Síntese e caracterização de cristais de K₂Ni(SO₄)₂·6H₂O

Abstract

Nos últimos anos, os sais de Tutton têm atraído crescente interesse em ciência e engenharia de materiais devido às suas propriedades estruturais, térmicas e ópticas ajustáveis pela composição química, destacando-se para aplicações tecnológicas como por exemplo sistemas termoquímicos de armazenamento de energia e dispositivos ópticos. Esses cristais, apresentam fórmula química geral M2M’(XO4)2.6H2O (M = cátion monovalente); M’ = cátion bivalente; X = S ou Se). Apesar da ampla combinação de compostos possível, os cristais dessa família apresentam a mesma estrutura cristalográfica, no sistema monoclínico. No presente trabalho, o sal de Tutton K2Ni(SO4)2·6H2O foi sintetizado a partir de NiSO4·6H2O e K2SO4. O método mais empregado para a síntese de cristais da família dos Sais de Tutton é a cristalização em solução aquosa por evaporação isotérmica. O crescimento de cristais por solução, embora lento, é amplamente utilizado na produção de cristais para aplicações tecnológicas, pois o crescimento lento reduz defeitos estruturais. Neste estudo, serão apresentados resultados referentes à sua síntese, espectroscopia no infravermelho e UV-Vis, análise térmica via termogravimetria e calorimetria diferencial de varredura (DSC), além de caracterização microestrutural por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de Raios X.

In recent years, Tutton salts have attracted increasing interest in materials science and engineering due to their structural, thermal, and optical properties, which can be adjusted through chemical composition. They stand out for technological applications such as thermochemical energy storage systems and optical devices. These crystals have the general chemical formula M2M’(XO4)2.6H2O (M = monovalent cation; M’ = divalent cation; X = S or Se). Despite the wide range of possible compound combinations, the crystals in this family exhibit the same crystallographic structure in the monoclinic system. In this work, the Tutton salt K2Ni(SO4)2·6H2O was synthesized from NiSO4·6H2O and K2SO4. The most used method for synthesizing crystals from the Tutton salt family is crystallization in aqueous solution by isothermal evaporation. Solution crystal growth, although slow, is widely used in the production of crystals for technological applications because slow growth reduces structural defects. This study will present results regarding its synthesis, FT-IR and UV-Vis spectroscopy, thermal analysis (thermogravimetry, TG, and differential scanning calorimetry, DSC), as well as microstructural characterization by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction.