Hidrato de clarato

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  • Publicado : 24 de outubro de 2011
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INTRODUÇÃO:
Hidrato de clarato é uma solução sólida, visualmente similar ao gelo, de composição mal definida entre moléculas de hidrocarbonetos de baixo peso molecular e água. Hidratos de gás são classificados quimicamente como uma forma de clarato.
Trata-se de cristais formados pelos componentes do gás natural em presença de água. Os hidrocarbonetos ficam encapsulados em uma estruturacristalina de hidrato, isto é, presos no interior da estrutura. Isso explica o favorecimento da formação de hidratos com moléculas de metano e etano (moléculas de pequeno tamanho). Hidrocarbonetos de maior peso molecular, como o butano e o pentano, devido ao tamanho de suas cadeias, tendem a atrapalhar a formação de estrutura cristalina, dificultando a sua formação. Gases com alto peso molecular, geramuma fase líquida de hidrocarbonetos (condensado de gás natural) quando submetidos ar esfriamento, essa fase líquida tende a atrapalhar a formação de hidratos.
DEFINIÇÃO:
Hidrato de gás ou clatrato, que em latim significa "gaiola", é um composto cristalino no qual as moléculas de água, associadas umas às outras com ligações de hidrogênio, encapsulam moléculas de gás como o metano e dióxido decarbono (Sloan, 1998 ).
Hidratos de clatrato foram descritos pela primeira vez em 1810 por Sir Humphry Davy. Clatrato: composto molecular em que moléculas de um tipo estão incluídas nos "buracos" de uma rede formada por moléculas de outro tipo, onde uma molécula pequena ou átomo grande, como metano, xenônio, óxido nitroso ficam presos em cavidades de cristais quando a solução é resfriada e um doscomponentes se cristaliza. Os clatratos de água são erroneamente conhecidos como hidratos, causando confusão com açúcares (carboidratos).
Hidrato de clarato ou clatratos de gás, hidratos de gás, clatratos, são sólidos cristalinos baseados em água fisicamente semelhantes ao gelo, em que pequenas moléculas não-polarizadas (geralmente gases) estão capturadas dentro de "gaiolas" de moléculas de águaunidas por ligações de hidrogênio. Em outras palavras, são clatratos em que a molécula hospedeira é a água e a molécula hóspede é tipicamente um gás. São conhecidos clatratos de gases nobres com água ou quinol (1-4 dihidroxibenzeno). Chegando a proporções como 3 quinol para 1 de gás nobre e 6 de água para 1 de gás nobre.
O mais importante é o hidrato de metano, que é componente de parte dosedimento do oceano e poderia ser usado como fonte de energia. Este mesmo clatrato poderia ser usado para facilitar o transporte de metano, que atualmente é feito através de gasodutos ou liquefeito a -182,5°C ou em alta pressão (200 bar). Estes hidratos naturais de gás são vistos como uma potencialmente vasta fonte de energia, mas um método econômico de extração ainda não foi desenvolvido.
Sem osuporte das moléculas aprisionadas, a grade estrutural de tais hidratos se colapsaria em gelo comum ou água líquida. Boa parte dos gases de baixo peso molecular (O2, H2, N2, CO2, CH4, H2S, Ar, Kr e Xe), bem como alguns hidrocarbonetos superiores e freons podem formar hidratos a condições adequadas de temperatura e pressão.
ESTRUTURA BÁSICA DO HIDRATO:
O tipo de ligação intermolecular é parecido com aestrutura do gelo comum, mas o arranjo geométrico produz cavidades que cercam os gases originalmente em solução na água. Apesar da ausência de ligações químicas entre hospedeiro (água) e hóspede (metano, etc.), a estrutura estável do clatrato permite que o "gelo" não se derreta até temperaturas bem acima de 0 ºC, desde que a pressão predominante e a concentração de gases sejam suficientementealtas. Estas condições são encontradas em sedimentos marinhos nas margens continentais onde a lâmina de água é superior a aproximadamente 500 m. A molécula hóspede mais comum em hidratos de gás marinho é o metano (CH4); os hidrocarbonetos mais pesados e moléculas como o CO2 e o H2S normalmente ocorrem em proporções menores que 2 % . Enquanto o CO2, o H2S e o C2+ servem para aumentar a temperatura...
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