Deshidratación de sales metálicas para dopaje de catalizador Ziegler-Natta

Saludos querida comunidad, he estado un poco perdida de estos lugares de conocimiento por muchas razones, para nadie es un secreto por lo que está pasando mi país (Venezuela) pero al mal tiempo buena cara, y mejor preparación, ya les había hablado un poco sobre lo que trata mi trabajo de investigación y por un tiempo pregunte en nuestro chat de Discord (@SteemSTEM ) si alguien poseía FeCl₃ deshidratado. La escases de reactivos, solventes y de más hace el trabajo cuesta arriba, pero enriquece el conocimiento, o al menos eso es lo que dice mi tutor.

Imagen 1. Modelo de precatalizador (Simulación) a. Mg₃-Ti₄, b. Mg₂Fe-Ti₄, y c. Fe₃-Ti₄.^3,4

INTRODUCCIÓN

La presencia de agua en sales metálicas permite una estabilización natural de las mismas, siendo el agua un ligante de tipo paramagnético y ocupándose en la serie espectroquímica en una posición neutra donde podemos observar una diferencia de estado de oxidación para varios metales, el cambio más perceptible es el cambio de color.


Imagen 2. Serie Espectroquimica para ligandos.

Para mi caso, en particular hemos decidido trabajar con FeCl₃ a pesar de que en el mercado es fácil conseguirlo y no excede los 50 USD, nos hemos propuesto fuera de los objetivos del trabajo de investigación deshidratar el complejo hexahidratado, a pesar de que existen diferentes métodos para preparar haluros de metal deshidratados siempre conllevan a un alto uso de energía de manera calórica, a temperaturas elevadas a un punto que pueden conllevar a una degradación del mismo o sus ligantes. En un estudio reportado en 1988 por Jeung-Ho So y Philip Boudjouk¹ presentaron varias maneras de tratarlas, pero experimentaron solo con Trimetilclorosilano ya que presentaba una buena actividad con valores de deshidratación mayores a 95% para cloruros de cromo, cobre, bario, zinc, cobalto y hierro. Podemos observar sus resultados en la siguiente tabla.



Siguiendo una de las recomendaciones de esta publicación, trabajamos con Cloruro de Tionilo que reacciona con el agua, transformándola en ácido clorhídrico y dióxido de sulfuro que son rápidamente eliminados por evaporación, veamos la reacción:



Esquema 1. Equilibrio químico para deshidratación de tricloruro de hierro con cloruro de tionilo.

PARTE EXPERIMENTAL

Partimos de un tubo Schlenk al que se le hizo vacio e inmediatamente se le paso ambiente de nitrógeno para dejarlo completamente inerte.

Imagen 3. Tubo Schlenk con llave.

Se pesaron 0.6006gr de FeCl₃ hexahidratado y se añadieron inmediatamente en el Schlenk que fue llevado a un baño de parafina para su calentamiento, todo en presencia de agitación.


Imagen 4. Tricloruro de hierro hexahidratado.

Imagen 5. Muestra de partida.

Luego de 3 horas se añadieron 5mL de SOCl₂ pudimos observar un cambio inmediato en la apariencia del solido a un verde oscuro, casi negro.


Imagen 6. Tricloruro de hierro deshidratado, producto final.

Sin duda es indescriptible el sentimiento de que algo va por buen camino, hasta ahora ya impregnamos este hierro con titanio y magnesio, estamos a punto de polimerizar etileno y estudiar su actividad. Estamos muy orgullosos de este catalizador, y sin duda es un trabajo de calidad, espero sus comentarios y recomendaciones.

Imagen 7. Catalizador Ziegler-Natta dopado con FeCl₃ (Mg(OEt)₂ /TiCl₄)

Bibliografía

-Jeung-Ho So and Philip Boudjouk. A CONVENIENT SYNTHESIS OF SOLVATED AND UNSOLVATED ANHYDROUS METAL CHLORIDES VIS DESHYDRATION OF METAL CHLORIDE HYDRATES WITH TRIMETHYLCHLOROSILANE. USA, 1990. 1592-1593
-J. Huheey, E. Keiter, R. Keiter. QUIMICA INORGANICA, PRINCIPIOS DE ESTRUCTURA Y REACTIVIDAD. Oxford University Press, 1999. Pag 615.
-Bazvand, R., Bahri-Laleh, N., Nekoomanesh, M., Abedini, H., 2015, “Highly efficient FeCl₃ doped Mg(OEt)₂ /TiCl₄- based Ziegler Natta catalysts for ethylene polimerization”, Designed Monomers and Polymers, 18:7, 599-610.
Nouri-Ahangarani, F., Bahri-Laleh, N., Nekoomanesh, M., Karbalaie, M., 2016, “Synthesis of highly isotactic poly 1-hexene using Fe-doped Mg(OEt)₂ /TiCl₄ /ED Ziegler-Natta cataytc system, Designed Monomers and Polymers, 19:5, 394-405.