Aldo José Gorgatti Zarbin, Mestrado (1993)
email: aldo@quimica.ufpr.br

Química do Estado Sólido: Síntese, caracterização e decomposição térmica do ácido antimônico cristalino e derivados

Resumo

Neste trabalho o Ácido Antimônico Cristalino (AAC), caracterizado como H₂Sb₂O₆.1,5H₂0, foi sintetizado pela oxidação do Sb₂O₃ por uma solução de H₂O₂. Este composto comporta-se como trocador iônico e, através de dados obtidos por difração de raios-X, observou-se que ele possui a estrutura do tipo do mineral pirocloro. Tal estrutura é característica de compostos com estequiometria A₂B₂O₆O', onde A e B são metais. Através de espectroscopia infravermelho, concluiu-se que a espécie trocável do AAC apresenta-se na forma de H₃O⁺, e ocupa a posição estrutural do átomo A.

Foram realizadas reações de troca iônica do AAC com íons Ag⁺, Cd²⁺, Pb⁺² e Fe⁺³, sendo que, os compostos obtidos foram caracterizados por análise química, difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia infravermelho (EIV), análise termogravimétrica (ATG), calorimetria diferencial de varredura (CDV) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos a partir de todas estas técnicas indicaram que a troca iônica ocorre com diferentes seletividades para estes íons, de tal maneira que Ag⁺ e Pb⁺² ocorrem com troca total, e Cd⁺² e Fe⁺³ apresentam troca parcial. A estrutura tipo pirocloro não é destruida com a troca iônica, e comparações realizadas entre os difratogramas de raios-X de compostos obtidos por troca iônica com diferentes proporções de ions Ag⁺ e os calculados, pelo programa Lazy-Pulverix, indicaram que a troca iônica no AAC ocorre topoquimicamente, no sitio A da estrutura pirocloro.

Os compostos trocados com Ag⁺, Cd⁺², Pb⁺² e Fe⁺³ foram caracterizados, respectivamente, como: Ag₂Sb₂O₆.1,0H₂O (AAC/Ag), H_0,73Cd_0,635Sb₂O₆.1,5H₂O (AAC/Cd), PbSb₂O₆.1,0H₂O(AAC/Pb) e H_1,34Fe_0,22Sb₂O₆.1,5H₂O (AAC/Fe). A ausência de troca total no AAC/Cd e AAC/Fe permitiu que os sítios não ocupados pelo íon metálico fossem submetidos à nova reação de troca (co-troca iônica), com íons Ag⁺, formando compostos mistos originais de cádmio e prata e de ferro e prata. A estequiometria dos produtos formados foi determinada como sendo Ag_0,73Cd_0,635Sb₂O₆.1,5H₂O (AAC/Cd/Ag) e Ag_1,34Fe_0,22Sb₂O₆.1,5H₂O (AAC/Fe/Ag). Os dados obtidos permitiram-nos considerar uma correlação entre a extensão da troca iônica e as características estruturais dos compostos.

Foram realizadas, ainda, reações de inclusão de NH₃, CH₃NH₂ e CH₃CH₂NH₂ no AAC. Através das técnicas já citadas, observou-se que estas aminas, quando colocadas em contacto com o AAC, no estado gasoso, são protonadas pelos sítios ácidos do AAC, ficando ligadas quimicamente à sua estrutura.

O AAC, bem como todos os seus derivados obtidos por troca iônica e reações de inclusão, foram tratados à várias temperaturas, e as fases formadas foram caracterizadas. Os resultados obtidos indicaram que materiais com características interessantes e variadas, como pós cerâmicos semicondutores, condutores iônicos e catalisadores, são obtidos pelo aquecimento dos derivados do AAC. Quando comparado com os métodos tradicionais de obtenção destes materiais, tais preparações apresentaram várias vantagens. Além disso, detectou-se a formação de compostos com aplicação potencial, pelo aquecimento dos derivados mistos AAC/Cd/Ag e AAC/Fe/Ag.

As fases formadas pela decomposição térmica dos derivados do AAC revelou uma nova rota de síntese para materiais, além de permitir uma boa compreensão dos fatores estruturais envolvidos no processo de troca iônica do AAC com os cátions estudados.

[CNPq]