SINTESE, CARACTERIZAÇÃO POR INFRAVERMELHO E UV-VISIVEL DO COMPOSTO [Fe(CN)3(phen)(OH2)]-1

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Iniciação Científica

Autores

Maciel, J.W.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL MATO GROSSO) ; Vilela Filho, N.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL MATO GROSSO) ; Batista dos Santos, W. (UNIVERSIDADE FEDERAL MATO GROSSO)

Resumo

O presente trabalho traz a rota de síntese e caracterização do composto de Fe(II) coordenado ao ligantes N-heterocíclicos fenantrolina (phen), com possibilidade de aplicação como corantes sensitizadores em células solares do tipo dye-sensitized (DSSC). O composto foi caracterizado por espectroscopia na região do Ultravioleta-Visível e Infravermelho (UV-Vis, IR). Os espectros obtidos na região do visível revelaram a presença de bandas de Transferência de Carga Metal Ligante (TCML) em 425 nm. Na região do IR Observa-se uma série de bandas em 2250 cm-1 νs(CN), em 1400 -1600 cm-1, νs(C=C), em 3062 cm-1 νs(C=H) entre outras características do ligante.

Palavras chaves

Síntese; UV-VIS e Infravermelho; Complexos de Ferro

Introdução

A produção de energia elétrica a partir da energia solar tem crescido bastante nos últimos anos e vem se tornando um campo relevante de pesquisa. Dentre estas pesquisas, um tipo de dispositivo surgiu a dye-sensitized solar cell (DSSC) como inovação, principalmente pela promessa de diminuição dos custos de fabricação e de geração de energia e [1]. Muitos estudos têm centralizado a atenção na fotoquímica desses corantes sensibilizadores, já que eles possuem propriedades óticas especificas [1]. Entre esses metais, podemos destacar o ferro que, em seus estados de oxidação II e III, apresentam uma química redox adequada e com propriedades cinéticas favoráveis. Pesquisas mostram também a forte tendência que o íon metálico ferro tem em formar complexos com ligantes nitrogenados, principalmente o cianeto [2], revelando entre outras propriedades, intensas bandas de transferência de carga (MLCT). Esta característica credencia os cianos complexos de ferro a serem precursores de novos sistemas, capazes de absorver energia luminosa e utilizar essa energia em processos em que a luz tem papel fundamental [3]. Outra característica importante reside no fato do íon ferro (II) apresentar um sistema d6 com configuração t2g6, se comportando como um íon doador relativamente mole. Esse comportamento faz com que o metal tenha tendência a ser estabilizado por ligantes moles, tais como os heterocíclicos nitrogenados4. Neste sentido, o presente trabalho apresenta a rota de síntese, a caracterização através da técnica espectroscópica (UV-Visível e IR) do composto K[Fe(CN)3(phen) (OH2)].

Material e métodos

Materiais: Ligante: fenantrolina, Cloreto de Ferro (II) (Sigma Aldrich). Síntese: K[Fe(CN)3(phen)(OH2)] 1,0002 g de hexacianeto de ferro foi diluída em 10 ml de água juntamente com amalgama de zinco foi colocada sob agitação magnética constante. Após 15 minutos, diluiu-se 1,0034 g de fenantrolina em 10 ml de álcool etílico 99,8 % que foi adicionada a solução, e a mistura foi mantida sob agitação constante por 2 horas. A solução final foi filtrada a vácuo e ao sobrenadante foi adicionada álcool etílico 99,8%, para a precipitação do complexo. A solução foi levada a geladeira e deixada por um período de descanso de 20 minutos, havendo a precipitação de um sólido de cor amarelo claro. Após esse período, a solução foi filtrada a vácuo lavado com etanol e éter.

Resultado e discussão

Na Figura 1 observa-se o espectro na região do infravermelho médio obtido para o composto K[Fe(CN)3(phen)(OH2)]. A caracterização estrutural mostra uma diminuição do pico de cianeto em 2250 cm-1, atribuída a vibração simétrica do grupo cianeto νs(CN), o aparecimento de picos característicos do ligante em 1400 -1600 cm-1, atribuídos a vibrações simétricas e assimétricas do grupo (C=C), além as vibrações simétricas e assimétricas do grupo (C=C) em 1106 - 1707 cm-1; vibração simétrica (C=H) em 3062 cm-1 e a deformação angular do anel piridínico (C=N) em 726 cm-1. A grande diminuição na intensidade dos modos vibracionais angulares simétricos referentes ao grupo (C=N), no anel piridínico indica que a coordenação com o centro metálico pode ter ocorrido por este sítio. Pode-se observar pequenos deslocamentos nas vibrações axiais simétricas, assimétricas e angulares simétricas do grupo (C=C) no complexo formado em relação ao ligante livre [4], o que é um forte indicativo de coordenação com esse ligante. Observa-se também a presença de água de coordenação no complexo, que pode ser comprovada em função da banda larga (O-H) em 3392 cm-1 e que sobrepõe o estiramento axial assimétrico (C=H) da fenantrolina. A Figura 2 mostra o espectro na região do UV-Visível do composto k[Fe(CN)3(phen) (OH2)], onde pode se observar presença de picos de máxima absorção em λmax em 425 nm (ε=1,47 x 103 mol-1.L.cm-1), 325 nm (ε = 2,47 x 103 mol-1.L.cm-1) e em 261 nm (ε = 2,19 x 103 mol-1.L.cm-1). A formação de uma banda na região do visível 425 nm, pode ser atribuída a transferência de carga metal-ligante [5], enquanto que as bandas observadas em 325 e 260 nm é atribuída a as transições internas do ligante.

Comparação na região do infravermelho entre os compostos [Fe(CN)3(phen)(OH2)]-1 e o ligante fenantrolina livre


Espectro eletrônico na região do UV-Visivel do composto [Fe(CN)3(phen)(OH2)]-1 em solução aquosa

Conclusões

A síntese realizada para obtenção do composto mostrou ser reprodutíveis, e a espectroscopia na região do Ultravioleta-Visível revelou que o composto apresenta bandas de transferência de carga, o que abre a possibilidade de utilização destes compostos como corantes sintetizadores em células solares. Os resultados de infravermelho destacaram a presença dos grupos específicos pertencentes aos ligantes heterocíclicos nitrogenados fenantrolina e também auxiliaram a determinar o grupo no ligante aonde ocorreu a ligação com o centro metálico.

Agradecimentos

A Universidade Federal de Mato Grosso, PPGMAt e a CAPES.

Referências

[1]. HAGFELDT, A..; BOSCHLOO, G.; SUN, L.; KLOO, L.; PETTERSSON, H. Chemical Review. 110, 6595-6663, 2010.
[2]. STOCK, A.; AZRAN, O.; GARDEN B.; SOLAIMANZADEH, J.; LO, W.; JIANG. Inorganic Chemistry Communications. 18, 105-109, 2012.
[3]. CUMMINS, D.; BOSCHLOO, G.; RYAN, M.; CORR, D.; RAO, S. N.; FITZMAURICE, D. – Journal. Physical Chemistry. 104, 11449-11459, 2000.
[4]. KONIG, E. Coordination Chemistry Reviews. 3, 471-495, 1968.
[5]. Filho, N. C. V. Síntese e Caracterização de Compostos de Ferro e Ligantes Heterocíclicos Nitrogenados, Dissertação de Mestrado. 33-48, 2015.