Síntese e caracterização espectroscópica de materiais à base de glutamato e íons lantanídeos (La³⁺, Nd³⁺ e Tb³⁺)

Abstract

O presente trabalho descreve a síntese de novos materiais a partir da reação entre glutamato monossódico (GMS) e alguns cloretos de lantanídeo (LnCl₃, Ln = Nd³⁺, Tb³⁺ e La³⁺). Os materiais produzidos apresentam propriedades semelhantes às de géis. A caracterização dos materiais incluiu as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), espectroscopia Raman, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, espectroscopia de luminescência e ressonância magnética nuclear de ¹H, ¹³C, correlação quântica única heteronuclear (HSQC) e correlação heteronuclear de ligações múltiplas (HMBC). A formação de cristais do subproduto NaCl foi confirmada por EDS, que também mostrou partículas irregulares referentes ao material tipo gel. A presença dos lantanídeos nessas partículas foi demonstrada por EDS e pela luminescência característica do íon. Os espectros Raman apresentaram sinais entre 1616-1629 cm⁻¹, que caracterizam o estiramento assimétrico do grupo carboxilato. A espectroscopia de infravermelho sugeriu, através das variações dos estiramentos do grupo carboxilato νsym(COO⁻) e νasym(COO⁻), a coordenação dos íons lantanídeos do tipo quelato. Por meio da espectroscopia de luminescência foi caracterizada a emissão do Nd³⁺ em 1057 nm e do Tb³⁺ em 547 nm. A curva de decaimento da intensidade de emissão apresenta um perfil biexponencial, sugerindo a existência de dois ambientes químicos para os íons Tb³⁺ no material. Os resultados de RMN apresentaram coerência nas posições dos sinais dos hidrogênios e carbonos do GMS. Com a adição dos metais ao ligante, os sinais entre 1,8 e 2,1 ppm, 2,15 e 2,35 ppm e 3,6 e 3,7 ppm referentes aos prótons deslocaram significativamente na direção do campo baixo, indicando a interação entre os íons metálicos e o ligante. A diminuição da concentração dos íons Nd³⁺ e Tb³⁺ nos materiais levou a um menor deslocamento químico, porém o perfil espectral não apresentou mudança significativa, indicando que a diminuição não afeta as interações nos demais materiais. Uma estrutura para a formação do material é proposta.