Fluorene

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Termoquímica
Fluorene: An extended experimental thermodynamic study
Diana Azevedo Sousa

22/05/2012

“Fluorene is a low molecular weight, 3-ring polyaromatic hydrocarbon and an EPA
Priority Pollutant” (Roy J. Irwin)
O fluoreno pertence à classe de compostos orgânicos semi-voláteis formados por anéis
benzénicos, que contem na sua estrutura apenas átomos de carbono e hidrogénio (figura1). É um dos dezasseis PAHs indicados pela Environmental Protection Agency como
sendo poluente prioritário devido à sua elevada toxicidade e fixação no meio ambiente,
e por isso tem sido cuidadosamente estudado. É essencialmente usado na produção de
novos compostos com fluoreno, nomeadamente corantes, produtos farmacêuticos,
plásticos e pesticidas. Mais recentemente, estudos apontaram uma novaaplicação para o
fluoreno, enquanto luminóforo em OLEDs (dispositivos eletroluminescentes), por ser
eletricamente condutor e luminescente e apresentar uma grande versatilidade na emissão
de cores, além de apresentar alta eficiência quântica, tanto em solução quanto no estado
sólido e, por fim, grande estabilidade química, térmica e oxidativa.

Figura 1 – Estrutura química do fluoreno(numeração segundo a IUPAC).

Manuel J. S. Monte et al. realizaram um estudo termodinâmico extensivo sobre o
fluoreno objetivando resultados mais coerentes e fidedignos, sobretudo para entalpia de
formação em fase cristalina.
Inicialmente purificou-se o composto de fluoreno da Aldrich Chemical Co. [CAS 8673-7] através de re-cristalizações, com tetrahidrofurano, controladas por cromatografia
gasosa,até se obter como fração molar média de pureza igual a 0,9991.

1

De forma a obter-se valores de entalpia de fusão, recorreu-se a Calorimetria de
combustão em bomba estática. Vários estudos demonstraram que esta técnica é a mais
adequada para o estudo de compostos que contenham os elementos carbono, hidrogénio,
oxigénio e azoto. Na combustão de um composto orgânico do tipo CaHbOcNd,verificase a formação de dióxido de carbono, azoto molecular e água (equação química 1).
CaHbOcNd (cr,l) +

O2 (g)  aCO2 (g) + H2O (l) + N2 (g)

(1)

De forma a garantir que no final da reacção toda a água, existente no interior da bomba,
estivesse no estado líquido, saturou-se a atmosfera da bomba com vapor de água (1,00
cm3 de água desionisada no interior da bomba de combustão). Aquando dacombustão,
ocorreu também a formação de uma solução de ácido nítrico, devido à oxidação do
azoto existente no interior da bomba, na presença da água e do oxigénio (equação 2).
N2 (g) + O2 (g) + H2O (l)  HNO3 (aq)

(2)

A calibração do calorímetro foi realizada com ácido benzóico (cU= - 26434 ± 3 J.g-1) e
o equivalente energético igual a 15551,7 ± 1,2 J.K-1 para 2900,0 g de água desionisada(fluído calorimétrico), a pO2 = 3,04 MPa e à temperatura de 298,150 ± 0,001 K.
De salientar que a massa de fluoreno usada em cada ensaio foi determinada tendo em
conta a massa de CO2 total produzida na combustão do fio de algodão (C1,686O0,843).
As transições de fase foram estudadas através de Calorimetria Diferencial de
Varrimento (DSC), que mede o fluxo de energia calorífica absorvida oulibertada
durante o aquecimento ou arrefecimento de uma substância, em relação a uma amostra
de referência (variação entálpica).
A calibração da escala de potência e da escala de temperatura do calorímetro foi feita
com índio e no segundo caso ainda com naftaleno e ácido benzóico, sob atmosfera de
azoto e com 3,3

10-2 K.s-1 de razão de aquecimento.

A medição da pressão de vapor das faseslíquida e cristalina possibilita a determinação
indireta de entalpias e entropias de sublimação e de vaporização. Neste trabalho optou se por estudar a fase cristalina através do método de efusão de Knudsen e do método
estático de medição de pressão, e a fase líquida apenas através do último

2

.
Figura 2 – Esquema de um aparelho de efusão de Knudsen.

O aparelho esquematizado na...
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