Modificação da superfície da silica

Modificação química da

superfície de sílica

Silica

Suporte Inorgânico que contem disperso uma elevada

quantidade de grupos silanóis ( SI-OH)

Se comportam como ácido fraco de Bronsted – Lowry, sendo

responsáveis pela reatividade da sílica

Os grupos silanóis conferem à sílica suas propriedades

polares, os quais são considerados sítios de adsorção

eficientes, podendo ser hidratados através da adsorção de

moléculas de água.

A estrutura do suporte inorgânico é constituída por unidades

tetraédricas de SiO4 distribuídas aleatoriamente e unidas por pontes

de siloxanos (≡Si-O-Si≡).

Os grupos silanóis podem ser classificados em três categorias:

silanóis livres (isolados), geminais e vicinais, sendo que estes

últimos apresentam-se ligados através de ligações de

hidrogênio

(a) grupos silanóis geminais, (b) grupos silanóis vicinais, (c) um grupo siloxano e o

(d) grupo silanol isolado

Silanóis

Vicinais

Silanol

isolado

Grupo

siloxano

Silanóis

Germinais

Os grupos silanóis da superfície interagem com moléculas

de água fisicamente adsorvidas ou ligadas por ligações

hidrogênio

Dificulta a adsorção de reagentes e imobilização

Ativação térmica a 150 °C

Ativação ácida

Caracterização da superfície

Três parâmetros fundamentais para a caracterização

física da superfície da sílica

Área superficial especifica

Volume de poro

Tamanho de partícula

Modificação de superfície da sílica

Modificação de superfície de sílica se refere a todos os

processos que levam a alterações na composição

química da superfície

Modificação por tratamento físico

Modificação por tratamento químico

A superfície da sílica pode ser modificada por dois

distintos processos

Organofuncionalização - onde a modificação agente é

um grupo orgânico

Inorganofuncionalização - grupo ancorado sobre a

superfície pode ser um composto organometálico ou um

óxido metálico.

Modificação por impregnação

Impregnação com interações físicas entre o

modificador e suporte sólido por qualquer inclusão nos

poros do material do suporte ou por aderência ou

processo de interação eletrostática

Modificação por reação de grafting

Moléculas de íons de quelantes orgânicos são ligados a superfície da sílica por ligação covalente denominada grafting.

As principais ligações formadas na superfície da sílica são

Si-O-C

Si-N

Si-C

Ligação tipo Si-O-C

Esterificação direta dos grupos silanóis, de caráter

fracamente ácido, da superfície da sílica com álcoois.

Características

Não são hidrolitícas

Termicamente instáveis

Ligação tipo Si-N

A reação é iniciada pela, cloração dos grupos silanóis da superfície da sílica, com cloreto de tionila. Posteriormente a sílica ser clorada reage com aminas primarias ou secundarias

Características Estabilidade hidrolítica e térmica razoáveis

Restrita utilização na faixa de pH entre 4-8, quando utilizados solventes orgânicos

Ligação tipo Si-C

É a forma mais comum de modificação da superfície da sílica através de reações com agentes sililantes, também chamado de organossilanos. Ou também através da cloração da superfície da sílica, e posterior reação com reagente de Grignard.

Características Estabilidade hidrolítica na faixa de 2-8,5

Estabilidade térmica

Estabilidade mecanica

Formula geral agentes siliantes

Y3Si-R-X

Estrutura

Monodentada

Bidentada

Tridentada

Aplicações

Adsorção de metais

Catalise

Imobilização de metais

Bioimobilização de enzimas

Colunas cromatográficas

Sulfurados

Adsorção de metais

Xerogel híbrido é seletivo para Cu (II) de limpeza de água, na presença de

Zn (II) e Cd (II).

Catálise

Este é um dos mais poderosos catalisadores

heterogéneos para os acoplamentos de diferentes

cloretos de heteroarilo. Além disso, o catalisador

pode ser reutilizado com atividade quase

constante.

Separação de compostos sulfurados

Separação de PAH dos PASH para determinação por GC

Considerações finais

Dentre os materiais híbridos, se destacam compostos a base de sílica por

apresentarem uma cinética de reação lenta o qual é possível um melhor

controle do processo.

A sílica organofuncionalisada é empregada em inúmeros processos

podendo estar presentes desde sequestrantes de metais em águas pluviais,

polimento de efluentes, bem como catalisadores de reações.

A escolha de seus precursores é uma etapa fundamental podendo ser

agregado diversas propriedades tornando sua aplicação bastante seletiva.

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