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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Faria, Cristiano Gomes de
Título: Adsorção de Cátions Metálicos sobre Sílica Organofuncionalizada
Ano: 1996
Orientador: Prof. Dr. José de Alencar Simoni
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Sílica-gel, Adsorção, Calorimetria
Resumo: No presente trabalho determinou-se alguns parâmetros energéticos da interação entre os cátions metálicos Ag(I), Hg(lI) e Zn(lI) e a superfície de uma amostra de sílica gel organomodificada. Essas interações foram estudadas em suspensões aquosas e etanólicas de sílica gel com os íons metálicos dissolvidos no mesmo solvente. A superfície de sílica gel foi organofuncionalizada com o grupo 3(2-mercaptobenzimidazoil) propil, formando a denominada (SiBz).O grau de funcionalização obtido foi de 0,44 mmol de grupos por grama de sílica. A comprovação da funcionalização foi feita por análise química, ATG e por RMN Si. Também foi feita a determinação da área superficial da amostra de SiBz por adsorção de nitrogênio obtendo-se o valor de 421,20 m/grama de SiBz. Este resultado mostra uma redução deste parâmetro, em relação à amostra original de sílica gel, em torno de 10%. O estudo energético das interações entre os íons metálicos e a superfície de SiBz foi feito por titulação calorimétrica incremental (TCI). A partir dos dados destas titulações determinou-se parâmetros como DH, DG, DS e K para estas interações. Os valores de DG e, é claro, de K mostraram que a afinidade entre a superficie da SiBz pelos íons em solução estão na ordem Ag>Hg> Zn (meio aquoso). Quando a interação se processa, ocorre um deslocamento de moléculas do solvente, tanto da vizinhança do íon como da superfície. Os valores de DH e DG parecem refletir, principalmente, a energia da interação íon-solvente. Assim, quanto maior for o valor desta última, menores são os valores de DH e DG (menos negativos). Esta constatação só pode ser feita para o meio aquoso, já que não existem dados disponíveis para as interações íon-etanol. Também foram feitos estudos de isotermas de adsorção e as mesmas foram classificadas como L (Hg e Ag em meio o aquoso, Ag em meio etanólico), C (Hg meio etanólico e Zn em meio aquoso) ou S ( Zn em meio etanólico). As de classificação L foram linearizadas obtendo-se parâmetros como : termo de ligação (b), capacidade máxima de adsorção (n), entalpia de formação de monocamada (qo) e da constante de equilíbrio (K).em atmosfera inerte ou controlada. Anteriormente a este trabalho, e como parte do plano inicial de tese, um calorímetro isoperibólico, adequado a estudos em atmosfera inerte, foi construído e testado, apresentando boa performance. Este calorímetro foi utilizado na obtenção de grande parte dos resultados deste trabalho . Os testes efetuados mostraram que o calorímetro possui boa reprodutibilidade ( 1%), sensibilidade e exatidão. É de simples operação e adequado para trabalhos em atmosfera inerte ou controlada.
Abstract: ln this work some energetic parameters of the interactions between the metal ions Ag(I), Hg(lI) and Zn(lI) and the modified surface of silica gel were determined. These interactions were studied in aqueous and ethanolic suspensions of silica gel with solutions of the metalic cations. The surface of the silica gel was modified with the 3(2-mercaptbenzimidazoyl) propyl group to produce the SiBz sample. The degree of functionalization was 0.44 mmol/gram of material. The functionalization was determined by chemical analysis, Si NMR, infrared spectroscopy and thermal analysis (TGA and DSC). The surface area was determined by adsorption of liquid nitrogen and a value of 421,20 m/gram was obtained. This result shows a reduction of 10% of the surface area with the functionalization, when the modified sample is compared with the original silica gel. The interactions were mainly studied by incremental calorimetric titration (ICT). The data of the ICT measurements permitted the determination of parameters as : DH, DG, DS and K. The DG values showed that the affinities between the surface and the metallic ions in aqueous solution are in the order Ag>Hg>Zn. The displacement of solvent molecules in the vicinity of the metallic ions and on the silica gel surface occurs when the interaction proceeds. The DH and DG values mainly reflect the energy of the metal-ion interactions. As the ion solvation energy increases, the DH and DG values become less negative. This can only be said of the aqueous medium as there are no data on ion solvation energy for the ethanolic medium. The studies revealed three types of adsorption isotherms : L (Hg and Ag in an aqueous system and Ag in an ethanolic system), C (Hg in an ethanolic system and Zn in aqueous system) and S (Zn in an ethanolic system). The L isotherms were linearized and the following parameters were calculated : bonding term (b), maximun adsorption capacity (n), monolayer formation enthalpy (qo) and the equilibrium constant (K). To carry out this work an isoperibolic calorimeter adapted to work with an inert atmosphere was constructed. Tests showed good performance of this apparatus : a good reproducibility ( about 1 %), sensitivity and accuracy. It is easily operated and permits working in a controlled atmosphere.
Arquivo (Texto Completo): vtls000110114.pdf ( tamanho: 2,44MB )

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