Termodinâmica da reação de CO2 em soluções aquosas de amônia: abordagem computacional

Registro completo de metadados
MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorCarneiro, José Walkimar de Mesquita-
Autor(es): dc.contributorCosta, Luciano Tavares da-
Autor(es): dc.contributorCosta, Leonardo Moreira da-
Autor(es): dc.contributorFiorot, Rodolfo Goetze-
Autor(es): dc.creatorVasconcelos, Larissa Ferreira-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T17:58:55Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T17:58:55Z-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-16-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-16-
Data de envio: dc.date.issued2020-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/23231-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/761306-
Descrição: dc.descriptionA captura e armazenamento do dióxido de carbono, CO2 (CCS, do inglês carbon capture and storage) assume um papel importante na diminuição das emissões atmosféricas excessivas desse gás para atmosfera, dado que permite capturar, transportar e armazenar o CO2 produzido em processos industriais. Entre as várias iniciativas de pesquisa e desenvolvimento para a captura de CO2, evidencia-se a captura química, na qual o dióxido de carbono reage com solventes com caráter básico. Soluções aquosas de amônia se apresentam como opções para este processo. Soluções aquosas de NH3 possuem uma boa capacidade de absorção, a qual pode ser maior que 1,0 Kg CO2/Kg solução, além de levar a produtos que podem ser utilizados como fertilizantes. O presente trabalho empregou a teoria do funcional da densidade (DFT), utilizando o método CAM-B3LYP/6-311++G(2d,2p), simulando implicitamente o meio aquoso com o modelo contínuo polarizável, para avaliar a reação de dióxido de carbono em soluções aquosas de amônia, explorando a termoquímica das possíveis interações e reações estabelecidas neste sistema. Avaliaram-se inicialmente as interações e os possíveis produtos derivados dos sistemas binários, subconjuntos do sistema ternário CO2/NH3/H2O. Nestes, observou-se que a adição direta do NH3 ou H2O ao CO2 ocorre com baixa barreira de ativação, levando à formação de ácido carbâmico e ácido carbônico e suas respectivas bases conjugadas. Já ao avaliar o sistema ternário, é notável a preferência termodinâmica para a formação do ácido carbâmico frente ao ácido carbônico ou bicarbonato de amônio, porém não ocorre a formação prévia de carbamato. Simulando um possível excesso de amônia, ao trabalhar com duas moléculas de amônia para uma de dióxido de carbono, observou-se um abaixamento dos valores da barreira de ativação e da variação de entalpia para a formação do ácido carbâmico. Foi possível notar que para alcançar resultados mais próximos da realidade experimental é necessário investigar sistemas mais complexos, nos quais ocorram o aumento da quantidade de moléculas de amônia e de água simuladas explicitamente-
Descrição: dc.descriptionThe capture and storage of carbon dioxide, CO2 (CCS, carbon capture and storage) can play an important role in reducing excessive transfers of this gas to the atmosphere, as it allows to capture, transport, and store the CO2 produced CO2. Among the various research and development initiatives for CO2 capture, there is evidence of chemical capture, in which carbon dioxide reacts with basic solvents. Aqueous ammonia solutions are presented as option for this process. Aqueous NH3 solutions have a good absorption capability, which can be greater than 1.0 Kg CO2/Kg solution, in addition to leading to products that can be used as fertilizers. The present work employed the density functional theory (DFT), using the CAM-B3LYP/6-311++G(2d, 2p) method, with polarizable continuum model, to evaluate the carbon dioxide reaction in aqueous ammonia solutions, exploring thermochemistry of possible interactions and reactions established in this system. Initially, interactions and possible products derived from the binary, subsets of the ternary CO2/NH3/H2O system, were evaluated. In these, it was observed that the direct addition of NH3 or H2O to CO2 occurs with a low activation barrier, leading to the formation of carbamic acid or carbonic acid and their expected conjugated bases. When evaluating the ternary system, the thermodynamic preference for the formation of carbamic acid over carbonic acid is notable, however without the previous formation of carbamate. Simulating a possible excess of ammonia, when working with two molecules of ammonia to one of carbon dioxide, it was observed a lowering of the values of the activation barrier and the variation of enthalpy for the formation of carbamic acid. It was possible to notice that to achieve results closer to the experimental reality it is necessary to investigate more complex systems, in which there is an increase in the amount of ammonia and water molecules explicitly simulated-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectDióxido de carbono-
Palavras-chave: dc.subjectAmônia-
Palavras-chave: dc.subjectTermodinâmica-
Palavras-chave: dc.subjectDFT-
Palavras-chave: dc.subjectQuímica computacional-
Palavras-chave: dc.subjectModelagem computacional-
Palavras-chave: dc.subjectDióxido de carbono-
Palavras-chave: dc.subjectAmônia-
Palavras-chave: dc.subjectReação química-
Palavras-chave: dc.subjectCarbon dioxide-
Palavras-chave: dc.subjectAmmonia-
Palavras-chave: dc.subjectThermodynamics-
Palavras-chave: dc.subjectDFT-
Título: dc.titleTermodinâmica da reação de CO2 em soluções aquosas de amônia: abordagem computacional-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

Não existem arquivos associados a este item.