Transferencia Electrónica entre Alquenos y el Sitio Activo del Catalizador. Su Relación con la Energía de Adsorción

ZALAZAR, MARIA FERNANDA; PERUCHENA, NÉLIDA MARIA

Salta

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica - AAIFQ

Las zeolitas ácidas son catalizadores heterogéneos de gran aplicación en la industria petroquímica, presentan alta selectividad, reactividad y estabilidad térmica. Las reacciones de alquenos catalizadas por zeolitas ácidas, como la dimerización, la isomerización, polimerización, etc. se inician con la adsorción del alqueno sobre el sitio ácido de la zeolita formando un complejo adsorbido. Salvo para el caso de eteno, no existen datos experimentales de energía de adsorción de alquenos en zeolitas debido a que los alquenos reaccionan rápidamente con la zeolita, incluso a temperatura ambiente. Por otra parte, varios cálculos teóricos han informado valores de energía de absorción, sin embargo se observa que existe una amplia discrepancia en los valores de energía calculados, dependiendo de la metodología empleada, el tamaño de cluster, etc. El objetivo de este trabajo es estimar la estabilidad de alquenos adsorbidos en el sitio acido de zeolitas en función de parámetros topológicos derivados de la densidad electrónica. El estudio se realiza en el contexto de la teoría cuántica de átomos en moléculas, QTAIM [1]. Usando el particionado de Bader, es posible calcular la población electrónica de cada átomo en el alqueno, como así también,  la población electrónica total del alqueno. La carga total transferida puede calcularse como la diferencia entre la población electrónica total del alqueno adsorbido y del alqueno aislado: DNalqueno. Si DNalqueno< 0, entonces la densidad de carga electrónica fluye del alqueno a la zeolita. En otras palabras DNalkeno representa el numero fraccional de electrones transferido desde el donor de electrones (alqueno) a la unidad aceptora de electrones (zeolita) en el alqueno adsorbido. De esta manera, la carga total transferida se calcula como la densidad de carga perdida por el alqueno en el proceso de adsorción. Se encuentra que la transferencia de carga total entre el alqueno (eteno, propeno, 1-buteno, 2-buteno e isobuteno) y el catalizador se relaciona con la fortaleza de las interacciones en el sitio activo del catalizador. Nuestros resultados, a nivel correlacionado DFT/B3LYP/6-31++G** indican que la cantidad de carga total transferida del alqueno a la zeolita sigue el orden: isobuteno > 2-buteno, @ 1-buteno, @  propeno > eteno mostrando la misma tendencia que la energía de adsorción calculada. Similar tendencia se encuentra con la carga transferida entre orbitales (análisis NBO). En consecuencia el parámetro DNalqueno  derivado del análisis AIM resulta muy apropiado para estimar la fuerza relativa de la interacción principal en el proceso de adsorción.