Intercalação (química) - Intercalation (chemistry)

Em química , intercalação é a inclusão ou inserção reversível de uma molécula (ou íon) em materiais em camadas com estruturas em camadas. Exemplos são encontrados em grafite e dichalcogenetos de metais de transição .

Modelo de intercalação de potássio em grafite

Exemplos

Grafite

Um famoso hospedeiro de intercalação é o grafite , que intercala o potássio como hóspede. A intercalação expande a lacuna de van der Waals entre as folhas, o que requer energia . Normalmente, essa energia é fornecida por transferência de carga entre o hóspede e o sólido hospedeiro, ou seja, redox . Dois compostos de grafite de potássio são KC 8 e KC 24 . Os fluoretos de carbono (por exemplo, (CF) x e (C 4 F)) são preparados pela reação do flúor com o carbono grafítico. A cor é acinzentada, branca ou amarela. A ligação entre os átomos de carbono e flúor é covalente, portanto o flúor não é intercalado. Esses materiais são considerados cátodo em várias baterias de lítio .

Diagrama de intercalação de Li em um cátodo de dissulfeto de titânio . Um eixo do cristal de TiS 2 aumenta e as cargas são transferidas de Li para Ti.

O tratamento da grafite com ácidos fortes na presença de agentes oxidantes causa a oxidação da grafite. O bissulfato de grafite, [C 24 ] + [HSO 4 ] - , é preparado por esta abordagem usando ácido sulfúrico e um pouco de ácido nítrico ou ácido crômico . O perclorato de grafite análogo pode ser feito de forma semelhante pela reação com ácido perclórico .

Dichalcogenetos metálicos

Outra família bem conhecida de hospedeiros de intercalação são os dichalcogenetos de metal em camadas , como dissulfeto de titânio . De maneira característica, a intercalação é analisada por difração de raios X, uma vez que o espaçamento entre as folhas aumenta, e por condutividade elétrica, uma vez que a transferência de carga altera o número de portadores de carga.

Uma espécie estruturalmente relacionada é o oxicloreto de ferro .

Esfoliação

Um caso extremo de intercalação é a separação completa das camadas do material. Este processo é denominado esfoliação. Normalmente, são necessárias condições agressivas envolvendo solventes altamente polares e reagentes agressivos.

Materiais relacionados

Em bioquímica , intercalação é a inserção de moléculas entre as bases do DNA. Esse processo é usado como método de análise de DNA e também é a base de certos tipos de envenenamento.

Os clatratos são substâncias químicas que consistem em uma rede que captura ou contém moléculas. Normalmente, os compostos de clatrato são poliméricos e envolvem completamente a molécula hóspede. Os compostos de inclusão são frequentemente moléculas, enquanto os clatratos são tipicamente poliméricos. Os compostos de intercalação não são tridimensionais, ao contrário dos compostos de clatrato. De acordo com a IUPAC , os clatratos são "compostos de inclusão em que a molécula hóspede está em uma gaiola formada pela molécula hospedeira ou por uma rede de moléculas hospedeiras."

Veja também

Notas