Geometria e dinâmica de moléculas de água intercaladas em argilas. Aplicação na argila sintética fluorhectorita - Pinto Tenório, Rômulo (2010)
Moléculas de água podem ser absorvidas por lamelas de argilas do tipo smectitas formando camadas de moléculas ordenadas interlamelar, em que o número de camadas e a dimensão do espaço interlamelar dependem da umidade relativa do ambiente. Essa propriedade físico-química foi abordada neste trabalho através de medidas de ressonância magnética nuclear no estado sólido complementadas por medidas de difração de raios-X. Neste trabalho utilizou-se a argila sintética fluorhectorita, um análogo da argila natural hectorita, em que os grupos OH da hectorita são substituídos por átomos de flúor. A utilização desta argila permitiu que o sinal de ressonância magnética nuclear de 1H fosse atribuído exclusivamente às moléculas de água absorvidas visto que a fluorhectorita não possui átomos de hidrogênios. Os experimentos de ressonância magnética nuclear foram feitos observando os núcleos de 1H e 7Li. No primeiro caso, os espectros observados eram puramente dipolares e a dependência da interação dipolar com a umidade relativa e a temperatura foram avaliados. No caso dos espectros de 7Li, esses eram puramente quadrupolares e considerações sobre a simetria do gradiente de campo elétrico no núcleo de lítio e sua dependência com a umidade relativa foram checados. Os resultados de difração de raios-X foram úteis na observação dos estados de hidratação. Duas amostras de fluorhectorita foram utilizadas: Na- e Li-fluorhectorita. Na primeira amostra, dois estados de hidratação, com distâncias interlamelares diferentes, foram observados. Na segunda, foram observadas três regiões com três distâncias interlamelares distintas. Esses experimentos foram realizados em função da variação da umidade relativa. A partir da observação do dubleto de Pake nos espectros de 1H em função da umidade relativa e da temperatura, foi possível extrair informações sobre a geometria e a dinâmica das moléculas de água intercaladas. Quanto a geometria confirmou-se que as moléculas água estão arranjadas com uma das ligações O-H perpendicular ao plano das lamelas de fluorhectorita. Entretanto, as moléculas não estão fixas, mas executam V movimento rotacional em torno de um eixo fixo, perpendicular ao plano das lamelas, a uma taxa da ordem de pelo menos 20 microsegundos. Ainda, constatou-se que os hidrogênios das moléculas de água estão em troca química com moléculas vizinhas e esse fenômeno pode ter um papel crucial na condutividade elétrica das argilas no regime de baixa hidratação. Por fim, a dinâmica dos íons lítio intercalados na Li-fluorhectorita foi checada através da variação da umidade relativa. Os espectros de 7Li mostraram que o gradiente de campo elétrico no núcleo de lítio tem simetria cilíndrica e que é bastante sensível ao deslocamento da distância interlamelar