PROPOSTA EXPERIMENTAL DIDÁTICA PARA O ENSINO DE ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS

Principal component analysis (PCA) is a chemometric method that allows for the extraction of chemical information that would otherwise be impossible to determine. Teaching chemometrics to undergraduates can contribute to the overall professional development and training of new teachers, whose profiles have been gaining attention due to the current demand for data interpretation. In this study, a didactic experiment involving PCA is proposed. Spectrophotometry was used in the ultraviolet-visible (UV-Vis) region to assess the behavior of anthocyanins extracted from red cabbage at different pH values. The results suggest the possible separation of anthocyanin structures into three distinct groups, according to their chemical characteristics displayed in acid, neutral, and basic media. The objective is to develop educational materials targeted to undergraduate courses, which encompass a larger number of concepts and introduce instrumental techniques currently being employed in both academic research and the industrial sector. Specifically, the proposed experiment introduces concepts related to spectrophotometry in the UV-Vis range and the PCA chemometric method. The materials used are easily accessible, and UV-Vis spectroscopy equipment is less expensive in comparison with other spectroscopy methods.

Caracterização de substâncias húmicas extraídas de solos e de lodo orgânico

No presente trabalho, foi estudada a extração de substâncias húmicas (SH) de horizontes A de dois solos do Rio Grande do Sul (Latossolo Roxo (LR), e Brunizém vértico (B)) e de um lodo orgânico (LO), oriundo da fabricação de celulose, empregando-se dois métodos: (1) as SH foram extraídas com solução de NaOH 0,5 mol L-1, após tratamento prévio com HCl 0,5 mol L-1; (2) foi introduzida a extração com solução de pirofosfato de sódio 0,15 mol L-1 (pH 7) antes da etapa alcalina. Em cada etapa, os teores de SH, de ácidos fúlvicos (AF) e de ácidos húmicos (AH) foram determinados por métodos espectroscópicos e gravimétricos e, no método 2, os teores de Fe, Al, Si e Ca foram medidos nos extratos por absorção atômica. A composição elementar de ácidos húmicos foi determinada, e sua estrutura e características químicas foram avaliadas a partir de razões C/N, (atômicas) H/C e O/C e a partir de dados de espectroscopia Ultravioleta/Visível (UV/Vis). No LR, o método 1 extraiu maior quantidade de SH, enquanto, no método 2, a etapa com pirofosfato extraiu apenas AF. Em contrapartida, no solo B, o método 2 foi mais eficiente, verificando-se maior rendimento na etapa com pirofosfato. A partir desses resultados, infere-se que as SH, no LR, interagem principalmente por meio de reação de trocas de ligantes e de pontes de hidrogênio e, no solo B, a interação por meio de pontes de cátions é um mecanismo importante. Os AH extraídos com NaOH apresentaram valores mais elevados para a razão H/C e valores inferiores para a razão O/C do que os extraídos com pirofosfato, indicando que o extrator neutro solubilizou SH de caráter aromático e grau de oxigenação superiores.

A natureza fractal de ácidos húmicos

Dentre as ferramentas usadas para descrever a estrutura ramificada ou a superfície rugosa e distorcida de ácidos húmicos (AH), a geometria fractal aparece como uma das mais adequadas para explicar a conformação de partículas húmicas (agregados moleculares). Do ponto de vista experimental, a dimensão fractal (D) de sistemas naturais pode ser determinada a partir do monitoramento da luz transmitida, não espalhada e não absorvida (turbidimetria 'τ'). A presença de fractais implica que o sistema pode ser decomposto em partes, em que cada uma, subseqüentemente, é cópia do todo. A determinação do valor 'D' dessas partículas foi conseguida pela utilização de turbidimetria, em que suspensões de AH-comercial e de AH-Espodossolo foram analisadas por espectrofotometria UV-Vis. O fundamento matemático utilizado foi a lei de potência τ ∝ λβ, em que β < 3 indica a presença de fractal de massa (Dm); 3 < β < 4 indica fractal de superfície (Ds), e β ≅ 3 indica não-fractal (NF). A declividade das retas (β) por meio do gráfico (logτ vs logλ) permitiu a obtenção de 'D'. Segundo os resultados, partículas de AH em suspensões aquosas diluídas formam estruturas fractais, cuja geometria pode ser caracterizada por meio de turbidimetria. Entretanto, a faixa de comprimento de onda usada (400 a 550 nm) ainda é pequena para se afirmar sobre a natureza fractal de AH e determinar suas dimensões fractais com precisão.

Chemical characterization and infrared spectroscopy of soil organic matter from two southern brazilian soils

Soil organic matter from the surface horizon of two Brazilian soils (a Latosol and a Chernosol), in bulk samples (in situ SOM) and in HF-treated samples (SOM), was characterized by elemental analyses, diffuse reflectance (DRIFT) and transmission Fourier transform infrared spectroscopy (T-FTIR). Humic acids (HA), fulvic acids (FA) and humin (HU) isolated from the SOM were characterized additionally by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-VIS). After sample oxidation and alkaline treatment, the DRIFT technique proved to be more informative for the detection of "in situ SOM" and of residual organic matter than T-FTIR. The higher hydrophobicity index (HI) and H/C ratio obtained in the Chernosol samples indicate a stronger aliphatic character of the organic matter in this soil than the Latosol. In the latter, a pronounced HI decrease was observed after the removal of humic substances (HS). The weaker aliphatic character, the higher O/C ratio, and the T-FTIR spectrum obtained for the HU fraction in the Latosol suggest the occurrence of surface coordination of carboxylate ions. The Chernosol HU fraction was also oxygenated to a relatively high extent, but presented a stronger hydrophobic character in comparison with the Latosol HU. These differences in the chemical and functional group composition suggest a higher organic matter protection in the Latosol. After the HF treatment, decreases in the FA proportion and the A350/A550 ratio were observed. A possible loss of FA and condensation of organic molecules due to the highly acid medium should not be neglected.

Ácidos Húmicos em solo fertirrigado no Vale do São Francisco

A aplicação de ácidos orgânicos, principalmente húmicos (AH), associada à adubação mineral e orgânica pode levar a alterações nas propriedades dos AH do solo. No Vale do São Francisco, o uso de ácidos orgânicos vem despertando o interesse de produtores que usam sistema de irrigação. Entretanto, não são conhecidas as modificações que podem ocorrer nas características das substâncias húmicas do solo quando são aplicados ácidos orgânicos associados à fertilização mineral e estercos. Os objetivos deste trabalho foram avaliar e caracterizar, por métodos espectroscópicos (UV-Vis, Infravermelho, Fluorescência e RPE), as possíveis mudanças qualitativas no AH extraído de solo fertirrigado com duas fontes de fertilizantes (orgânica e mineral), associadas à aplicação de ácidos orgânicos comerciais na cultura da goiabeira. O experimento foi conduzido na Embrapa Semiárido, em Petrolina - PE. Os tratamentos utilizados foram: F - fertirrigação com fertilizantes minerais (ureia, fosfato monoamônio, cloreto de potássio); FE - F + aplicação de 20 dm³/planta de esterco; FH - F + fertirrigação com 30 dm³ ha-1 de Codahumus 20®; FEH - fertirrigação mineral + aplicação de 20 dm³/planta de esterco + fertirrigação com 30 dm³ ha-1 de Codahumus 20®, e R- tratamento testemunha, sem adubação. A relação E4/E6 dos AH variou de 4,8 a 5,4 para os tratamentos FEH e F. Os dados obtidos por meio da espectroscopia FTIR sugerem mistura de características aromático-alifáticas, grande quantidade de grupos carboxílicos e menor número de grupos nitrogenados para os AH dos tratamentos FEH, FH e FE. Os valores obtidos do índice A465 variaram de 1,04 a 1,74, referentes aos AH dos tratamentos FEH e FE. Verificou-se uma concentração de radicais livres orgânicos no AH do tratamento FEH (2,66 spins g-1 10(17)) três vezes maior do que o AH do tratamento F (0,95 spins g-1 10(17)). O esterco foi o responsável pelo maior de policondensação e grau de humificação do ácido húmico dos tratamentos FE e FHE.

Comparação de métodos convencional e alternativo para determinação de sódio, potássio e fósforo em extratos de solos obtidos com solução de mehlich-1

Foram comparadas as concentrações de Na, K e P em extratos de solos, obtidas por um método de extração convencional, no qual é utilizada uma razão solo:extrator (Mehlich-1) de 1:10, com aquelas encontradas utilizando uma razão solo:extrator (Mehlich-1) de 1:5. Também, foram comparados os resultados obtidos por técnicas de quantificação convencionais, nas quais Na e K são quantificados por fotometria de chama e P por espectrofotometria de absorção molecular, com aqueles encontrados por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Foram analisadas 15 amostras de solo brasileiro. No estudo de repetibilidade aplicado a todos os resultados, os maiores CVs foram encontrados para P e Na, principalmente quando as concentrações dos analitos foram menores (< 9 mg dm-3 para P e < 10 mg dm-3 para Na). Esse fato foi devido provavelmente à heterogeneidade dos extratos, que continham partículas coloidais. Filtração ou centrifugação em vez de decantação dos extratos provavelmente resultaria em menores CVs. No estudo de reprodutibilidade, realizado para três amostras, foram obtidos resultados não reprodutíveis somente para K em uma amostra. Todos os resultados obtidos por ICP OES foram semelhantes aos obtidos por espectrofotometria de absorção molecular UV-Vis. e fotometria de chama, indicando que a primeira técnica foi adequada para determinação de Na, K e P nos extratos de solos tropicais obtidos com solução de Mehlich-1. Os resultados de Na, K e P obtidos com razão solo:extrator de 1:5 foram estatisticamente diferentes daqueles em que se utilizou razão solo:extrator de 1:10. A maioria dos resultados obtidos com razão solo:extrator de 1:5 foi menor que os obtidos com razão solo:extrator 1:10, sobretudo nas amostras com concentrações de analitos mais elevadas. Portanto, para estudos comparativos envolvendo macronutrientes, deve-se utilizar o método convencional com razão solo:extrator de 1:10.

Vidros recobertos com camadas delgadas transparentes de SnO2

SnO2 thin layers, prepared from aqueous colloidal suspensions by the sol-gel process, have been dip-coated on commercial borosilicate glasses. The effect of the conditions of deposition on the optical and structural characteristics of the thin layers was analysed by UV-Vis spectroscopy, x-ray reflectometry and electron scanning microscopy. Layers prepared with withdrawal speed in between 0.1 and 10cm/min show thickness smaller than 90nm, roughness of the order of 2nm and transmittance higher than 80%, resulting in good optical quality samples. The roughness increases from 2 to 11nm as the withdrawal speed increases from 10 to 80cm/min, what seems to be associated to the enlargement of the layers thickness (> 90nm). The measurements of mass loss, done after etching with fluoridric acid show that the coated samples are more corrosion resistant than the uncoated borosilicate glass.

Caracterização de ácidos húmicos de vermicomposto de esterco bovino compostado durante 3 e 6 meses

The main objective of this research was the characterization of the humic fractions isolated from vermicomposting, originating from cattle manure and treated with Eisenea foetida or Lumbricus rubellus, during 3 and 6 months. Elemental analysis and Infrared and UV-vis spectroscopy were used for their characterizations. The results obtained shown that both humic acids are very similar, but six-month humic acid shown lower percentage of organic material than three month humic acid. The spectroscopy analysis shown that the humic acid studied can be compared with other humic acids reported in the literature. By comparing both vermicomposts, the one produced in three months presents a great potential as fertilizer and it is more economical than the vermicompost produced during a six month period.

Investigação espectroscópica dos carbonilos heterobimetálicos 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.

Estudo comparativo sobre filtragem de sinais instrumentais usando transformadas de Fourier e Wavelet

A comparative study of the Fourier (FT) and the wavelet transforms (WT) for instrumental signal denoising is presented. The basic principles of wavelet theory are described in a succinct and simplified manner. For illustration, FT and WT are used to filter UV-VIS and plasma emission spectra using MATLAB software for computation. Results show that FT and WT filters are comparable when the signal does not display sharp peaks (UV-VIS spectra), but the WT yields a better filtering when the filling factor of the signal is small (plasma spectra), since it causes low peak distortion.

Distribuição de metais e caracterização das constantes de troca entre espécies metálicas e frações húmicas aquáticas de diferentes tamanhos moleculares

In this work the metal distribution and exchange constants between metal species and aquatic humic fractions with different molecular sizes were studied. The aquatic humic substances (AHS) were extracted by XAD-8 resin from water sample collected from Itapitanguí river, São Paulo State, Brazil. The AHS were fractionated in six fractions with different molecular sizes (>100 - <5 kDa) and characterized by several techniques. Molar ratios H/C suggested higher aromaticity for fractions F1 and F6 whereas molar ratios C/N didn´t show any differences regarding the humification degree between the fractions. The UV-Vis absorbance a254/a436 ratio showed higher results for F4 and F5, probably by less condensed features. FTIR studies showed high similarity in the functional groups in the fractions. The highest percentage of traces of Co, Al, Fe, Mn, Cu, Zn and Ni (determined by ICP-AES) was preferably complexed by fractions F3 and F4 with a greater amount of dissolved organic carbon (DOC). In addition, the exchange constants, determined by ultrafiltration method, showed complexes AHS-Fe and AHS-Al with higher stability than complexes AHS-Co in all fractions.

Aplicação da CLAE para determinação do ácido 10-Hidróxi-2-decenóico (10-HDA) em geléia real pura e adicionada a mel brasileiro

The aim of this paper was to determine the 10-HDA in pure royal jelly and products containing royal jelly, using HPLC methodology. 10-HDA is the natural indicator of the presence of royal jelly in products and also gives the authenticity of pure royal jelly. The chromatographic conditions used were: isocratic system, C18-H column, auto sampler, diode array UV-VIS detector (225 nm), mobile phase with methanol/water (45:55), pH= 2.5 and a-naphtol as internal standard. The results obtained using laboratory samples for pure royal jelly were 2.37%, varying from 0.15% for honey with 10% of royal jelly to 2.10% for honey with 90% of royal jelly respectivelly. For commercial products, the 10-HDA content varied from no detectable to 0.026%. The recovery test presented a minumum of 100.44% The detection limit was 45.92 ng/mL and the quantification limit was 76.53 ng/mL.

Transformações químicas da matéria orgânica durante a compostagem de resíduos da indústria madeireira

Composting of sawdust and paper mill sludge, using a "Kneer" process reactor, was studied in an attempt to elaborate upon organic matter (OM) transformation during the process and to define parameters to measure the compost maturity level. Temperature, electron paramagnetic resonance (EPR) data, ash and C, H, N and S contents, and a spectroscopic method using ultraviolet-visible (UV-VIS) for alkaline (pH = 8.5) and solid samples was used to study the maturity of the compost samples. These parameters were measured in 6 humic acids (HA) extracted from the compost samples during 29 days. The results of this work show that the "Kneer" process is efficient in transforming ligno-celulitic residues in a short time (29 days), into an organic fertilizer material with application perspectives.

Extração de pigmentos das sementes de Bixa orellana L.: uma alternativa para disciplinas experimentais de química orgânica

This paper describes methodologies for the extraction and characterization by TLC, UV-VIS, IR and NMR of bixin from Bixa orellana L. (urucum) seeds. Based on the results, the extraction with NaOH 5% is the fastest, uses low-cost materials, requires two to four laboratory hours and is a useful alternative for an experimental Organic Chemistry discipline.

Hemes férricos pentacoordenados e hexacoordenados dos monômeros d nativo e reconstituído da hemoglobina extracelular de Glossoscolex paulistus: estudos espectroscópicos em meio ácido

UV-Vis and fluorescence spectroscopic studies of the native and reconstituted d monomers of Glossoscolex paulistus were performed in acid medium. The coexistence of distinct species shows the complexity of the equilibria. Besides the hexacoordinate low spin hemichrome, with bands at 535 and 565 nm, a pentacoordinate high spin hemichrome is identified by the blue-shifted low intensity Soret band (371 nm) and the LMCT band (643 nm). The pentacoordinate hemichrome must be related to the partial unfolding of the polypeptide.