XXVII Congresso de Iniciação Científica
Comportamento térmico de hidroxissulfatos de cobre (antlerita) sob atmosfera de nitrogênio.
1Caio Henrique S Gomes, 2Ronaldo Spezia Nunes e José Marques Luiz2.
Faculdade de Engenharia, Campus de Guaratinguetá.. 1Depto. Eng. Mecânica, caiohenrique40@gmail.com.
2Depto. Física e Química
Palavras Chave: Hidroxissulfatos de cobre, Antlerita, Análise térmica
Introdução
O óxido de cobre, CuO (tenorita) é um composto microestruturado com grande variedade de aplicações tecnológicas, entre elas: fotocatálise, sensores para gases, baterias íon-lítio, oxidação catalítica, supercapacitores e corantes para células solares. Pode ser obtidos através da decomposição térmica dos hidroxissulfatos de cobre, Cu3(OH)4SO4 (antlerita). Dependendo das condições de síntese, os hidroxissulfatos podem ser obtidos em diversas formulações: Cu3(OH)4SO4 (antlerita), Cu4(OH)6SO4, (brocantita), Cu4(OH)6SO4.H2O (posnjakita)ou ainda Cu4(OH)6SO4.2H2O (langita) [1]. Podem ser obtidos por precipitação em meio homogêneo via hidrólise da ureia, controlando-se as condições de síntese:
pH, concentração dos reagentes, temperatura e tempo de reação. Por termodecomposição todos são convertidos ao respectivo óxido [2 e 3].
Objetivos
Os objetivos são a síntese, caracterização e o comportamento térmico do hidroxissulfato de cobre, obtido em meio homogêneo pela hidrólise da ureia, usado como precursor na preparação do óxido de cobre II.
Material e Métodos
Um litro de solução aquosa contendo 0,08 mol de CuSO4.5H2O e 0,50 mol de ureia foi separada em cinco alíquotas de 200 mL (F). As alíquotas foram aquecidas simultaneamente a 80 oC por diferentes períodos de tempo: F1 = 60 min, F2 = 90 min, F3 = 120 min, F4 = 150 min e F5 = 180 min. Após repouso por 24 horas a fase aquosa foi eliminada. O precipitado de cor verde foi lavado várias vezes e colocado em dessecador até massa constante. As amostras foram caracterizadas por Espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), Difração de raio-X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia por energia dispersiva (EDS), Termogravimetria (TG) e Análise térmica diferencial (DTA).
Resultados e Discussão
O perfil dos espectros IV, característico da antlerita, mostra que os principais modos vibracionais são aqueles associados às absorções O-H (3600 - 3200 cm-1), Cu-OH (900 -750 cm-1) e no íon SO42- (990 –
600 cm-1). Os difratogramas de raio-x (K Cu) confirmaram a obtenção do Cu3(OH)4SO4. Por MEV a morfologia das partículas de antlerita foi classificada como tabular, com bom grau de uniformidade quanto à forma e dimensão das partículas. Em alguns casos observam-se a ocorrência de partículas polinucleadas. As partículas de CuO apresentam forma esférica e alto grau de homogeneidade na morfologia e tamanho. A 950oC observa-se, também, o início do processo de sinterização. As curvas TG e DTA, foram obtidas em atmosfera de N2 (100 mL min-1), = 10 oC min-1, cadinho de platina, massa de amostra da ordem 10 mg, e não mostram diferenças significativa entre si.
A decomposição ocorre em três etapas até o resíduo final. A primeira perda de massa envolve a saída de duas moléculas de água e meia molécula de oxigênio, formando um intermediário, estável entre 450 oC e 650 oC. A segunda etapa sugere a saída de moléculas de SO3. Na terceira etapa há perda de aproximadamente 6,8 % em massa, com formação do resíduo final,que pode ser uma mistura de CuO, Cu2O e Cu, ainda não caracterizado.
Conclusões
Por precipitação em meio homogêneo via hidrólise da ureia, obteve-se o Cu3(OH)4SO4, com bom grau de uniformidade no tamanho e morfologia das partículas. As amostras foram caracterizadas por FTIR, DRX, MEV, EDS e TG-DTA em atmosfera de N2. As amostras apresentaram decomposição térmica em três etapas bem definidas: primeira etapa saída de duas moléculas de H2O e meia molécula de O2, formando um intermediário, estável (450 oC e 650 oC); segunda etapa sugere a saída de SO3 com formação de CuO; terceira etapa perda ⋍ 6,8 % em massa, com formação do resíduo final, que pode ser uma mistura de CuO, Cu2O e Cu, ainda não caracterizados por Raio-x.
Agradecimentos
Carlos E. C. dos Santos, Prof. Dr. Edson C. Botelho, Prof. Dr.
Luiz Rogério O. Rhein (DMT-FEG/UNESP) _________________
1 Selvamani, T., Manjula, C.A., Anandan, S., Asiri, A.M. Cryst.
Res.Technol. 2015, v.50, n.2, 143.
2 Curtis, M. D.; Shiu, K.; Butler, W. M. e Huffmann, J. C. J. Am. Chem.
Soc. 1986, 108, 3335.
3 Koga, N., Maki, A., Kimizu, T., Tanaka,Y. Termochim. Acta, 2008, v.467, p.11.
