Ei! Como fornecedor de ácido acrílico, tenho recebido muitas perguntas ultimamente sobre o mecanismo de reação da síntese do ácido acrílico. Então, pensei em reservar alguns minutos para explicar isso para você.
Primeiramente, vamos falar sobre o que é ácido acrílico. O ácido acrílico, também conhecido como ácido propenóico, é um líquido incolor com odor pungente. É um elemento fundamental na produção de uma ampla gama de produtos, incluindo plásticos, adesivos, revestimentos e detergentes. Você pode aprender mais sobre isso aqui:Ácido Acrílico (AA) 79-10-7.
Agora, sobre o mecanismo de reação. Existem algumas maneiras diferentes de sintetizar o ácido acrílico, mas o método mais comum é através da oxidação catalítica do propileno. Esse processo envolve várias etapas e orientarei você em cada uma delas.
Etapa 1: Oxidação de Propileno em Acroleína
A primeira etapa na síntese do ácido acrílico é a oxidação do propileno em acroleína. Esta reação é tipicamente realizada na presença de um catalisador, tal como molibdato de bismuto ou óxido de ferro e antimônio. A reação ocorre a altas temperaturas, geralmente entre 300°C e 400°C, e na presença de ar ou oxigênio.
A equação química para esta reação é:
[C_3H_6 + O_2 \ seta para a direita C_3H_4O + H_2O]
Nesta reação, o propileno ((C_3H_6)) reage com o oxigênio ((O_2)) para formar acroleína ((C_3H_4O)) e água ((H_2O)). O catalisador ajuda a diminuir a energia de ativação da reação, aumentando a probabilidade de sua ocorrência.
Etapa 2: Oxidação da Acroleína em Ácido Acrílico
Uma vez formada a acroleína, ela é oxidada em ácido acrílico. Esta reação também é realizada na presença de um catalisador, geralmente um catalisador de óxido metálico misto contendo vanádio, molibdênio e tungstênio. A reacção ocorre a temperaturas ligeiramente inferiores às do primeiro passo, tipicamente entre 250°C e 350°C, e na presença de ar ou oxigénio.
A equação química para esta reação é:
[C_3H_4O + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow C_3H_4O_2]
Nesta reação, a acroleína ((C_3H_4O)) reage com o oxigênio ((O_2)) para formar ácido acrílico ((C_3H_4O_2)). O catalisador ajuda a oxidar seletivamente a acroleína em ácido acrílico, minimizando a formação de subprodutos indesejados.
Detalhes do mecanismo de reação
O mecanismo exato destas reações de oxidação é bastante complexo e envolve uma série de etapas intermediárias. No entanto, darei uma visão geral simplificada.
Na oxidação do propileno em acroleína, a molécula de propileno é primeiro adsorvida na superfície do catalisador. O catalisador então ativa a molécula de oxigênio, fazendo com que ela reaja com o propileno. Esta reação leva à formação de uma espécie intermediária, que então se decompõe formando acroleína e água.
Na oxidação da acroleína em ácido acrílico, ocorre um processo semelhante. A molécula de acroleína é adsorvida na superfície do catalisador e o catalisador ativa a molécula de oxigênio. O oxigênio então reage com a acroleína, formando uma espécie intermediária que eventualmente se decompõe para formar ácido acrílico.
Outros métodos de síntese
Embora a oxidação catalítica do propileno seja o método mais comum para sintetizar o ácido acrílico, também existem outros métodos. Um método alternativo é a hidrólise do acrilonitrila. A acrilonitrila pode ser hidrolisada na presença de um ácido ou de uma base para formar ácido acrílico.
A equação química para a hidrólise da acrilonitrila é:
[C_3H_3N + 2H_2O \ seta para a direita C_3H_4O_2 + NH_3]
Nesta reação, a acrilonitrila ((C_3H_3N)) reage com água ((H_2O)) para formar ácido acrílico ((C_3H_4O_2)) e amônia ((NH_3)).
Outro método é o processo Reppe, que envolve a reação do acetileno com monóxido de carbono e água na presença de um catalisador de níquel carbonila. Este método é menos comumente usado hoje devido ao alto custo e à toxicidade do acetileno e do níquel carbonil.
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Referências
- Haber, F. (1905). "A oxidação catalítica da amônia e reações relacionadas". Jornal de Eletroquímica e Química Física Aplicada. 11(16): 759–768.
- Grasselli, RK; Burrington, JD (1981). "Catalisadores seletivos de oxidação e amoxidação". Revisões de Catálise - Ciência e Engenharia. 23 (1–2): 133–168.
- Oyama, ST (2000). "A oxidação seletiva do propileno sobre molibdatos de bismuto: uma revisão da compreensão atual dos sítios ativos catalíticos". Catálise hoje. 57 (1–2): 149–161.