QFL5931/MPT6009 Química Verde

Transcrição

1 QFL5931/MPT6009 Química Verde Solventes Alternativos Prof. Dr. Leandro H. Andrade Prof. Dr. Reinaldo C. Bazito Prof. Dr. Renato S. Freire v.2018

2 Tópicos: Importância; Propriedades e Classificação; Solventes Tradicionais - Problemas; Solventes Verdes; Fluidos Supercríticos; Líquidos Iônicos 2

3 Importância dos Solventes 3

4 Os solventes são necessários? Precisamos de solventes para: Solubilizar; Transportar massa e energia; Estabilizar espécies químicas; Funcionar como veículo. São essenciais em muitas situações! 4

5 Consumo de Solventes no Brasil: ~ 2,5 milhões de m 3 Oxigenados e Outros (~ 30%): ~ 0,6 milhão de m 3 Fonte: Química e Derivados no. 455 (2006) ( e SindSolv ( 5

6 Consumo de Solventes no Brasil: ~ 2,5 milhões de m 3 Madeiras 6% Resinas 5% Agroquímicos 5% Outros 2% Adesivos 7% Borracha 7% Tintas 44% Thinners 12% Extração 12% Fontes: Química e Derivados no. 455 (2006) ( SindSolv ( 6

7 Propriedades dos Solventes 7

8 Propriedades dos Solventes Faixa de temperaturas em que é líquido (PF e PE); Equação de Estado; Propriedades de Vaporização (DH vap e p vapor ); Capacidade Calorífica (C p ); Tamanho molecular; Propriedades de fluxo e transporte (viscosidade); Propriedades óticas e elétricas (e r, etc); Polaridade e interações; Estruturação. 8

9 Solubilização Visão Simplista: Semelhante dissolve semelhante Análise Detalhada: Solubilização depende de uma série de propriedades, em especial a polaridade. 9

10 Polaridade do Solvente vs. Capacidade de Solubilização Propriedades Físicas: Pressão de coesão; Constante dielétrica; Índice de refração; Propriedades Químicas: Número de Doador/Aceptor; Polaridade Solvatocrômica (E TN, etc). 10

11 Parâmetro de Solubilidade Abertura de cavidade Pressão coesiva : C = ( DH - RT ) / vap V molar Parâmetro de solubilidade (Hildebrand): d 1 = C 2 11

12 Parâmetro de Solubilidade d = d d np + p + d H 2 W.M. Nelson, Green Solvents for Chemistry, Oxford,

13 Constante Dielétrica Solubilização de Íons F µ q1q2 2 r e W.M. Nelson, Green Solvents for Chemistry, Oxford,

14 Momento de Dipolo Polaridade da molécula W.M. Nelson, Green Solvents for Chemistry, Oxford,

15 Polarizabilidade / Índice de Refração Solventes polarizáveis = solutos moles W.M. Nelson, Green Solvents for Chemistry, Oxford,

16 Dureza e Moleza (HS) Relacionada à Polarizabilidade W.M. Nelson, Green Solvents for Chemistry, Oxford,

17 Número de Doador (DN) Capacidade de Base de Lewis CH3NO2 35,8 2,7 THF 7,6 20 Éter Dietílico 4,2 19,2 W.M. Nelson, Green Solvents for Chemistry, Oxford,

18 Número de Aceptor (AN) e E T N Ácido de Lewis RMN P 31 Solvatocromismo ( polaridade empírica) W.M. Nelson, Green Solvents for Chemistry, Oxford,

19 Tipos de Solventes Tradicionais Hidrocarbonetos (Aromáticos ou Alifáticos); Oxigenados (álcoois, éteres, ésteres, cetonas); Halogenados; Nitrogenados; Sulfurados. 19

20 Tipos de Solventes Moleculares; Metais; Compostos polares ordenados. ou Líquidos Moleculares; Líquidos Iônicos; Líquidos Atômicos. 20

21 Os solventes tradicionais precisam ser substituídos? Fábrica de Solventes em Lavrio, Grécia ( São Inflamáveis! Dial Química Distribuição 21

22 Solventes Tradicionais São Tóxicos! 22

23 Solventes Tradicionais Hidrocarbônicos 23

24 Solventes Tradicionais Hidrocarbônicos 24

25 Refino de Petróleo 25

26 Solventes Tradicionais Fontes Não-Renováveis! 26

27 Solventes Tradicionais: VOCs VOCs + NOx + hn Ozônio Troposférico 27

28 Solventes Tradicionais IPCC, 2007 Gases Estufa! 28

29 Solventes Tradicionais Halogenados Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + ClO + M Cl 2 O 2 + M Cl 2 O 2 + hv Cl + ClO 2 ClO 2 + M Cl + O 2 + M resultado: 2 O 3 3 O 2 Depleção de Ozônio Estratosférico! 29

30 Solventes Orgânicos Tradicionais Tóxicos; Inflamáveis; Fontes não-renováveis; Aumentam ozônio troposférico (NOx); Contribuem para o efeito estufa; Contaminam o meio ambiente. 30

31 Solventes Verdes ou Alternativos 31

32 Solventes Verdes: Critérios Inflamabilidade; Biodegradabilidade; Toxicidade (Biológica e Ambiental); Produção de ozônio/smog fotoquímico; Destruição de ozônio estratosférico; Eutroficação; Eficiência de uso (facilidade de recuperação e/ou remoção, etc). 32

33 Solventes Verdes Não usar solvente Vantagem: Opção mais verde Desvantagem: Nem sempre é possível; Solventes para work up 33

34 Solventes Verdes Água Vantagens: Renovável; Atóxica; Barata. Desvantagens: Contaminação; Solubilização; Energia. 34

35 Solventes Verdes Ésteres de lactato OH O O Vantagens: Renovável; Biodegradável; Atóxico Grande potencial produção Desvantagens: Custo; Energia. 35

36 Solventes Verdes Solventes Neotéricos Fluidos Supercríticos; Líquidos Iônicos; Solventes Eutéticos; Sistemas Bifásicos. 36

37 Fluidos Supercríticos 37