https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21393| File | Description | Size | Format | |
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| Type: | Dissertação |
| Title: | Investigação vibracional dos complexos catiônicos de Al(III) em solução etérea e suas misturas binárias de solventes |
| Author: | Gomide, Gabriela Paiva |
| First Advisor: | Alves, Wagner de Assis |
| Referee Member: | Ribeiro, Mauro Carlos Costa |
| Referee Member: | Ferreira, Glaucio Braga |
| Resumo: | Cloreto de alumínio (AlCl₃) apresenta diversas aplicações industriais e tem atuado recentemente como coadjuvante em eletrólitos de baterias recarregáveis de magnésio, devido à sua participação na formação de espécies iônicas responsáveis pelas propriedades de transporte de carga. Entretanto, a especiação de Al(III), em meio não-aquoso, é ainda um grande desafio a partir de um ponto de vista espectroscópico vibracional. Nesse contexto, o presente trabalho investigou a especiação de complexos de Al(III) em soluções de AlCl₃/éter e AlCl₃/acetonitrila (ACN) e suas misturas binárias, por espectroscopia Raman e Infravermelho, complementada por simulações AIMD (do Inglês ab initio molecular dynamics). Os resultados demonstraram que solventes etéreos de baixa constante dielétrica, como tetraidrofurano (THF) e tetraglima (G4), estabilizam preferencialmente AlCl3 e [AlCl₂]⁺, respectivamente, enquanto que a maior constante dielétrica de ACN favorece a formação de complexos catiônicos de maior carga, atribuídos às espécies [AlCl(ACN)₅]²⁺ e [Al(ACN)₆]³⁺. A introdução de G4 promoveu o aumento de intensidade das bandas em 419 e 407 cm⁻¹, observadas pela primeira vez em sistemas à base de ACN e associadas ao cátion [AlCl₂]⁺, e, concomitantemente, o desaparecimento das bandas relacionadas aos complexos de maior carga. As variações observadas nos modos vibracionais ν₂ (estiramento do grupo C≡N) e ν₄ (estiramento do grupo C–C) evidenciaram a substituição progressiva de moléculas de ACN por G4, na esfera de coordenação de Al(III). Os resultados demonstram que o cátion monovalente pode ser formado em eletrólitos do tipo MACC (do Inglês Magnesium Aluminum Chloride Complex), se a relação MgCl₂:AlCl₃ não for ajustada adequadamente no meio etéreo, confirmando assim informações da literatura sobre a sua ação corrosiva no anodo de magnésio. O estudo contribui para o entendimento fundamental da química de coordenação de Al(III) e para o aprimoramento de eletrólitos aplicados a sistemas eletroquímicos da nova geração. |
| Abstract: | Aluminum chloride (AlCl₃) has several applications in industry and secondarily used in rechargeable Mg battery electrolytes because it plays an important role for formation of species responsible for the charge transport. Nevertheless, Al(III) speciation in non-aqueous media is still a big challenge from a vibrational spectroscopic point of view. In this sense, the current work studied the speciation of Al(III) complexes in solutions containing AlCl₃/ether and AlCl₃/acetonitrile (ACN) and its binary mixtures by using Raman and infrared spectroscopies, supplemented by AIMD simulations (ab initio molecular dynamics). The findings showed that low dielectric constant ethereal solvents, such as tetrahydrofuran (THF) e tetraglyme (G4), preferentially stabilize AlCl3 and [AlCl₂]⁺, respectively, but the larger dielectric constant of ACN leads to the formation of higher cationic complexes, assigned to [AlCl(ACN)₅]²⁺ and [Al(ACN)₆]³⁺ species. Addition of G4 caused an increase of intensity of the 419 e 407 cm⁻¹ bands, reported for the first time for ACN-based systems and related to the [AlCl₂]⁺ cation, and, at the same time, the vanish of the bands associated to higher solvates. The changes observed for ν₂ (C≡N stretching) and ν₄ (C–C stretching) modes evidenced gradual substitution of ACN for G4 molecules in the inner solvation sphere of Al(III). The results demonstrate that the monovalent cation may be formed in MACC-kind electrolytes (Magnesium Aluminum Chloride Complex), if the MgCl₂:AlCl₃ ratio is not correctly tunned in ethereal medium, thus confirming literature data on its corrosive nature at the Mg anode. The investigation helps understand fundamental aspects on coordination chemistry of Al(III) and next-generation electrolytic solutions. |
| Keywords: | Espectroscopia vibracional Especiação iônica Eletrólitos Vibrational spectroscopy Ion speciation Electrolytes |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
| Access Type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21393 |
| Issue Date: | 16-Jul-2026 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Química (Dissertações) |
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