; RESA J.M. Temperature influence on refractive indices and isentropic compressibilities of alcohol (C2-C4) + olive oil mixtures. Journal of Food Engeneering. nº 50, 29-40, 2001.
BONDI A. Van Der Waals volumes and radii. Journal of. Physics Chemical, nº 68, 441-451, 1964.