REDUÇÃO DA DISTÂNCIA INTERLAMELAR DE SÍLICA INDUZIDA POR APLICAÇÃO DE PRESSÃO


Leandro Martínez1 (IC), Robson F. de Farias2 (PQ), Claudio Airoldi1 (PQ)

1Instituto de Química, Unicamp.

2Departamento de Química, Universidade Federal de Roraima.


Palavras-chave: sílica lamelar, distância interlamelar, pressão.


Mudanças estruturais de sílicas organo-funcionalizadas vêm sendo extensivamente estudadas já que materiais estruturalmente organizados podem ser utilizados para a adsorção seletiva de substâncias tóxicas ou imobilização de espécies foto-ativas [1]. Podem ser promovidas pela quantidade de água [2], pelas variações do pH do meio reacional [3], pela variação de temperatura do material [4] ou pela adição de sais de metais de transição [5,6]. Os metais provocam uma diminuição na distância interlamelar que indica um rearranjo das moléculas no espaço interplanar. Neste trabalho mostra-se que a variação da pressão externa provoca uma redução da distância interlamelar da sílica e que esta variação pode ser controlada pelo tempo de aplicação de pressão.

A sílica lamelar foi preparada por um processo sol-gel, como descrito anteriormente [5,7]. De cada um dos materiais separaram-se amostras de 0,10 g que foram prensadas uniaxialmente a 10 ton por tempos que variaram de 5 a 45 minutos. Foram obtidos espectros de difração de raios X para todas as amostras.

A aplicação de pressão provocou um decréscimo da distância interlamelar muito significativo: a sílica não prensada apresenta uma distância interlamelar de 2,3 nm que passa para 2,00 nm quando prensada a 10 ton por 20 minutos. As distâncias interlamelares das amostras dopadas com cádmio e mercúrio dimuiniram em torno de 15% antes de atingirem a faixa de variação linear.

Após os primerios 5 minutos de prensagem, a variação da distância interlamelar passa a ser constante. A figura 1 mostra a relação obtida entre a distância interlamelar, calculada pela reflexão dos planos 001 e o tempo de prensagem para a sílica lamelar pura. Nota-se claramente a relação linear entre os parâmetros, sendo que as retas obtidas para as três amostras e os respectivos coeficientes de correlação estão listados na tabela 1.

Comparando-se o tamanho da cadeia orgânica, 1,15 nm, e a distância interlamelar da sílica lamelar pura não prensada, conclui-se que deve haver duas moléculas ligadas por um dos grupos amino a faces inorgânicas opostas. Para a sílica lamelar prensada a 10 ton por 45 min, a distância interplanar é 1,96 nm, o que representa uma redução de 15% em relação à sílica não prensada. Esta variação sugere que as diaminas assumiram uma disposição inclinada, como mostra a figura 2. Este resultado mostra que a disposição das moléculas neste tipo de estrutura não depende apenas da densidade de carga da camada de sílica [1], mas também da pressão externa.

Tabela 1. Relação entre distância interlamelar (d / nm) e tempo de prensagem (t / min) e coeficeinte de correlação (R).

Material

Reta d = f(t)

R

Sílica lamelar pura.

d = -0,002t + 2,0443

0,9999

Sílica lamelar dopada com cádmio.

d = -0,007t + 1,917

0,9999

Sílica lamelar dopada com mercúrio.

d = -0,001t + 1,822

1,0000







A coordenação dos íons cádmio e mercúrio na sílica lamelar causam efeitos diferentes na capacidade de deformação da estrutura. A sílica lamelar dopada com cádmio sofre uma redução da distância interplanar maior que a da sílica lamelar pura, o que se observa pelo coeficiente angular da reta d=d(t). A sílica lamelar pura, porém, é mais afetada pela pressão que a sílica dopada com mercúrio. Isto indica que a coordenação dos átomos de mercúrio modificam a estrutura, resultando em um arranjo mais rígido. A maior redução da distância interplanar para a sílica dopada com cádmio indica que sob pressão a esfera de coordenação do metal pode ser modificada, adotando uma conformação termodinamicamente mais estável. O mercúrio deve atingir sua conformação mais estável na reação à pressão atmosférica, o que explicaria a rigidez da estrutura.


[1] M. Ogawa, K. Kuroda, Bull. Chem. Soc. Jpn., 70 (1997) 2593. [2] N. Ulagappan, Neeraj, B.V.N. Raju, C. N. R. Rao, Chem. Commun. (1996), 2243. [3] A. Matijasic, A. C. Voegtlin, J. Patarin, J.L. Guth, L. Huve, Chem. Commun. (1996) 1123. [4] Neeraj, C.N.R. Rao, J. Mater. Chem. 8 (1998) 1631. [5] R.F. de Farias, An. Assoc. Bras. Quim. 48 (1999) 112. [6] R.F. de Farias, C. Airoldi., J. Non-Cryst. Solids, no prelo. [7] R.F. de Farias, C. Airoldi, J. Solid. State. Chem., no prelo.

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