| A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada |
|
ESTUDO DO SISTEMA POLIFOSFATO DE ANTIMÔNIO POLIFOSFATO DE BISMUTO NA REGIÃO RICA EM ANTIMÔNIO |
|
| Petr Melnikov 1 |
| Heberton Wender Luiz dos Santos 2 |
| Elias Nogueira de Aguiar 2 |
|
| (1. Departamento de Clínica Cirúrgica/CCBS/UFMS ; 2. Departamento de Física/CCET/UFMS) |
|
|
| INTRODUÇÃO: |
Na busca de cerâmicas com propriedades especiais em base de polifosfatos de elementos trivalentes, destacam-se como compostos promissórios os polifosfatos de antimônio e bismuto. Dependendo das proporções no “batch”, a partir destes compostos podem ser obtidos vidros com propriedades desejadas. No entanto, para prognosticar estas propriedades precisa-se do conhecimento dos mecanismos da formação dos vidros e das fases presentes a diferentes temperaturas. A identificação dessas, no final das contas, determina e permite prever o comportamento físico dos materiais. Um interesse especial está ligado à possibilidade da formação de polifosfatos mistos ou, como opção, à formação das soluções sólidas de intercalação. O presente trabalho está dedicado ao estudo do sistema polifosfato de antimônio - polifosfato de bismuto, que se mostrou promissor para a obtenção de materiais usados no campo da microeletrônica. Foi escolhida a região rica em antimônio do sistema SbnBim(PO3)3. Os métodos instrumentais utilizados foram a difratometria de raios-X e a análise térmica. |
|
| METODOLOGIA: |
Como reagentes de partida foram utilizados: óxido de antimônio (99%, Merck), monohidrogenofosfato de amônio (99,9%, Synth) e óxido de bismuto (99,9%, Merck). Foram preparadas composições normalizadas contendo quantidades crescentes do polifosfato de bismuto, com um intervalo de 10% em mol conforme a reação:
nSb2O3 + mBi2O3 + 6(NH4)2HPO4 = 2SbnBim(PO3)3 + 9H2O + 12NH3
onde m + n = 1. A síntese foi feita nas seguintes condições: aquecimento dos reagentes até 900ºC com dois patamares, sendo um a 180ºC e o outro a 300ºC durante 1 hora e 30 minutos respectivamente. Após o esfriamento, as amostras foram guardadas em ampolas soldadas a fim de evitar a interação com água. Os mesmos cuidados foram tomados durante o registro dos difratogramas de raios-X. Os equipamentos empregados foram o aparelho Shimadzu TGA-50 e o difratômetro Siemens Kristalloflex, radiação CuKa, filtro de Ni, com um intervalo de 2q entre 4 e 70º. A identificação foi realizada por meio do conjunto de progamas DIFRAC. |
|
| RESULTADOS: |
A difratometria de raios-X permitiu identificar as fases presentes na amostra Sb0.9Bi0.1(PO3)3, sendo o ortofosfato de antimônio a fase majoritária. Há evidências de outras fases cristalinas contendo oxofosfato de antimônio e dihidrato do pirofosfato ácido de bismuto. A amostra Sb0.8Bi0.2(PO3)3, apresenta também como fase majoritária o ortofosfato de antimônio, sendo a fase minoritária o oxofosfato de bismuto BiP5O14. A amostra Sb0.7Bi0.3(PO3)3 exibe características de um material amorfo, mas uma busca detalhada permite caracterizar algumas das fases presentes. A fase majoritária cristalina é o oxofosfato de bismuto, sendo o restante das reflexões pertencentes ao ortofosfato de antimônio.
Conforme a reação anteriormente dada, a quantidade de 3H2O + 3NH3 no processo da formação constituiria 9.5%. Isto corresponde exatamente à perda experimental, que deve indicar a primeira etapa da formação do polifosfato de amônio. O cálculo teórico para a formação de NH3PO3 seria a perda de 6H2O + 6NH3, ou seja, 19% em massa. Realmente, a perda experimental para a temperatura de 225ºC constitui 18.9%, isto é, a esta temperatura forma-se NH3PO3.
A próxima etapa é a reação do polifosfato de amônio formado com os óxidos de antimônio e bismuto. Isto implicaria na perda de 3H2O e 6NH3. Neste caso, a perda experimental perfeitamente corresponde à formação dos polifosfatos de antimônio e bismuto, confirmando que o mecanismo do processo para os dois não somente é semelhante mas idêntico. |
|
| CONCLUSÕES: |
1.Foi estudada a interação do monohidrogenofosfato de amônio com óxidos de antimônio e bismuto visando esclarecer a possibilidade da formação de polifosfatos mistos destes elementos.
2.Os resultados mostram que no sistema Sb(PO3)3-Bi(PO3)3 não foi confirmada a formação do polifosfato misto.
3.O produto final da decomposição do polifosfato de antimônio é o seu ortofosfato SbPO4. As fases secundárias contendo bismuto são polifosfatos ácidos e o oxofosfato de bismuto. 4.A higroscopicidade das amostras contendo altos teores de antimônio diminui consideravelmente na presença de bismuto e este elemento pode ser recomendado como um dopante efetivo na obtenção de vidros especiais. |
|
Instituição de fomento: CNPq/UFMS
|
|
Trabalho de Iniciação Científica
|
|
Palavras-chave: polifosfatos; antimônio; bismuto. |
|
| Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |
|