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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Lage, Euler Martins
Título: Termoquímica de Interações Ácido-Base Envolvendo Soluções e Superfícies Sólidas: Cálculos em Titulações Calorimétricas
Ano: 1995
Orientador: Prof. Dr. Aécio Pereira Chagas
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: --
Resumo: O conhecimento da energética da interação de argilas com substâncias orgânicas é fundamental para a compreensão de muitos processos agrícolas e industriais. Esse estudo foi realizado de acordo com esta perspectiva e está dividido em duas partes. Na primeira elaborou-se um programa computacional (programa CATES), em linguagem PASCAL, baseado no método do erro mínimo quadrático, para o cálculo do número de sítios ativos da superficie, da constante de equilíbrio e da variação de entalpia para interações entre superficies sólidas e soluções líquidas, a partir de dados de titulação calorimétrica. Utilizou-se dados obtidos para os sistemas: (a) caulinita monoiônica (H, Cu e AI) com N,N- dimetilacetamida em hexano, (b) sílica gel funcionalizada com 3-mercaptopropil-trimetoxissilano com cátions metálicos (Ag e Hg) em água e etanol e (c) montmorilonita monoiônica (Ca) com piridina em hexano. Na segunda parte desse trabalho estudou-se a interação entre montmorilonita monoiônica (Ca) e piridina, em meio pouco solvatante ( hexano ). A montmorilonita utilizada provêm da bentonita "Boa Vista" (Campina Grande, PB), tendo sido purificada e caracterizada por análise química, difração de raio-X, espectroscopia no infra-vermelho, determinação da capacidade de troca catiônica, medida da área superficial, análise termogravimétrica e calorimetria de varredura diferencial. Fez-se a determinação da isoterma de adsorção da piridina na montmorilonita(Ca) em hexano e a titulação calorimétrica do mesmo sólido, suspenso em hexano, com a respectiva solução de piridina (ambas as determinações foram feitas a 298 K). Os resultados da espectroscopia infra-vennelho permitem concluir que a piridina se liga a superfície do argilomineral através de ligações de hidrogênio e coordenação ao cátion metálico (ácido de Lewis). De acordo com os resultados, conclui-se que os modelos utilizados para caracterizar a interação sólido-adsorbato, através de cálculos de valores médios de constantes de equilíbrio e variações de entalpia, não se adequam aos sistemas aqui estudados. O principal motivo é, provavelmente, a diferença nas características químicas entre os diversos sítios de um mesmo material, tomando sem sentido físico estes valores médios calculados, sendo preferível a utilização de curvas de entalpia diferencial de adsorção em função da fração coberta, para a descrição energética dessas interações.
Abstract: The energetic interaction of clays with organic compounds is fundamental to the knowledge of many industrial and agricultural processes. This work is embedded in this perspective and consists of two parts. In the first, a computer program (prograrn CATES), in PASCAL language, was developed for the determination of the numbers of actives sites in a solid surface, the equilibriurn constants and the variation of enthalpy for interaction between solid surface and a liquid solution, by using only calorimetric titration data. This calculation is based on the least square method. The data used in the program CATES was obtained forthe systems: (a) monoionic kaolinite (H, Cu and AI) with N,N- dimethylacetamide (DMA), in hexane; (b) 3-mercaptopropyl-trimetoxisilane functionalized silica-gel with solution of Ag and Hg in water and ethanol as well; (c) monoionic montmorillonite(Ca) with pyridine in hexane. In the second part of this work, the interaction between monoionic montmorillonite(Ca) and pyridine in hexane was studied. The montmorillonite used was deriving from the bentonite "Boa Vista" (Campina Grande, PB, Brazil) it was purified and characterized by chemical analysis, X-ray difractometry, infra-red (IR) spectroscopy, cation exchange capacity determination, surface area measure, thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry. The adsotption isotherm of pyridine on montmorillonite(Ca) in hexane suspension was determinate as well the calorimetric titration of the same solid with pyridine in hexane. Both the determination were made at 298 K. The results of the IR spectroscopy allow to conclude that the pyridine is bounded at the clay mineral surface by means of hydrogen bound and coordination at the metallic cation (Lewis acid). By the obtained resuIts, it follows that the models used for characterize the interaction solid-adsorbate, by the determination of mediurn values of equilibrium constants and enthalpy variation, are not adequare for the systems here studied. The principal reason was, probably, the difference in the chemical characteristics of the diverse sites in the solid surface. The adsorption differential enthalpy against covered fraction curve explains preferably these interactions.
Arquivo (Texto Completo): vtls000097610.pdf ( tamanho: 3,36MB )

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