Nano ouro

UNIVERSIDADE POSITIVO - UP

VANESSA DE PAULA HEY

VICTOR YUKIO WATANABE

APLICAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE OURO

Em processos catalíticos

Curitiba

2015

Aplicações das nanopartículas de ouro em processos catalíticos

1. Nanotecnologia:

A nanotecnologia referencia a uma nova tecnologia que vai além da escala micro; a escala nano é representada por 10-9 m. Sendo assim, uma nanopartícula é um corpo cuja dimensão não passa de 10-9 m, podendo ser menor. Essa tecnologia consiste na habilidade de se trabalhar em nível atômico, molecular e macromolecular com a intenção de criar materiais, dispositivos e sistemas com propriedades e aplicações fundamentalmente novas.

1.1 Nanopartícula de ouro:

[pic 1]

A figura acima representa a nanopartícula do ouro, essa partícula é formada de ouro e revestida de um material biocompatível, que impede a sua agregação (reunião de suas partes homogêneas, que são responsáveis por formar um todo).

1.2 Como são produzidas as nanopartículas de ouro?

Utiliza-se 100,0 mL de uma solução 2,5 x 10-4 mol L-1 de HAuCl4 (ouro de cloreto de ácido) em um balão de Erlenmeyer, a mesma será aquecida até o seu ponto de ebulição e constantemente agitada. Depois, adiciona-se 5,0 mL de solução 1% de citrato de sódio (Na₃C₆H₅O₇), mantendo a solução em ebulição tampada por 10 minutos, ainda com agitação. Depois desse tempo, tira-se o balão do fogo e mantem a sua agitação por mais 15 minutos. Desta maneira, a barra magnética será removida e a solução será resfriada à temperatura ambiente (25°C). Obtém-se, então, o espectro eletrônico da suspensão resultante.

Após, são feitos testes de estabilidade que provocam ou desfavorecem a agregação das nanopartículas – lembrando que o resultado esperado é que o material não se agregue. Nesses testes é obtida uma solução coloidal vermelha altamente estável. A estabilidade dessas partículas é garantida pela presença de íons de citrato que estão absorvidos às superfícies de nanopartículas. Forma-se o ouro coloidal devido à redução de Au3+ para Auº (utilizando o citrato de sódio como agente redutor). A coloração do meio reacional passa de incolor para lilás, e finalmente para o vermelho – ao final da formação da partícula.

1.3 Aplicabilidade das nanopartículas de ouro

        A produção de tecnologia, de forma controlada e pré-determinada, a partir de nanopartículas possibilitou a execução de várias funções especificas, como: a construção de biossensores para a detecção de ácidos nucléicos e proteínas, a identificação de espécies como H2PO4- e HSO4-, em solução. E a sua aplicação em catálise.

1. Catálise:

A catálise é um processo que consiste no emprego de materiais que participarão de reações químicas, sem que para isso sejam consumidos, apenas modificam os mecanismos de certas reações. Como benefício, esse processo possibilita que as reações sejam realizadas a temperaturas mais baixas, por vezes com velocidade reacional maior.

Há três tipos de catálise:

A Catálise Heterogênea ocorre quando o catalisador, seus reagentes e os produtos se encontrarem em mais de uma fase física. Mais utilizado nos processos industriais como, por exemplo: na indústria petroquímica.

A Catálise Homogênea ocorre quando o catalisador, seus reagentes e os produtos se encontram em uma mesma fase física. Mais utilizado na produção de fármacos e produtos medicinais.

E, por fim, tem-se a Catálise Enzimática, na qual o catalisador é uma enzima, o que favorece a produção de compostos biológicos. Utilizado na área agrícola.

A maioria dos processos presentes na indústria química envolve pelo menos uma etapa catalítica.

2.1 O processo de catálise com o nano-ouro:

As propriedades catalíticas do ouro e a sua alta seletividade em reações químicas só foram descobertas com a mudança de sua dimensão, ou seja, quando o elemento foi reduzido à escala nano.

        Nanocatalisadores de ouro podem ser utilizados em catálises homogêneas e heterogêneas. E é de extrema importância que se escolha um método de síntese adequado, uma vez que esses interferem nas propriedades catalíticas de nanopartículas. Grande parte das reações utiliza partículas de ouro menores que 5 nm, pois são estas que produzem catalisadores com grande atividade.

        A deposição por precipitação é uma das técnicas utilizadas para preparar catalisadores que contém nanopartículas de ouro. A técnica funciona da seguinte maneira: precipita-se hidróxido metálico na superfície do suporte, e, assim, o hidróxido insolúvel de ouro [Au(OH)3] é formado através do aumento do pH de uma solução contento  [AuCl4] – usando principalmente hidróxido e carbonato de sódio.

1. Síntese do cloreto de vinila

Uma das primeiras reações químicas utilizando nanoouro foi a síntese do cloreto de vinila. Antes dessa nanopartícula ser usada, recorria-se ao cloreto de mercúrio. Porém, esse material apresenta níveis tóxicos e voláteis, podendo causar danos ao meio ambiente, o que não ocorre quando a nanoparticula de ouro é utilizada, pois o processo de catalise utilizando ouro promove uma produção limpa, que não prejudica o meio ambiente.  

O cloreto de vinila, cujo nome segundo o UIPAC é cloroeteno, é um composto orgânico de formula C2H3Cl, que se apresenta na seguinte disposição:

[pic 2]

Ele é um gás incolor, altamente estável na ausência de luz e oxigênio. Em sua forma líquida, esse composto é armazenado sob pressão ou baixas temperaturas. Seu principal uso consiste na produção da resina policloreto de vinila (PVC) para fabricação de tubos e outros plásticos como revestimento, e na manufatura de solventes clorados¹.

        

Fluxograma para a obtenção do PVC: