Medidas de espectroscopia Raman em cristais KDP e Nanotubos de Carbono: implementação da técnica

Atualmente, os físicos vêm desenvolvendo novas técnicas de caracterização de materiais, principalmente os novos materiais que os cientistas (de todas as áreas) estão produzindo a partir de outros já existentes como vidros, cerâmicas, polímeros, materiais semicondutores e supercondutores, materiais magnéticos, dentre outros. Seguindo esta linha, o Grupo de Física de Materiais da Amazônia vem adquirindo novas técnicas para caracterização de materiais e este trabalho marca o início da incorporação de mais uma técnica de caracterização junto ao laboratório de física da UFPA, a Espectroscopia Raman. Neste trabalho, utilizamos como amostras para realizar e testar a técnica implantada, cristais KH2PO4 (KDP) e nanotubos de carbono de parede simples (SWNT). O KDP foi escolhido devido ao fato de ter os espectros Raman muito conhecidos e ser um material de simples produção. O KDP puro ou dopado continua sendo alvo de pesquisa (teórica e/ou experimental) atual, principalmente por apresentar uma transição de fase ferroelétrica e ser um material que tem muitas aplicações nas indústrias que utilizam tecnologia de lasers, sensores, gerador de segundo e terceiro harmônico. Já os nanotubos de carbono também foram utilizados como amostras por ser um material de grande interesse científico, tecnológico e de grande aplicação no mundo moderno, pois podem ser empregados em nanotecnologia na produção de transistores e diodos, além disso, podem ser incorporados a certos materiais aumentando, assim, a resistência mecânica dos mesmos.Para as amostras de KDP foram realizadas medidas em temperatura ambiente, pressão uniaxial e temperatura. Nas medidas com a temperatura conseguimos observar o inicio da decomposição e de uma possível transição de fase em alta temperatura no KDP. As medidas com pressão uniaxial mostram que embora não se observe uma transição de fase bem definida é possível se identificar alteração que podem indicar o inicio de uma quebra de simetria devido aos efeitos de pressão. Nas amostras de nanotubos (nanotubos de paredes simples-SWNT) foram realizadas medidas de Raman em temperatura ambiente. Nessas medidas identificamos as bandas D e G bastante conhecidas as quais são reportadas em quase todos os artigos sobre esse tema. O mais importante foi a implantação da nova técnica que é uma técnica forte que pode ser aplicada em diferentes campos do conhecimento científico fortalecendo o Grupo de Física de Materiais da Amazônia.

Espectroscopia de Lente Térmica aplicada ao sistema Ácido oléico/Beta Caroteno

Neste trabalho apresentamos um estudo na mistura formada pelo betacaroteno diluído em ácido oleico (BC:AO) em diferentes concentrações, usando-se para isso a técnica fototérmica chamada de Lente Térmica. Procuramos variar os diferentes parâmetros de controle como: a espessura da amostra, a sua concentração, a potência do laser de excitação, etc. Aplicamos o modelo aberrante desenvolvido por Shen para encontrar a difusividade térmica, a variação do índice de refração com a temperatura (dn/dT), e a magnitude do sinal de lente térmica, nas amostras. Verificamos, com base no modelo teórico apresentado no capítulo 2, que se o aumento da potência e da concentração é muito grande e atinge um certo valor, parâmetros como difusividade térmica passam a apresentar distorções nos valores medidos. Observamos também que a mistura BC:AO apresenta absorção não linear, mesmo para potências pequenas do laser de excitação usado. As contribuições apresentadas neste trabalho são inéditas e devem contribuir para um melhor entendimento das propriedades térmicas do sistema BC:AO ou de sistemas similares como alguns óleos vegetais que são ricos em ácido oleico e betacaroteno.

Espectroscopia Raman aplicado ao beta-caroteno

Os óleos vegetais vêm sendo estudados, por alguns anos, de forma intensiva. Entretanto o estudo dessas substâncias apresenta certa dificuldade pelo fato destes óleos apresentarem composições químicas muito complexas. Neste estudo apresentado em forma de dissertação, apresentaremos algumas das formas variadas do espectro Raman do Beta-caroteno e do óleo de buriti em diferentes concentrações e em diferentes meios. O óleo de buriti é uma substância que possui muitas propriedades, entre elas propriedades ópticas e medicinais. É formado por uma composição de várias substâncias graxas e não graxas. Duas das substâncias encontradas no OB também fazem parte de nosso estudo que são o beta-caroteno e o ácido oleico. O beta-caroteno é um carotenoide precursor da vitamina A, muito encontrado em frutos e verduras que apresentam coloração vermelho-alaranjado. O ácido oleico é um ácido graxo muito importante e está presente, quase sempre em grande concentração, na maioria dos óleos vegetais. Com o intuito de estudarmos os espectros Raman desses materiais foram dissolvidos 6,1 mg de beta-caroteno em 50 ml de ácido oléico chamado de solução base. A partir dessa solução, foram misturadas diferentes quantidades de ácido oleico a fim de obtermos soluções mais diluídas, gerando assim soluções de concentrações menores que a solução base, até ser atingido uma concentração próxima a 0% de beta-caroteno. Todas as soluções foram submetidas a agitação mecânica. Uma em especial foi submetida a agitação tanto mecânica quanto ao Ultra-Som. As blendas de PMMA modificados com óleo de buriti foram fabricadas no Laboratório de Químico Física da UNB, numa parceria do Grupo de Polímeros da UNB e do Grupo de Física de Materiais da Amazônia da UFPA. Os resultados mostram que as intensidades Raman aumentam ou diminuem, conforme a concentração de beta-caroteno na solução e de óleo de buriti na blenda. Mostra que em 1656 cm^-1 aparece um pico referente a presença de óleo de buriti na blenda e o deslocamento de alguns modos em algumas regiões do espectro da blenda. Com relação ao espectro da solução foi identificado mudança na solução submetida ao ultra-som com o desaparecimento de alguns modos refrentes ao ácido oleico e ao beta caroteno.

Caracterização farmacognóstica, química, físico-química e estudos preliminares de pré-formulação da Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.) B. Verlt.

Realiza estudos de caracterização química, físico-química e de pré-formulação de Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.) B. Vert., pertencente à família Bignoniaceae, a qual recebe várias denominações, sendo que na região amazônica ela é conhecida popularmente como pariri, amplamente utilizada na medicina popular para o tratamento de várias doenças, dentre elas as enfermidades da pele causadas por dermatomicoses. A utilização de produtos naturais de origem vegetal implica no controle de qualidade farmacobotânico e em ensaios de pureza que compõem as especificações técnicas da espécie. Para isso, foi realizada a descrição anatômica das folhas jovens e maduras da planta a partir de observações realizadas ao microscópio óptico em cortes histológicos. Os testes Farmacopéicos incluíram a determinação da distribuição granulométrica do pó da planta, determinação do teor de umidade e de cinzas totais, e para a tintura foram realizadas determinações de pH, densidade aparente e teor de sólidos, sendo realizadas ainda a prospecção química, o perfil cromatográfico por CCO e CLAE, além da avaliação da sua atividade antimicrobiana. Tanto para o pó quanto para a tintura de A.chica foram observados os perfis por espectroscopia na região do infravermelho e perfis térmicos por TG e OTA. Foram realizados ainda, os estudos de pré-formulação através de espectroscopia na região de infravermelho e análise térmica (TG e OT A) das misturas físicas dos adjuvantes da formulação proposta para veicular a solução extrativa, com a finalidade de avaliar possíveis incompatibilidades da solução extrativa com os mesmos. Os resultados obtidos evidenciaram que a tintura de A. chica se adequa ao fim pretendido, além de ter assegurado a compatibilidade com os adjuvantes testados para constituírem a formulação proposta, já que não foi observado indícios de incompatibilidade física ou química entre os mesmos. Os estudos forneceram dados relevantes para o desenvolvimento da formulação proposta, visando obter resultados rápidos e com a precisão desejada.

Influência do método de síntese no processo de pilarização com titânio de uma esmectita da região amazônica

Amostras de argila esmectítica provenientes do município de Serra Madureira no Estado do Acre foram utilizadas no processo de pilarização. As matrizes natural e pilarizada foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, análises térmicas diferencial e gravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios X por energia dispersiva e análise textural. As soluções pilarizantes de titânio, Ti(OC₂H₅)₄ e TiCl₄, foram analisadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. O íon intercalante foi obtido através da reação química entre as soluções de Ti(OC₂H₅)₄ e HCl na proporção aproximada de HCl/Ti=1 e soluções de TiCl₄ em reação com etanol com relação Ti/argila= 25 mmol Ti/g. A intercalação da notronita foi efetuada utilizando-se de dois métodos: com a solução de acido clorídrico incorporada paulatinamente na solução de etóxido de titânio, e utilizando o cloreto de titânio em solução de etanol, com vigorosa agitação a 25 ºC durante 3 h e com calcinação a 450 ºC e 600 ºC. Os resultados de difração de raios X do processo de pilarização mostraram alterações no espaçamento basal de 15,30 Å para 18,76 Å, e na área de superfície específica de 44,37 m²/g para 188,72 m²/g. A estabilidade térmica da argila natural foi otimizada com o processo de pilarização.

Effect of cerium loading on structure and morphology of modified Ce-USY zeolites

Este trabalho descreve detalhadamente o efeito da quantidade de cério na estrutura e morfologia da zeólita NH4USY. Ce-USY (2-25% m/m de CeO₂) foi obtido por impregnação úmida de CeCl₃ seguida de calcinação a 550ºC por 8 h. Em quantidades baixas (2-10%), foi observado que as espécies de cério encontram-se nas posições de troca iônica na rede, enquanto em maiores teores (15-25%) pequenos agregados formaram-se na superfície da HUSY. Difratometria de raios X (XRD) mostrou apenas reflexões relacionadas à HUSY, confirmando a alta dispersão das espécies de cério, porém as análises por espectroscopia Raman com transformada de Fourier (FT-Raman) detectaram CeO_x para os materiais acima de 10%. A reação do CeCl₃ com NH₄USY produziu NH₄Cl, o qual se decompõe em HCl, ocasionando a desaluminização da rede. Os materiais apresentaram um aumento da razão Lewis/Brønsted com o aumento da quantidade de cério, devido a interação do excesso de cério com os grupos OH da USY e consequente formação de espécies CeO_x.

Avaliação do potencial alelopático de substâncias isoladas em sementes de araticum (Annona crassiflora)

Este estudo visou identificar substâncias biologicamente ativas e o potencial alelopático de esteroides glicosilados, provenientes das sementes de Annona crassiflora. O isolamento dos esteroides glicosilados foi realizado com a separação dos constituintes químicos do extrato bruto de acetato de etila em coluna cromatográfica, sendo a completa elucidação estrutural por meio de espectroscopia de RMN 1H. Testes de germinação com as espécies Euphorbia heterophylla e Ipomoea grandifolia foram conduzidos em câmaras tipo BOD a 25ºC e fotoperíodo de 12 horas, monitorados durante 10 dias com avaliação diária, nas concentrações de 0, 20, 40, 80 e 100 mg L^-1 dos materiais isolados. Utilizando as mesmas concentrações, os experimentos de desenvolvimento de radícula e hipocótilo foram mantidos em câmara de germinação a 25ºC e fotoperíodo de 24 horas, com avaliação no décimo dia. Após o extrato de acetato de etila ser submetido ao fracionamento, verificou-se a presença de sinais característicos de fitoesteróis no espectro do RMN ¹H, resultando em uma mistura de estigmasterol glicosilado e sitosterol glicosilado. Os resultados indicam que as substâncias estigmasterol e sitosterol não proporcionaram inibição na germinação e no índice de velocidade de germinação (IVG) de E. heterophylla e I. grandifolia. Por outro lado, estigmasterol e sitosterol interferiram no desenvolvimento de radícula e hipocótilo de E. heterophylla.

Flow-batch analyser for preparation of calibration standard mixtures in simultaneous multicomponent spectrometric analysis

ABSTRACT: The application of multivariate calibration techniques to multicomponent analysis by UV-VIS molecular absorption spectrometry is a powerful tool for simultaneous determination of several chemical species. However, when this methodology is accomplished manually, it is slow and laborious, consumes high amounts of reagents and samples, is susceptible to contaminations and presents a high operational cost. To overcome these drawbacks, a flow-batch analyser is proposed in this work. This analyser was developed for automatic preparation of standard calibration and test (or validation) mixtures. It was applied to the simultaneous determination of Cu²⁺, Mn²⁺ and Zn²⁺ in polyvitaminic and polymineral pharmaceutical formulations, using 4-(2-piridilazo) resorcinol as reagent and a UV-VIS spectrophotometer with a photodiode array detector. The results obtained with the proposed system are in good agreement with those obtained by flame atomic absorption spectrometry, which was employed as reference method. With the proposed analyser, the preparation of calibration and test mixtures can be accomplished about four hours, while the manual procedure requires at least two days. Moreover, it consumes smaller amounts of reagents and samples than the manual procedure. After the preparation of calibration and test mixtures, 60 samples^-1 can be carried out with the proposed flow-batch analyser.

Produção de carvão ativado a partir da biomassa residual da castanha do Brasil (Bertholletia excelsa L.) para adsorção de cobre (II)

Produziu-se carvão ativado a partir da casca da castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa L.) para ser utilizado na remoção de cobre (II), no processo de adsorção em sistema de batelada. A casca é resíduo do beneficiamento da castanha, que foi coletada, selecionada, lavada em água corrente e depois secada em estufa a 150ºC por 24 h. Os carvões foram carbonizados a 400 ºC por 3 h e ativados termicamente a 800ºC em tempos de 1, 2 e 3 h, quando receberam as respectivas codificaçõesCA1, CA2 e CA3. Depois foram caracterizadas quanto: à área superficial específica, ao volume e tamanho de poros, à difração de raios-X, à microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS(sistema de energia dispersiva por raios-X) e à espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ensaios preliminares foram realizados para avaliar a eficiência dos carvões quanto à remoção de cobre (II) em solução sintética de concentração inicial 50 mg L^-1. Como os resultados foram satisfatórios para CA1, CA2 e CA3 (93,43, 97,23 e 96, 92 % para os respectivos carvões), decidiu-se pelo que apresentou maior percentual de remoção. O CA2 foi produzido e caracterizado quanto: às densidades reais e aparentes, à porosidade em leito fixo, ao pH, à umidade (em base úmida), às cinzas, ao carbono fixo e aos grupos funcionais pelo método de Boehm. Realizaram-se ensaios para determinar a eficiência de remoção de cobre (II) quanto à influência do diâmetro da partícula do carvão, ao pH da solução, à influência do tempo de contato e à variação da concentração inicial. Os resultados de maior percentual de remoção foram para o diâmetro 0,595≤D≤1,19mm, pH 5,09, tempo de 5 min e concentrações de 50, 100 e 150mg L^-1.O modelo cinético de adsorção que melhor se ajustou aos dados foi o de pseudo2^a ordem. Os dados experimentais apresentaram bom ajuste aos modelos matemáticos de isotermas de Langmuir e Frendlich. Sendo assim, obteve-se carvão ativado de baixo custo a partir da casca da castanha-do-Brasil a qual apresentou boa eficiência na remoção de cobre (II) (acima de 90 % para maioria das análises) possibilitando também a utilização no tratamento de efluentes.

Investigação espectroscópica dos carbonilos heterobimetálicos cis-[Fe(CO)4(HgX)2], X = Cl, Br, I

ABSTRACT: Spectroscopic studies of heterobimetallic carbonyls cis-[Fe(CO)₄(Hgx)₂], X=Cl, Br, I.The series of compounds cis-[Fe(CO)₄(HgX)₂], X=Cl,Br, I shows an octahedral geometry around the iron atom with the two HgX groups cis to each other. In this paper the assignment for the carbonyl stretching modes and the calculation of their force constants were performed on the basis of the Cotton-Krainhanzel model. Taking into account all the data from the IR, ¹⁹⁹Hg NMR and UV-vis spectra it is possible to verify the influence of X on the electronic densities at the metallic centers.

Thermal decomposition and stability in a series of heterobimetallic carbonyl compounds of the type [Fe(CO)4(HgX)2] (X=Cl, Br, I)

Foram preparados compostos carbonílicos heterobimetálicos do tipo [Fe(CO)₄(HgX)₂] ( X= Cl, Br, I), contendo ligação metal-metal, objetivando investigar suas estabilidades térmicas em função do halogênio coordenado aos átomos de mercúrio. A caracterização destes complexos foi feita usando-se de técnicas espectroscópicas de infravermelho e ressonância magnética nuclear, além de análise elementar. O produto final das termodecomposições foi identificado através de espectroscopia no infravermelho e difratograma de raios-X, método de pó.

Efeito de adições de Ni e Mg sobre o comportamento térmico, mecânico e elétrico de ligas Al-Cu-Fe solidificadas unidirecionalmente

Este trabalho estudou a influência dos teores dos solutos Mg e Ni na modificação das propriedades térmicas, elétricas e mecânicas de uma liga Al-Cu-Fe para aplicação como condutor de energia elétrica. Para a realização do presente estudo, as ligas foram obtidas por fundição unidirecional horizontal, a partir da base do alumínio de pureza comercial com adição dos teores 0,05%p Cu e [0,24 a 0,28]%p Fe. Tal base foi modificada em uma primeira etapa com teores de 0,45, 0,60 e 0,80%p Mg. As ligas obtidas com estes teores tiveram suas propriedades estudadas para que se selecionasse um teor de Mg para posterior adição de Ni à liga. O estudo destas propriedades na primeira etapa passou pela análise das propriedades térmicas: velocidade de solidificação (V_L) e taxa de resfriamento (Ṫ). A caracterização elétrica estudou a propriedade condutividade elétrica (φ) e o levantamento das propriedades mecânicas: limite de resistência à tração (σ) e microdureza Vickers (HV). A liga com adição de Ni passou por tratamentos térmicos de envelhecimento, por 1, 4 e 8h. Estas amostras foram analisadas em um microscópio eletrônico de varredura - MEV pelos sinais de elétrons retroespalhados – ERE e espectroscopia de energia dispersiva – EDS. Como resultados do estudo, encontrou-se que adições de Mg influenciaram significativamente a viscosidade das ligas, elevando as velocidades de solidificação nos instantes finais. Os ensaios de microdureza das amostras envelhecidas mostraram que houve um acréscimo significativo de dureza na quarta hora de envelhecimento, da mesma forma que as análises de EDS mostraram que a concentração de Ni também elevou-se nesta condição de tratamento.

Caracterização térmica de compostos orgânicos usando a técnica de lente térmica

Utilizou-se a técnica de espectroscopia de lente térmica com dois feixes quase paralelos em modo descasado para estudar as propriedades térmicas de cinco óleos vegetais e de um composto específico de oleína de palma e p-caroteno (OP+BC), preparado no laboratório. As medidas de difusividade térmica foram obtidas do ajuste entre a curva experimental do sinal temporal de lente térmica no fotodetector com a equação obtida no modelo aberrante de lente térmica com modos descasados, tendo em conta a difração de Fresnel para o campo distante. São reportadas as medidas da difusividade térmica de diversos óleos vegetais da Amazônia e do composto OP+BC. É verificado um crescimento exponencial da difusividade térmica com a concentração, o que se atribui à estrutura molecular do p-caroteno. Até o momento, os resultados são inéditos e não têm sido reportados na literatura.

Crescimento e caracterização dos cristais de sulfato de níquel hexahidratado dopados com íons [MnH2O]2+ e com sulfato de magnésio heptahidratado

Neste trabalho, cristais de sulfato níquel dopados com íons de manganês (NSH: Mn) e cristais de sulfato níquel dopados com de íon de magnésio (NMgSH) foram crescidos e posteriormente caracterizados pelas técnicas de difração de raios X e de espectroscopia Raman. Os resultados obtidos mostraram que os cristais dopados possuem estrutura muito semelhante a do cristal de sulfato de níquel puro (NSH), com uma deformação anisotrópica nas dimensões da célula unitária em relação ao cristal puro. O objetivo do presente estudo foi crescer dois novos monocristais de boa qualidade óptica para serem usados como filtros ópticos de banda passante. Os cristais de sulfato de níquel hexa-hidratado (NHS) são conhecidos por possuírem espectros de transmissão óptica, que tem atraído muita atenção, pois apresentam duas regiões com alta eficiência de transmissão, aproximadamente 80%, sendo a primeira região entre 200 e 350 nm e a segunda entre 400 e 600 nm, e uma alta eficiência de absorção em outras regiões do espectro UV-VIS. Um espectro de transmissão de luz com estas características é semelhante a um filtro óptico. Analises Termogravimetric (TGA) foram realizadas para cristais puros e dopados. A temperatura de decomposição obtida para o NSH foi de 73 ° C, enquanto que os cristais de NSH:Mn e NMgSH apresentam valores de 82 ° C e 86 º C, respectivamente. Como pode ser facilmente percebido, a estabilidade térmica de cristais com o íons de Mn ou Mg em suas estruturas é significativamente maior. A banda de transmissão entre 200 e 350 nm no espectro óptico de NSH foi observada com redução significativa em sua largura nos espectros de transmissão dos cristais dopados restringindo assim a região do espectro conhecida como UVA.

Espectrometria Raman, UV, DOS e Circular Dicroísmo de alcalóides do cigarro

Esta dissertação aborda a análise espectroscópica de algumas estruturas moleculares presentes no tabaco (Nicotiana glauca), matéria-prima do cigarro, e suas interações com a molécula de DNA. De acordo com sua importância, dentre a grande variedade presentes no cigarro, às moléculas estudadas foram as derivadas do ácido nicotínico: ácido nicotínico (niacina/vitamina B3), nicotinamida, trigonelina, nicotina, nornicotina e anabasina. As otimizações dessas estruturas foram inicialmente obtidas no software computacional Hyperchem 8.0, baseadas na teoria da mecânica molecular. Em seguida, elas foram otimizadas, utilizando-se o método de Teoria do Funcional da Densidade, na base B3LYP/ 6-311++G(d,p), simulado no software Gaussian 03. Uma vez as estruturas otimizadas, obtivemos os espectros de absorção UV, Raman, Infravermelho, Dicroísmo Circular e Densidade de Estados para caracterizar as mesmas utilizando método de Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo, também simulados no mesmo software. Ao final desse processo, foi também simulado via mecânica molecular, as interações dessas estruturas com a molécula de DNA com o intuito de verificar a potencialidade cancerígena, ou não, dessas substâncias.