Efeito de microondas na estrutura cristalina e na atividade catalítica de argilas

Abstract

Recebido em 14/3/07; aceito em 6/9/07; publicado na web em 26/2/08 THE EFFECT OF MICROWAVE IRRADIATION ON THE CRYSTALLINE STRUCTURE AND CATALYTIC ACTIVITY OF CLAYS. The effect of microwave (MW) irradiation on the crystalline structure of two natural clays and one commercial clay, Montmorillonite K10, was analyzed comparing the X-ray diffraction, N 2 isotherms, NMR-MAS of 27 Al and 29 Si spectra of the clays before and after MW irradiation. The preparation of dioxolane ketals of isatin was used to analyze the MW effect on the catalyst activation. The yields achieved using catalysts activated by MW irradiation were lower (2 to 5%) than the yields achieved using catalysts activated by heat in a conventional oven.Keywords: clays; microwave; catalysis. INTRODUÇÃOMicroondas (MO) estão se tornando uma fonte de energia cada vez mais presente em laboratórios de química e na ativação de reações orgânicas.1 As reações podem ser realizadas em forno de microondas doméstico ou em reatores especificamente desenhados para esta finalidade.2,3 A absorção seletiva de energia na faixa de microondas por moléculas polares produz uma aceleração significante nas reações, reduzindo o tempo reacional; ressalta-se que moléculas apolares não respondem aos mecanismos de aquecimento por microondas. As microondas são radiações eletromagnéticas não ionizantes na faixa de freqüência de 300 a 300.000 MHz, que correspondem a comprimentos de onda de 1 mm a 1 m. A região de microondas situa-se entre a região de infravermelho e a das ondas de rádio no espectro eletromagnético. 4 Paralelamente à aplicação de microondas como fonte energética, a última década testemunhou a crescente utilização de catálise heterogênea em reações orgânicas, 5 tendo as argilas sido empregadas com sucesso.6,7 A grande área específica das argilas em conjunto com propriedades específicas, tais como capacidade de troca iônica e de aumento do espaçamento interlamelar, têm sido exploradas para sua aplicação como catalisadores. Com a combinação de microondas e catalisadores sólidos, ampliou-se a possibilidade de realização de reações em condições sem solventes. 8,9 O uso de argilas como catalisadores requer sua ativação pré-via. A ativação é um processo de remoção da água adsorvida na argila, deixando acessíveis sítios catalíticos nos quais moléculas de água poderiam estar ligadas.10 A ativação geralmente é feita por aquecimento a 120 °C por 1 h, seguido de resfriamento em dessecador a vácuo. Essa ativação pode ser realizada por outros métodos, como, por exemplo, por aquecimento com microondas. Entretanto, na literatura há poucos estudos sobre o efeito da ativação por microondas nas propriedades catalíticas das argilas e na estrutura de seus componentes. 11Neste trabalho foi analisado o efeito de microondas na estrutura cristalina de três argilas e na sua atividade catalítica. Foram analisadas uma argila comercial, a Montmorilonita K10 (Aldrich), e duas argilas naturais: uma proveniente da Bahia -AB -e outra da Paraíba -AP. As argilas K10 e AP foram utilizadas sem serem fraciona...

Pré-concentração de Cr(III) e análise de especiação de cromo empregando montmorilonita saturada com íons potássio

“…28,29 Ainda na Figura 1 é possível verificar que o difratograma da MT saturada com íons potássio praticamente não exibiu modificações, embora o pico de baixa intensidade correspondente à montmorilonita não tenha sido verificado, o que pode ser indicativo de algum efeito do tratamento ácido realizado. De acordo com a literatura, os tratamentos térmico e ácido realizados no processamento industrial desse material, destroem grande parte da estrutura cristalina característica da MT natural.…”

“…De acordo com a literatura, os tratamentos térmico e ácido realizados no processamento industrial desse material, destroem grande parte da estrutura cristalina característica da MT natural. 28,29 Todavia, seria fundamental efetuar um estudo mais detalhado, visando investigar se houve destruição ou desordem na estrutura do material.…”

Estudo de sorção de herbicidas pelos argilominerais vermiculita e montmorilonita

“…35 Outro aspecto a ser ressaltado é que a MT K-10, na forma original, apresentou espaçamento basal de 10,0 Å, ou seja, foi constatado não haver modificação nos valores com relação à amostra original, provavelmente em decorrência do tratamento ácido que é empregado nesse material comercial, o que sugere não ter ocorrido a troca com os cátions em questão. De acordo com a literatura, 36 a MT K-10 é uma argila que praticamente não apresenta sinais correspondentes à fase cristalina de montmorilonita, a qual provavelmente teria sido destruída durante o tratamento industrial. Conforme Rajesh et al, 26 tratamentos com ácidos fortes em elevadas concentrações podem ocasionar o colapso total do argilomineral e poderiam, inclusive, aumentar o processo de sorção em decorrência da maior exposição de grupos hidroxila superficiais.…”

Irradiação de micro-ondas aplicada à síntese orgânica: uma história de sucesso no Brasil

“…O efeito da irradiação de micro-ondas na estrutura cristalina e atividade de resinas, 22 bem como a utilização de zeólitas na oxidação do isosafrol sob irradiação de micro-ondas 23 também foram foco de investigação por diferentes grupos.…”