Zeolit disintesis

Zeolit, atau saringan molekular, terjadi secara alami dan juga dapat disintesis di laboratorium. Sifat-sifat yang tidak biasa ini aluminosilicates dan aluminophosphates adalah hasil dari struktur kandang mereka, dengan ukuran yang bervariasi untuk berbagai zeolit. Dalam zeolit sintetis, ukuran kandang dapat disesuaikan agar sesuai dengan ukuran molekul yang berbeda, sehingga memberikan reaksi atau adsorpsi selektif situs. Zeolit memiliki banyak kegunaan-dalam pemurnian bensin dan solar, sebagai pelunak air cucian dikombinasikan dengan deterjen, untuk memisahkan udara dan campuran gas lain ke dalam komponen berharga, dan bertindak sebagai ion-exchanger yang dapat menjebak limbah radioaktif secara selektif unsur-unsur dari militer sarana produksi dan komersial reaktor nuklir (1). Selain itu, kekhasan ukuran rongga dalam zeolit logam transisi baru telah memungkinkan untuk selektif mengoksidasi molekul organik sederhana menjadi bahan kimia berguna.


Dikirim oleh Jim Clark pada tanggal 1 Mei dan diposting di Bahan

Zeolit, atau saringan molekular, terjadi secara alami dan juga dapat disintesis di laboratorium. Sifat-sifat yang tidak biasa ini aluminosilicates dan aluminophosphates adalah hasil dari struktur kandang mereka, dengan ukuran yang bervariasi untuk berbagai zeolit. Dalam zeolit sintetis, ukuran kandang dapat disesuaikan agar sesuai dengan ukuran molekul yang berbeda, sehingga memberikan reaksi atau adsorpsi selektif situs. Zeolit memiliki banyak kegunaan-dalam pemurnian bensin dan solar, sebagai pelunak air cucian dikombinasikan dengan deterjen, untuk memisahkan udara dan campuran gas lain ke dalam komponen berharga, dan bertindak sebagai ion-exchanger yang dapat menjebak limbah radioaktif secara selektif unsur-unsur dari militer sarana produksi dan komersial reaktor nuklir (1). Selain itu, kekhasan ukuran rongga dalam zeolit logam transisi baru telah memungkinkan untuk selektif mengoksidasi molekul organik sederhana menjadi bahan kimia berguna.

Sodalite, transparan atau tembus mineral sering ditemukan dalam batuan, adalah zeolit khas. Memiliki rumus Na12 (AlO2) 12 (SiO2) 12? XH2O. Kerangka yang bermuatan negatif terbentuk dari aluminium, silikon, dan oksigen atom, sementara counter ion positif dalam keseimbangan rongga tuduhan negatif kerangka. Salah satu cara untuk menunjukkan struktur zeolit adalah apa yang disebut kerangka representasi, di mana hanya unit struktural membentuk dinding rongga diperlihatkan (setiap sudut dari poligon mewakili sebuah atom).


Kerangka representasi dari zeolit

Representasi sodalite menunjukkan gambaran yang lebih jelas struktur kandang.


Struktur sodalite

Bagaimana zeolit terbentuk? Satuan bangunan utama umumnya suatu tetrahedron dari AlO45-, SiO44-, atau PO43-.


Blok bangunan tetrahedral zeolit

Tetrahedra ini dapat kemudian menghubungkan bersama dengan berbagi simpul untuk membentuk unit bangunan sekunder dalam bentuk cincin dan kandang. Dalam struktur diperluas ini, atom aluminium, silikon, atau fosfor dihubungkan oleh atom oksigen, sehingga cincin dan kandang dari kerangka zeolit terbentuk oleh rantai yang saling terkait dengan struktur-O-X-O-X-O-, di mana X mewakili atom Al, Si, atau P.


Unit bangunan sekunder zeolit dibentuk dengan menghubungkan dari tetrahedra

Kemampuan untuk menyiapkan struktur zeolit-jenis mengandung sejumlah besar kobalt (hingga 90% dari situs aluminium mengandung kobalt) oleh metode sintetik yang cukup umum (2,3) membuka jalan untuk bahan-bahan baru yang diharapkan memiliki luas berbagai properti katalitik. G. Stucky dan kelompoknya menyiapkan beberapa lusin zeolit ini dan dicirikan struktur mereka oleh x-ray kristalografi. Mereka sukses karena kobalt adalah logam transisi memiliki preferensi untuk suatu lingkungan tetrahedral sehingga dapat menggantikan Al, Si, atau P atom. Struktur tipikal ditampilkan di bawah.


Khas logam transisi struktur zeolit

Yang sintesis zeolit baru ini didasarkan pada teknik pintar pencocokan tuduhan dan bentuk kerangka rongga dengan molekul organik sederhana digunakan sebagai template (4). Sebuah zeolit netral, sehingga spesies yang menempati kandang harus menjadi kation mampu membatalkan muatan negatif dari kerangka. Dalam sintesis ini, sebuah garam amonium kuaterner digunakan untuk melawan tuduhan struktur kandang yang dikehendaki. Ukuran dan bentuk kation organik dipilih sehingga dapat bertindak sebagai template di sekeliling yang dikehendaki merakit struktur kandang. Pori-pori dari struktur kristalin diisi dengan kation amonium organik dan air, yang menstabilkan struktur seperti mengkristal. Ini "tamu" bahan pengisi menentukan struktur tulang punggung, dan terutama ukuran rongga, dari zeolit tertentu yang diinginkan. Contoh seperti kation organik adalah anilinium ion, yang dilihat di bawah ini dalam struktur anilinium hidroklorida.


Anilinium hydrochloride

Bahan organik dan biasanya dihilangkan dengan memanaskan zeolit. Memanaskan amonium atau garam amonium kuaterner organik akan terurai menjadi produk yang mudah menguap, yang kemudian melarikan diri, membebaskan pori-pori kerangka (ion hidrogen, H +, adalah biaya tetap dipertahankan untuk menjaga netralitas). Tantangannya adalah untuk menemukan bahan-bahan yang mempertahankan struktur rangka ketika langkah pemanasan akhir ini dilaksanakan.

Logam transisi seperti kobalt memberikan struktur ini sifat menarik. Aluminophosphates biasa hanya bertindak sebagai ion exchanger dan sebaliknya kimiawi inert. Namun, menggabungkan logam transisi zeolit mampu memperlihatkan reaksi lebih luas. Berbagai macam oksidasi logam transisi yang tersedia untuk menunjuk aktivitas sebagai katalis reduksi-oksidasi, dan perilaku magnetik logam transisi menunjukkan bahwa zeolit baru bisa memiliki sifat-sifat magnetik yang menarik (5). Zeolit sudah digunakan sebagai absorbants untuk memisahkan limbah radioaktif, tapi bisa desain unik dan ukuran kandang properti lainnya dapat meningkatkan manfaat dalam hal ini.

Posted in: pelajaran