ANÁLISE DA ACIDEZ DE SILICA GEL

Julio L. de Macedo (IC), Antônio Thyrso C. P. de Souza (IC) e Sílvia C. L. Dias (PQ)

Instituto de Química, Universidade de Brasília, Caixa Postal 04478, 70919-970 Brasília-DF; e-mail:scdias@unb.br

Palavras-chaves: silica gel, catálise, piridina.

Silica gel é um importante sólido ácido por causa do uso extensivo como suporte em catálise heterogênea, em separações, e na fabricação de microeletrônicos. A caracterização dos sítios ácidos nas superfícies dos sólidos é identificada como uma tarefa difícil, mas ao mesmo tempo importante por causa da relação direta com as atividades catalíticas dos sólidos ácidos.

O objetivo do presente trabalho é estudar a acidez de amostras de silica gel com piridina para posterior utilização como suporte de metais (e.g., Mo, W, Zr). Através da analíse dos dados experimentais de adsorção, parâmetros termodinâmicos tais como número de sítios ácidos (n_i) e constantes de ligação (K_i) são obtidos fornecendo uma maior compreesão da reatividade de tais materiais.

Para o presente estudo foram utilizadas amostras de silica gel (Davison Chemical), de grau 62 (60-200 mesh) e silica gel 60 H (Merck). Algumas das análises foram realizadas em amostras sem pré-tratamento térmico e outras em amostras que foram aquecidas à 200 °C por 4 horas sob vácuo num reator de vidro de fluxo. As amostras foram esfriadas sob vácuo à temperatura ambiente e transportadas para uma câmara seca sob atmosfera de nitrogênio. Piridina (Vetec) foi destilada sobre hidreto de cálcio usando uma coluna Vigreux de 12 polegadas. Ciclohexano (Vetec) foi destilado sobre pentóxido de fósforo e estocado na câmara seca sob nitrogênio.

Para os experimentos de adsorção de piridina, preparou-se uma suspensão de 1 grama de silica em 100 ml de ciclohexano. As adições de piridina na suspensão de silica foram feitas a partir de uma solução de piridina 0.1 M em ciclohexano. Para isso, utilizou-se uma bureta automática (Metrohm Dosimat 665). Alíquotas do sobrenadante foram retiradas e as absorvâncias de piridina (251 nm) registradas num espectrofotômetro (Beckman DU-650). A seguir, uma isoterma de adsorção do tipo Langmuir foi construída e o melhor ajuste da isoterma pôde ser calculado usando-se uma rotina modificada simplex criada para resolver equações de sítios múltiplos:

Onde,

S_TB é o número total de moles de base adsorvida por grama do sólido, n_i é o número de moles do sítio i por grama do sólido, K_i é a constante de equilíbrio de ligação do sítio i, e [B] é a concentração de base em solução (mol/L).

Os parâmetros termodinâmicos obtidos para a amostra de silica gel (Davison) sem tratamento térmico são apresentados na tabela abaixo:

Pode-se concluir que esta amostra apresenta dois sítios ácidos na sua estrutura onde o primeiro sítio possui valor n₁ menor que n₂ mas com o valor de K₁ maior que K₂ podendo indicar uma diferenciação de acidez nos grupos OH de ponte e terminais da silica gel estudada. Uma comparação dos dados termodinâmicos entre duas amostras de silica gel (Davison e Fisher) demonstra uma concordância entre os valores de n₁, enquanto que a amostra Davison apresenta um número consideravelmente maior de sítios n₂.

O ajuste dos dados experimentais da amostra de silica gel (Merck) estão sendo realizados e serão apresentados posteriormente.

Referências Bibliográficas:

1. Chronister, C. W.; Drago, R. S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 793.

2. Grasselli, R. K.; Brazdil, J. F. Solid State Chemistry in Catalysis, ACS Symp. Series, 279, Washington, 1985, 257.

3. Breck, D. W. Zeolite Molecular Sieves, Wiley and sons, New York, 1974, 305.

4. Arnett, E.M.; Cassidy, K.F. Rev. Chem. Intermed. 1988, 9, 27.

UnB/PIBIC/CNPq