ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Síntese e Caracterização de Complexo de Ferro/Isonicotinamida com Possíveis Utilizações em Conversão de Energia Solar em Elétrica.
AUTORES: Nunes, A.T.B. (UFMT) ; Dias, J.M.F. (UFMT) ; Alves, M.R. (UFMT) ; Chagas, M.A.S. (UFMT) ; da Mata, A.F.A. (UFMT) ; Santos, W.B. (UFMT)
RESUMO: O Centro-Oeste esta entre as regiões brasileiras de maior incidência de radiação solar do país, com médias anuais de cerca de 16 - 20 MJ/m2 dia, indicando que essa fonte é abundante na região.(Agência Nacional de Energia Elétrica, 2002). Assim, o presente trabalho apresenta a rota de síntese e caracterização por espectroscopia UV-Visível e Infravermelho para o composto [Fe(isn)4](CLO4)2, que será utilizado no desenvolvimento de sistemas capazes de converter energia solar em elétrica. O composto apresenta banda em 370 nm, que podem ser atribuídas ao processo de transferência de carga metal ligante (MLCT), e bandas a 210 e 270 nm, que podem ser atribuídas a transições internas do ligante. O espectro de Infravermelho apresenta bandas características do ligante isonicotinamida.
PALAVRAS CHAVES: UV-Vís/IV; Ferro II; Isonicotinamida
INTRODUÇÃO: Nem sempre um grande potencial hídrico indica a resolução de todos os problemas
de geração de energia. Um bom exemplo deste problema ocorreu recentemente no
Brasil, provocado por um longo período de estiagem nas bacias hídricas das
regiões sul e sudeste, representado pelos rios Paraná e São Francisco,
resultando no episódio de restrições energéticas, conhecido como “Apagões”.
Pensando nisso, observamos que a utilização da radiação solar como fonte de
energia é uma das mais promissoras alternativas para enfrentarmos o novo
milênio. Para as condições brasileiras, esta fonte se apresenta abundante,
permanente, renovável, não poluente e sem ação prejudicial ao meio ambiente,
principalmente na região centro-oeste, onde a busca por outra fonte energética
se tornou mais do que uma necessidade de proteção ambiental (Agência Nacional de Energia Elétrica, 2002). Atualmente, compostos contendo o metal Rutênio (II/III) são utilizados em pesquisas para observar o processo de conversão de energia solar (Carlos, Tfouni, & Neumann, 1997), no entanto, o metal apresenta um custo bastante elevado, a fim de sanar a problemática, a pesquisa realizada com o composto de Fe (II) mostra que tal complexo apresenta bandas de transferência de carga MLCT, bastante intensas abrindo a possibilidade de utilizar esse metal no processo de conversão de energia. Pensando nestas propriedades, o presente trabalho mostra a rota de síntese e as caracterizações por espectroscopia UV-Visível e Infravermelho para o complexo, utilizando como ligante a isonicotinamida. Evidencia também, as análises envolvendo sistemas
supramoleculares com o metal Ferro (Fe) e ligantes heterocíclicos nitrogenados
mono e bidentados, que serão empregados na construção de dispositivos conversores de energia solar.
MATERIAL E MÉTODOS: PURIFICAÇÃO, SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO.
Purificação do ligante Isonicotinamida: 5,0 gramas de isonicotinamida foram
dissolvidos em 15,0 mL de água quente. Adicionou-se aproximadamente 0,5 gramas
de carvão ativo e filtrou-se a quente. O filtrado foi levado para cristalizar na
geladeira durante 6 horas. Os cristais foram coletados por filtração, lavados
com etanol e éter, e secados ao ar (Santos, 2001).
Síntese: 1,0034 g de sulfato de ferroso (FeSO4) foram suspendidos em uma mistura
de 1:1 de água/acetonitrila, deixados sob atmosfera inerte durante 15 minutos.
Em seguida 2,0015 g do ligante isonicotinamida (isn), foram adicionados à
solução de ferro de forma que a solução final tivesse um volume de 10 ml. A
solução foi deixada sob-refluxo e atmosfera inerte por um período de 2 horas,
afim de que não ocorresse a oxidação do metal de Fe2+ para Fe3+. Após esse
período à solução foi adicionado aproximadamente 0,5 g de NaClO4 e a solução
foi levada a geladeira para completar a precipitação por um período de 24 horas.
Feito isto a solução foi filtrada a vácuo, lavada com éter etílico, e deixada
para secar.
Caracterização: O complexo foi caracterizado por Espectroscopia UV-visível,
utilizando um equipamento da Perkin Elmer modelo Perkin Elmer Lambda 20 UV VIS,
e para o Infravermelho um aparelho Spectrum 100 da Perkin Elmer.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Análise UV-Visível:
O gráfico (figura 1) mostra o espectro UV-Visível do composto sintetizado, no
qual podemos observar a presença de bandas de transferência de carga metal
ligante, MLCT (370nm), o que evidencia a coordenação entre o ligante e o metal.
A banda a 370 nm, não é encontrada no ligante livre o que sustenta a formação do
complexo. Podemos ainda observar bandas intensas que podem ser atribuídas a
transições internas do ligante isn (210 e 270 nm).
Essas bandas IL também podem ser observadas no ligante livre, no entanto um
pouco deslocadas devido à interação com o metal (Santos, 2001).
Análise de Infravermelho:
O gráfico (figura 2) apresenta a sobreposição entre o espectro do ligante e o
espectro do complexo formado, onde podemos observar intensos picos que
evidenciam a presença da isonicotinamida situadas entre 3180 a 3350 cm-1 que
podem ser atribuídas à deformação axial assimétrica e simétrica de N-H. Na
região de 1430 e 1600 cm-1, observa- se um acoplamento de deformação axial de
C=C e C=N do anel, bandas equeletos. Na região 1673 cm-1 apresenta uma intensa
banda referente a deformação axial do grupo carbonila. É possível que a
intensidade da banda, também seja devido a deformação angular do grupo NH2 do
grupo amida. A 632-761cm-1 apresentam deformações angulares largas do grupo N-H,
fora do plano (Silverstein & Webster, 2000). Observamos, que quando comparado ao
espectro do ligante, não complexado, que as demais bandas apresentadas no
espectro do complexo estão presentes, porém em menor intensidade, o que pode ser
atribuído à interação entre o ligante e o metal. Não foi observado, portanto
alterações no posicionamento das bandas observadas no complexo e no ligante.
Figura 1:
Espectro de Absorção UV-Visível e Solução Aquosa.
Figura 2:
Espectro de Infravermelho do Complexo Ferro e do Ligante Isonicotinamida Livre.
CONCLUSÕES: A análise dos dados de Infravermelho e UV-Visível sugerem que se obteve sucesso na síntese do complexo e que o metal coordenou a 4 ligantes isonicotinamida. No
entanto, técnicas como análise térmica (TG, DSC), Ressonância Paramagnética
Eletrônica (RPE), Difração por Raios X e Modelagem Molecular serão realizadas a
fim de elucidar a possível estrutura.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao Laboratório de Química Bio-Orgânica do Araguaia (UFMT), pelo uso dos Equipamentos de Espectroscopia UV-Visível e Infravermelho
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Agência Nacional de Energia Elétrica. (2002). Atlas de Energia Elétrica no Brasil. Energia Solar , pp. 30-42.
Carlos, R. M., Tfouni, E., & Neumann, M. G. (1997). O Comportamento Fotoquímico dos Complexos Pentaaminas de Rutênio (II) com Ligantes pi Insaturados. Química Nova , 271.
Santos, W. B. (2001). Síntese Caracterização, Estudos Químicos e Fotoquímicos de Sistemas Supramoleculares. Tese de Mestrado, Universidade Federal de Uberlândia, Instituto de Química, Uberlândia.
Silverstein, R. M., & Webster, F. X. (2000). Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A.
