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Solventes verdes: química e aplicações de líquidos iônicos em catálise; colóides, e derivatização de biopolímeros

Resumo

O solvente desempenha várias funções nas reações químicas em solução: É o agente de transferências de calor e massa; Muda a energia livre de ativação, devido a solvatação dos reagentes/estados de transição; Possibilita a transferência de prótons, para reações sujeitas a catálise ácido-base, entre outras. Dos princípios de química verde, QV, destacam-se os relacionados com a "eficiência de átomo" (atom efficiency) da reação; a segurança do processo químico; uso de matéria prima de fontes renováveis, e a obtenção de produtos biodegradáveis. Alcançar estes objetivos exige: Entender os mecanismos de solvatação; Otimizar o uso de solventes na reação; Aumentar a segurança do processo químico pela substituição de alguns solventes (clorados, inflamáveis, e de alta pressão de vapor) por outros mais seguros e convenientes. Neste propósito, destacam-se os líquidos iônicos, LIs. O crescente interesse nestes é porque preenchem os requisitos acima mencionados da QV, principalmente por possuir alta polaridade e estabilidade química e térmica, além de pressão de vapor extremamente baixo. Do ponto de vista prático, a versatilidade estrutural dos LIs é de suma importância, podendo sintetizar um numero ilimitado de compostos, de propriedades variadas, pela combinação de cátion e anions de estruturas adequadas. Em contrapartida, o custo dos LIs é bem mais elevado que o de solventes convencionais, exigindo uso de volume mínimo, e reciclagem do LI no processo. O uso de misturas binárias de solventes é vantajoso pois as propriedades da mistura (polaridade, permitividade relativa, er, etc.) podem ser "ajustadas" pela variação de composição da mesma. Entretanto, a solvatação por tais misturas é complexa, devido a solvatação preferencial das espécies dissolvidas por um, ou mais componente da mistura, e a micro-heterogeneidade das mesmas. Conclui-se do exposto acima que entender o mecanismo de solvatação das espécies de interesses (reagentes e estados de transição; biopolímeros dissolvidos) é crucial para aplicação dos princípios da QV aos processos químicos. O projeto temático global é intitulado "Solventes "verdes": Química e Aplicações de Líquidos iônicos em Catálise; Colóides, e Derivatização de Biopolímeros". Está subdividido em vários subprojetos: Os de números 1 e 2, "Solvatocromismo e suas Aplicações em Catálise e Química de colóides" e "Derivatização de Celulose em Meio Homogêneo: Emprego de Solventes "convencionais" e LIs", respectivamente serão desenvolvidos no laboratório do coordenador do projeto. Os subprojetos 3 e 4 "Uso de técnicas eletroquímicas no estudo de sistemas micelares" e "Comportamento reológico de soluções de celulose em solventes convencionais e em líquidos iônicos: Relevância para a derivatização do biopolímero" serão desenvolvidos em colaboração com Mauro Bertotti e Elizabeth P. G. Arêas, ambos Professores deste Instituto. (AU)

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