62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 1. Físico-Química

MODELAGEM DE CLUSTERS PARA ESTERIFICAÇÃO EM ZSM-5

Carla Caroline Vieira de Medeiros 1 João Batista Lopes Martins 1

1. Instituto de Química, Universidade de Brasília

INTRODUÇÃO:

Reações de esterificação têm grande aplicação na indústria química. O processo mais comum utiliza um álcool e um ácido carboxílico como reagentes e catalisadores ácidos. Na maioria das vezes são utilizados como catalisadores o ácido sulfúrico ou ácido p-toluenosulfúrico que conduzem a bons rendimentos, observando-se a reversibilidade deste tipo de reação. No entanto, a utilização deste tipo de ácidos gera vários problemas como dificuldade na separação do produto da reação, natureza corrosiva do catalisador, reações secundárias e problemas com a reutilização destes catalisadores. Há várias propostas para se superar os problemas acima, uma delas é a utilização de catalisadores de fase heterogênea como as zeólitas. O estudo teórico da reação de esterificação é de fundamental importância para o desenvolvimento destes catalisadores. Neste trabalho, diversos modelos de cluster foram utilizados, buscando determinar o tamanho mínimo do cluster necessário para estudar a reação de esterificação, catalisada pela zeólita H-ZSM-5, através de métodos semi-empíricos.

METODOLOGIA:

Foram utilizados modelos de ZSM-5 variando o número de tetraedros de T3 até T86. Foi utilizado o método semi-empírico AM1 disponível no aplicativo CaChe 7.5 para realização dos cálculos. A escolha do método deve-se a necessidade de aliar o tempo computacional com o nível de cálculo.

RESULTADOS:

Com base nos mecanismo clássico da reação de esterificação, buscou-se encontrar os possíveis estados de transição para cada etapa utilizando-se o método de varredura. Todas as estruturas envolvidas nas etapas de esterificação foram completamente otimizadas. Os mínimos foram determinados através do cálculo das frequências. A entalpia envolvida na protonação do ácido acético é de aproximadamente 25 kcal/mol. As energias das etapas mostram saturação quando atingido o modelo T13.

CONCLUSÃO:

A saturação das propriedades demonstrou que o modelo de cluster, com 13 unidades de tetraedros, é suficiente para o estudo das etapas de reação. Desta forma clusters menores podem ser utilizados para determinar outras reações em ZSM-5.

Instituição de Fomento: UnB/Funpe, Finatec e CNPq

Palavras-chave: semi-empírico, esterificação, ZSM-5.