Adsorción de Eteno sobre un Agregado T5 de Zeolita. Estudio en Base a la Distribución de la Densidad Electrónica

ZALAZAR, MARÍA FERNANDA; PERUCHENA, NÉLIDA MARÍA

Buenos Aires - Argentina

Congreso; XXII Interamerican Congress of Chemical Engineering. V Argentinian Congress of Chemical Engineering.; 2006

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos - Confederación Interamericana de Ingeniería Química

Las Zeolitas ácidas actúan como catalizadores en una gran variedad de procesos industriales debido a su alta selectividad, reactividad y a la presencia de los sitios ácidos de Brönsted. La adsorción de alquenos sobre zeolitas es la primera etapa de varias reacciones de gran importancia industrial como ser la dimerización, isomerización, polimerización y procesos de craking. Se inicia con la adsorción física del alqueno sobre la zeolita formando  un complejo, donde la interacción dominante es del tipo O-H×××p. Teniendo en cuenta que, la actividad de un centro catalítico está determinada por la inhomogeneidad de la distribución electrónica y por la polarización de dichas distribuciones electrónicas frente a un determinado reactivo, un estudio basado en la densidad electrónica, DE, puede brindar valiosa información difícil de obtener por otros medios,  especialmente en reacciones donde las especies intermediarias son de vida corta. Un conocimiento profundo de la distribución de la densidad de carga electrónica puede obtenerse mediante cálculos mecanocuánticos rigurosos que incluyen correlación electrónica. En este caso resulta interesante investigar las características de la distribución electrónica en distintos alquenos adsorbidos para entender los hechos estructurales y electrónicos involucrados en la estabilización del alqueno adsorbido  y así aumentar la comprensión de los fenómenos involucrados en las reacciones catalizadas sobre zeolitas ácidas. En este trabajo se presenta un estudio en el marco de la teoría de funcionales de la densidad de etileno adsorbido sobre un cluster T5 de zeolita, en el que se ha reemplazado un Si por Al en la generación del sitio ácido. El análisis  topológico de la DE se realiza en el contexto de la teoría de átomos en moléculas (AIM)[1]. Se analizan las distintas interacciones presentes a través de la caracterización topológica de los puntos críticos de la distribución de la densidad de carga electrónica. Se realiza también un análisis de las interacciones entre los orbitales involucrados en la transferencia de carga, entre el alqueno y el cluster utilizando el método NBO (Natural Bond Orbitals) de Weinhold[2]. Nuestros resultados, a nivel correlacionado DFT/B3LYP/6-31G**, confirman la formación de un enlace de hidrógeno, O4-Ha×××p  en el complejo adsorbido [T5-OH···C2H4] y muestran que el proceso de adsorción está gobernado por una transferencia de carga, del alqueno al fragmento zeolítico, expresada como p (C-C) --->s*(O-H). La disminución de la población en el orbital donor  p(CC)  se corresponde con el incremento de la población en el orbital molecular aceptor s*(OH). La información obtenida por este medio es fundamental para comprender mejor las interacciónes entre las especies involucradas en la adsorción de alquenos sobre zeolitas. [1] Bader, R. F. W Atoms in molecules. A Quantum Theory, Oxford  Science Publications, Claredon Press, London 1990.   [2] Gledening, E. D., Reed, A.E., Carpenter, J. A. and Weinhold, F.,  NBO, Versión 3.1. 1995.