Gli acidi solidi sono insolubili nel mezzo di reazione e hanno numerose applicazioni come catalizzatori eterogenei e come elettroliti nelle celle a combustibile.
Possiedono proprietà acide sulla loro superficie e funzionano come catalizzatori proprio come gli acidi liquidi, come l’acido solforico e l’acido cloridrico.
Utilizzando catalizzatori acidi solidi, i processi chimici diventano più produttivi e più rispettosi dell’ambiente. Infatti, gli acidi solidi sono utilizzati in molti processi chimici industriali dal più grande processo chimico di cracking catalitico nella raffinazione del petrolio alla sintesi di vari prodotti della chimica fine.
Mostrano stabilità termica nelle condizioni di reazione rispetto a sinterizzazione, trasformazione di fase, volatilizzazione e non riducibilità in condizioni di reazione
Esempi di acidi solidi
Esempi di acidi solidi sono:
- zeoliti ovvero silico-alluminati idrati di metalli alcalini e/o metalli alcalino-terrosi che, strutturalmente appartengono alla classe dei tectosilicati. Un esempio è costituito dalla mordenite (Ca,Na2, K2)Al2Si10O247H2O
- SAPO silicoalluminofosfati, materiali cristallini microporosi acidi, con pori di dimensione massimo dei 15 Å,
- argilla costituita da alluminosilicati idrati appartenenti alla classe dei fillosilicati
- pillared Clays prodotti a partire da un minerale argilloso come la smectite
- resine a scambio ionico, materiali costituiti da polimeri che si presentano generalmente sotto forma di piccole sfere in grado di scambiare ioni con una soluzione che li attraversa.
- eteropoliacidi costituiti da una combinazione particolare di idrogeno e ossigeno con alcuni metalli e non metalli spesso usati come catalizzatori riutilizzabili
Metodi di misurazione dell’acidità
La forza, il tipo e il numero di siti acidi è di particolare importanza pertanto l’acidità dei solidi acidi è misurata sperimentalmente tramite metodi diversi:
- titolazione con basi organiche
- spettroscopia di desorbimento termico (TDS). È una tecnica utilizzata per osservare le molecole desorbite da una superficie quando la temperatura della superficie aumenta.
Quando le molecole entrano in contatto con una superficie, si adsorbono su di essa, riducendo al minimo la loro energia formando un legame chimico con la superficie. L’energia di legame varia con la combinazione dell’adsorbato e della superficie. Se la superficie è riscaldata, ad un certo punto, l’energia trasferita alle specie adsorbite ne causerà il desorbimento. La temperatura alla quale ciò accade è nota come temperatura di desorbimento. Così si hanno informazioni sull’energia di desorbimento - risonanza magnetica nucleare
- spettroscopia I.R.