IMOBILIZAÇÃO DE 2-AMINOETANOTIOL NA SUPERFÍCIE DA SÍLICA GEL E TERMODINÂMICA DAS INTERAÇÕES DOS CENTROS BÁSICOS COM CÁTIONS EM SOLUÇÃO AQUOSA

Claudio Airoldi* (PQ) e Luiza N. H. Arakaki (PG)

Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, Caixa Postal 6154, 13083-970 Campinas, São Paulo, Brasil

Palavras-chave: termoquímica, sílica gel, 2-aminoetanotiol

A sílica gel é um suporte inorgânico que contém dispersos por toda superfície uma elevada quantidade de grupos silanóis, sensíveis a diversas reações com agentes sililantes. A imobilização do cloreto de 2-aminoetanotiol na superfície da sílica gel foi efetuada utilizando-se cloropropiltrimetoxissilano, CPTS, como agente sililante intermediário, conforme a Equação 1, obtendo-se a sílica modificada ºSil-Cl. Na segunda etapa da reação, a molécula 2-aminoetanotiol reage com o precursor derivado da sílica gel ºSil-Cl, através da extremidade do grupo tiol, formando o composto ºSil-SNH₂, de acordo com a Equação 2

Os resultados obtidos por espectroscopia RMN de carbono-13 da sílica imobilizada ºSil-SNH₂ , mostram um sinal fraco em 58,0 ppm relativo aos carbonos das metoxilas, os deslocamentos químicos a 11,2; 23,3; 33,6 e 40.0 ppm são atribuídos aos carbonos 1, 2 e aos carbonos equivalentes 3 e 4, finalmente ao carbono 5, respectivamente, como numerados no produto da Equação 2.

O espectro na região do infravermelho das superfícies dos compostos ºSil-Cl e ºSil-SNH₂ são confirmadas pelo surgimento de duas bandas características de estiramento –C-H, de metilenos em 2846 e 2955 cm^-1. Esta superfície modificada, ºSil-SNH₂, extrai cátions divalentes como cobre, níquel e cobalto em solução aquosa. Estes sistemas foram titulados calorimetricamente para obter informações sobre as interações dos cátions com a superfícies da sílica modificada utilizando um sistema calorimétrico diferencial Thermometric 2277. Amostras de sílica funcionalizada, com massa entre 30,0 a 45,0 mg, foram suspensas em água (2,00 cm³) sob agitação a 298,15 ± 0,02 K. As soluções termostatizadas dos cátions metálicos entre 0,74 a 1,26 mol dm^-3 foram adicionadas ao vaso calorimétrico e obtido os efeitos térmicos da reação. A partir dos dados do efeito térmico calculou-se a variação de entalpia de interação para a formação de monocamada (D_monH), por unidade de massa do suporte (J g^-1), utilizando-se a equação modificada de Langmuir:

onde X é a fração molar do metal em solução após o equilíbrio , D_rH é a entalpia integral de interação (J g^-1), K é um fator de proporcionalidade que inclui a constante de equilíbrio, como pode ser visto na Figura 1. A variação de entalpia de adsorção D_rH é então calculada pela expressão D_rH = D_monH/ n^s , onde n^s é a capacidade máxima de cada íon metálico adsorvido por grama da supefície adsorvente.

Figura 1 – Aplicação da equação de Langmuir para a adsorção de nitrato de cobre na superfície modificada ºSil-SNH₂.

A calorimetria mostrou-se uma excelente técnica para determinar as interações dos cátions metálicos na superfície modificada, ºSil-SNH₂, cuja entalpia seguiu valores exotérmicos na seguinte sequência 6,40 ± 0,29; 5,00 ± 0,16 e 1,70 ± 0,11 kJ mol^-1 para Ni, Cu e Co, respectivamente.

A espontaneidade da reação de adsorção é refletida pelos valores negativos de DG, sendo –23,9 ± 0,1; 23,8 ± 0,1 e 22,5 ± 0,1 kJ mol^-1 para o Ni, Cu e Co, respectivamente.

Os valores endotérmicos das entropia, indicam que o sistema é entropicamente favorável. Estes dados evidenciam que a adsorção são favoráveis a todos os processos de interações aqui estudados.

[CNPq/FINEP/FAPESP]