Reação modelo na determinação de acidez e basicidade de catalisadores heterogêneos

• Autor(a) principal: Queiroz, João Victor Marques de
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/16553
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Catálise heterogênea; Catalisadores; Acidez; Basicidade

No intuito de se avaliar o emprego de um determinado catalisador heterogêneo em um processo industrial ou na fabricação de novos catalisadores, é necessário que as propriedades químicas sejam caracterizadas com o objetivo de averiguar se as propriedades do material catalítico são adequadas às condições de processo. Uma propriedade bastante importante na caracterização é a acidez e/ou basicidade dos sítios ativos presentes no material catalítico, que podem ser ácidos (Brønsted-Lowry e Lewis), básicos ou uma combinação da presença de ambos os tipos anteriores na estrutura (caráter bifuncional). Uma das técnicas de determinação do caráter ácido-base de catalisadores sólidos é a reação modelo, que consiste no emprego do catalisador em uma reação química que possui produtos distintos quando catalisadas em meios diferentes (ácido, básico ou anfótero), cuja principal vantagem da técnica é que sua determinação ocorre nas condições operacionais da escala industrial em que o catalisador é usado, proporcionando uma resposta acurada. A necessidade de conhecimento aprofundado da técnica impulsionou uma revisão da literatura que identificou as reações modelo mais utilizadas, a saber: teste alfa (identificação de sítios ácidos em zeólitas através da reação de craqueamento catalítico de nhexano), conversão de MBOH (identificação de sítios ativos ácidos, básicos e bifuncionais de acordo com os produtos obtido na transformação química de 2-metilbut-3-en-1-in-2-ol), isomerização de but-1-eno (avaliação do caráter ácido ou básico do catalisador segunda a razão de isômeros cis/trans but-2-eno obtidos após conversão do reagente), desidratação e desidrogenação de isopropanol (identificação de sítios ativos ácidos ou básicos segundo a rota de conversão do álcool observada no meio reacional), condensação de Knoevenagel (identificação de sítios ativos básicos por meio da ocorrência de reação química entre benzaldeído e um composto com um grupo metileno ativo) e redução de Meerwein – Ponndorf – Verley (reação de transferência de hidrogênio de aldeídos e cetonas possibilitando a identificação da presença de sítios ácidos de Lewis, sítios básicos e sítios ácido-base). Para cada uma das reações estudadas no trabalho, foram reportados os aspectos mais importantes da técnica (produtos obtidos, condições experimentais, modelagem cinética e principais desvantagens) bem como estudos de caracterização de catalisadores que são consagrados na literatura e estudos de caracterização recentes. A revisão bibliográfica possibilitou identificar que todas as reações modelos apresentadas são ainda empregadas nos estudos das propriedades ácido-base dos catalisadores e que a escolha ou não de uma reação modelo na caracterização da acidez e basicidade dos materiais catalíticos é influenciada por dois fatores: o tipo de material catalítico e os tipos de sítios ativos a serem caracterizados pela técnica. Além disso, foi abordado o estudo de outras técnicas de caracterização de forma a estabelecer relações da reação modelo com as demais técnicas, dessa forma, fornecendo um reporte didático da temática apresentada.