Síntese, caracterização e comportamento térmico de amidossulfonatos de terras raras

Abstract

INTRODUÇÃOOs lantanídeos (Ln) são os elementos químicos de número atômico 58 a 71 (Ce a Lu). Quando escândio ( 21 Sc), ítrio ( 39 Y) e lantânio ( 57 La) são incluídos, esta série passa a ser conhecida como terras raras. Uma característica marcante dos elementos desta série é a conhecida contração lantanídica, caracterizada pela pequena variação do raio atômico com o aumento do número atômico (Z). Este efeito é responsável pelas pequenas variações nas propriedades físicas e químicas destes elementos como, por exemplo, o grau de basicidade que diminui invariavelmente do lantânio até o lutécio. As diferenças no grau de basicidade refletem na hidrólise dos íons, na solubilidade dos sais, na decomposição térmica dos oxi-sais e na formação de espécies complexas. 1 Devido à grande afinidade por água a maioria dos lantanídeos formam cátions trivalentes, protegidos por uma camada de hidratação fortemente ligada. Na química de coordenação, os íons Ln 3+ são classificados como ácido segundo o modelo de Lewis e como ácido duro pela teoria de Pearson.2 Entre as espécies doadoras de elétrons, isto é, as bases, a preferência para formar ligação segue a ordem O > N > S > F e as interações são de natureza iônica. 3,4 O ácido amidossulfônico (H 3 NSO 3 ), também conhecido como ácido sulfâmico ou sulfonato de amônia, é uma espécie que atende às características de um doador, atuando como uma base de Lewis. É classificado com um ácido forte (K a = 1,0 x 10 -1 ), mantendo pH = 1,2 em solução aquosa a 1% e 25 o C. Visto que poucos estudos relatam o comportamento térmico desta série de compostos, o objetivo deste trabalho foi preparar, caracterizar e estudar o comportamento térmico dos amidossulfonatos de terras raras. PARTE EXPERIMENTALTodos os compostos de lantanídeos utilizados neste trabalho são de procedência Sigma ® com pureza mínima de 99,9%. Os óxidos foram previamente calcinados a 950 o C por 2 h em forno tipo mufla. Os amidossulfonatos foram obtidos a partir da reação direta entre os hidroxicarbonatos de terras raras e o ácido amidossulfônico em suspensão aquosa quente e sob agitação.Os hidroxicarbonatos de terras raras foram obtidos por precipitação em meio homogêneo, via hidrólise da ureia, segundo procedimento descrito por Luiz. 11 Preparação dos amidossulfonatos de lantanídeosOs amidossulfonatos de lantanídeos foram preparados através da reação direta entre uma suspensão aquosa dos hidroxicarbonatos e o ácido amidossulfônico, sob aquecimento e agitação constante, mantendo-se o hidroxicarbonato em ligeiro excesso. A dispersão resultante foi filtrada ainda quente, para eliminar o excesso de hidroxicarbonato. O filtrado foi submetido a um aquecimento brando para promover a lenta evaporação do solvente até a secura. Devido à alta higroscopicidade os compostos foram guardados em dessecador a vácuo na presença de cloreto de cálcio como agente secante.

Synthesis, characterization, and thermal behavior of amidosulfonates of transition metals in air and nitrogen atmosphere

“…Wickleder 15 studied the synthesis, crystal structure, and thermal behavior of some rare earth amidosulfonates. Luiz, Nunes and Matos 16 studied the thermal behavior of all the amidosulfonates of the rare earth series and observed a mass gain between 250 o C and 350 o C, attributed to an oxidative process SO3 2-→ SO4 2-, which is more evident in a lower heating rate. Brahmaji et al 14 also observed mass gain in this temperature range.…”