Propriedades estruturais da solução água-etanol: evidências pela RMN e cálculos computacionais

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Priscila Teixeira Cota
• Orientador(a): Amary Cesar Ferreira
• Banca de defesa: Katia Julia de Almeida, Antonio Flavio de Carvalho Alcantara
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Ressonância Magnética Nuclear; RMN; Solução água-etanol; cálculo ab-initio
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-B3GP7Y

O sistema água-álcool é uma solução não ideal, apresentando propriedades termodinâmicas anômalas, como, por exemplo, densidade, viscosidade, entalpia molar. Neste presente trabalho medimos o tempo de relaxação spin-rede (T1) dos núcleos de carbono e hidrogênio da molécula de etanol em soluções água-etanol para uma faixa de fração molar de 0,02 a 0,86 de etanol. T1 apresentou-se inversamente proporcional à viscosidade. Com base nessa evidência partimos para a determinação da contribuição do mecanismo dipolar no tempo de relaxação spinrede para duas concentrações diferente: 0,18 e 0,86. A maior contribuição ocorre na fração molar 0,18, com %T1(DD) = 84%, fração molar próxima á de maior viscosidade. Foi realizada também uma análise do deslocamento químico dos núcleos de 1H e 13C. Esse estudo foi feito pelos métodos de referência interna e externa. Como referência interna foi usado o grupo metila, analisando-se, portanto, a variação de deslocamento químico dos núcleos de carbono e hidrogênio do grupo metileno do etanol, notando-se que este é maior quanto menor for a concentração de etanol. Esse padrão mostrou-se mais acentuado para 13C que para 1H. Os experimentos utilizando um capilar contendo uma solução de DSS mostraram um padrão inverso, isto é, tanto o grupo metileno quanto o grupo metila do etanol apresentaram variação no deslocamento químico. O deslocamento químico do sinal dos núcleos de hidrogênio do grupo metileno e metila aumentam com o aumento da concentração de etanol. Isso se repete para o núcleo de carbono do grupo metila. O próton ligado ao oxigênio da água e do etanol apresentou sinais distintos a partir da fração molar de 0,58. Em 0,86 um dos sinais do próton do etanol possui aparência de um tripleto, estando acoplado com hidrogênios vizinhos. Os resultados mostram que há formação de clusters com energia de interconversão alta para frações molares acima de 0,58 de etanol. Foi possível observar uma solvatação hidrofóbica do etanol pelas moléculas de água, principalmente em concentrações baixas e intermediárias de etanol. Essa solvatação é um dos fatores que afetam a viscosidade desse sistema. A maior evidência da existência de clusters foi na fração8 molar de 0,86, com o aparecimento de novos sinais no espectro de 13C de RMN, indicando existência de dois ambientes químicos diferentes, na proporção de 2:1. Nessa concentração não há solvatação hidrofóbica, pois %T1(DD) = 0%.