Part I. Approximate Hartree-Fock wavefunctions one-electron properties and electronic structure of the water molecule. Part II. Perturbation-variational calculation of the nuclear spin-spin isotope coupling constant in HD

Part I

Several approximate Hartree-Fock SCF wavefunctions for the ground electronic state of the water molecule have been obtained using an increasing number of multicenter s, p, and d Slater-type atomic orbitals as basis sets. The predicted charge distribution has been extensively tested at each stage by calculating the electric dipole moment, molecular quadrupole moment, diamagnetic shielding, Hellmann-Feynman forces, and electric field gradients at both the hydrogen and the oxygen nuclei. It was found that a carefully optimized minimal basis set suffices to describe the electronic charge distribution adequately except in the vicinity of the oxygen nucleus. Our calculations indicate, for example, that the correct prediction of the field gradient at this nucleus requires a more flexible linear combination of p-orbitals centered on this nucleus than that in the minimal basis set. Theoretical values for the molecular octopole moment components are also reported.

Part II

The perturbation-variational theory of R. M. Pitzer for nuclear spin-spin coupling constants is applied to the HD molecule. The zero-order molecular orbital is described in terms of a single 1s Slater-type basis function centered on each nucleus. The first-order molecular orbital is expressed in terms of these two functions plus one singular basis function each of the types e^-r/r and e^-r ln r centered on one of the nuclei. The new kinds of molecular integrals were evaluated to high accuracy using numerical and analytical means. The value of the HD spin-spin coupling constant calculated with this near-minimal set of basis functions is J_HD = +96.6 cps. This represents an improvement over the previous calculated value of +120 cps obtained without using the logarithmic basis function but is still considerably off in magnitude compared with the experimental measurement of J_HD = +43 0 ± 0.5 cps.

I. Efforts toward the synthesis of aliphatic iodonium salts. II. Flourine-19 nuclear magnetic resonance spectroscopy of cyclic and bicyclic systems

The synthesis of iodonium salts of the general formula [C₆H₅IR]⁺X^-, where R is an alkyl group and x- is a stabilizing anion, was attempted. For the choice of R three groups were selected, whose derivatives are known to be sluggish in S_N1 and S_N2 substitutions: cyclopropyl, 7, 7 -dimethyl-1-norbornyl, and 9 -triptycyl. The synthetic routes followed along classical lines which have been exploited in recent years by Beringer and students. Ultimately, the object of the present study was to study the reactions of the above salts with nucleophiles. In none of the three cases, however, was it possible to isolate a stable salt. A thermodynamic argument suggests that this must be due to kinetic instability rather than thermodynamic instability. Only iodocyclopropane and 1-iodoapocamphane formed isolable iododichlorides.

Several methylated 2, 2-difluoronorbornanes were prepared with the intent of correlating fluorine -19 chemical shifts with geometric features in a rigid system. The effect of a methyl group on the shielding of a β -fluorine is dependent upon the dihedral angle; the maximum effect (an upfield shift of the resonance) occurs at 0° and 180°, whereas almost no effect is felt at a dihedral angle of 120°. The effect of a methyl group on a γ -fluorine is to strongly shift the resonance downfield when fluorine and methyl group are in a 1, 3 - diaxial-like relationship. Molecular orbital calculations of fluorine shielding in a variety of molecules were carried out using the formalism developed by Pople; the results are, at best, in modest agreement with experiment.

Nuclear magnetic resonance studies of protein conformation: I. Ribonuclease S. II. Hemoglobin

Fluorine nuclear magnetic resonance techniques have been used to study conformational processes in two proteins labeled specifically in strategic regions with covalently attached fluorinated molecules. In ribonuclease S, the ϵ-amino groups of lysines 1 and 7 were trifluoroacetylated without diminishing enzymatic activity. As inhibitors bound to the enzyme, changes in orientation of the peptide segment containing the trifluoroacetyl groups were detected in the nuclear magnetic resonance spectrum. pH Titration of one of the histidines in the active site produced a reversal of the conformational process.

Hemoglobin was trifluoroacetonylated at the reactive cysteine 93 of each β chain. The nuclear magnetic resonance spectrum of the fluorine moiety reflected changes in the equilibrium position of the β chain carboxy terminus upon binding of heme ligands and allosteric effectors. The chemical shift positions observed in deoxy- and methemoglobin were pH dependent, undergoing an abnormally steep apparent titration which was not observed in hemoglobin from which histidine β 146 had been removed enzymatically. The abnormal sharpness of these pH dependent processes is probably due to interactions between several ionizing groups.

The carbon monoxide binding process was studied by concurrent observation of the visible and nuclear magnetic resonance spectra of trifluoroacetonylated hemoglobin at fractional ligand saturations throughout the range 0-1.0. Comparison of the ligand binding process observed in these two ways yields evidence for a specific order of ligand binding. The sequence of events is sensitive to the pH and organic phosphate concentration of the medium, demonstrating the delicately balanced control system produced by interactions between the hemoglobin subunits and the effectors.

Estudo de lacunas de rapidez e caracterização de processos difrativos em eventos de minimum bias a 7TeV no CMS/LHC

Neste trabalho estudamos as características das distribuições da lacuna de rapidez em amostras de eventos de minimum bias de colisões pp a ps=7 TeV no CMS/LHC. Tais eventos são constituídos por processos difrativos, além de processos de QCD mole. São investigados o tamanho e a localização das lacunas, assim como as correlações entre as distribuições obtidas a partir dos objetos reconstruídos no detector e as distribuições obtidas a partir das partículas geradas via simulação Monte Carlo. Uma boa compreensão dessas distribuições pode, eventualmente, possibilitar a caracterização de eventos difrativos nos dados.

Avaliação de correlações para propriedades físico-químicas de frações de petróleo

O petróleo é uma mistura complexa consistindo em um número muito grande de hidrocarbonetos. A descrição completa de todos os hidrocarbonetos existentes nessas misturas é inviável experimentalmente ou consome tempo excessivo em simulações computacionais. Por esta razão, uma abordagem molecular completa para cálculos de propriedades dessas misturas é substituído por uma abordagem pseudo-componente ou por correlações entre propriedades macroscópicas. Algumas dessas propriedades são utilizadas de acordo com a regulamentação de venda de combustíveis, e.g., para gasolina. Dependendo do esquema de refino e do óleo cru utilizado para produção desse combustível, uma larga variedade de valores é encontrada para as propriedades de correntes de processo que compõe o combustível final. A fim de planejar com precisão adequada a mistura dessas correntes, modelos devem estar disponíveis para o cálculo preciso das propriedades necessárias. Neste trabalho, oito séries de combustíveis brasileiros e duas séries de combustíveis estrangeiros foram analisadas: frações de gasolina, querosene, gasóleo e diesel. As propriedades analisadas para as frações são: número de octano, teor de aromáticos, teor de enxofre, índice de refração, densidade, ponto de fulgor, ponto de fluidez, ponto de congelamento, ponto de névoa, ponto de anilina, pressão de vapor Reid e número de cetano. Diversas correlações foram avaliadas e os melhores desempenhos foram destacados, permitindo uma estimação precisa das propriedades do combustível avaliado. Um processo de re-estimação de parâmetros foi aplicado e novos modelos foram ajustados em comparação com os dados experimentais. Esta estratégia permitiu uma estimativa mais exata das propriedades analisadas, sendo verificada por um aumento considerável no desempenho estatístico dos modelos. Além disso, foi apresentado o melhor modelo para cada propriedade e cada série

Transformações socioespaciais em Angra dos Reis e Parati (RJ) de 1960/70 a 2010

Esta pesquisa tem como objetivo analisar as transformações socioespaciais ocorridas em Angra dos Reis e Parati no período que compreende os anos de 1960/70 a 2010. Para isso, discutiu-se o conceito de espaço geográfico considerando obras dos autores Milton Santos, Doreen Massey e Roberto Lobato Corrêa, buscando identificar as concepções destes sobre o conceito em questão e de que maneira as transformações ocorrem nos espaços, alterando sua forma e conteúdo de maneira singular e diversa. A possibilidade do acontecer diferente, da não linearidade dos espaços no tempo e de que a multiplicidade abre caminho para inúmeros arranjos diferenciados, permitem concluir que os espaços são diferentes, ainda que considerado todo o movimento globalizante do qual fazem parte. Para analisar as transformações, utilizou-se imagens de satélite (Landsat 2 e 5) dos anos de 1977, 1990 e 2010 a fim de gerar mapas de onde foi possível verificar a expansão das áreas urbanas. Em conjunto, trabalhou-se com dados econômicos e populacionais de censos produzidos pelo IBGE, dados da EMATER e outros utilizados na elaboração de quadros e tabelas sobre a estrutura socioeconômica dos municípios. Foram selecionadas fotografias antigas fornecidas pelo IPHAN, IBGE e outras fontes para ilustrar as transformações apresentadas. Trabalhou-se com as interações espaciais e os fluxos, apontados por Roberto Lobato Corrêa e Milton Santos, respectivamente, para entender como as organizações espaciais de cada município vão se modificando, na medida em que as interações também se transformam. Por meio de um resgate histórico, retrocedendo um pouco no tempo para o século XIX, buscou-se compreender como o ouro, o café, a ferrovia e o porto explicam, em parte, essa dinâmica diferenciada de transformação. E no decorrer das décadas do século XX, foram identificados os principais elementos que originaram as mudanças analisadas no período escolhido, sendo as usinas nucleares, o estaleiro naval, a rodovia BR-101, o turismo e o terminal de petróleo da Petrobrás. Ao falar da expansão urbana discutiu-se sobre o espaço rural e a sua hibridização, assumindo novas configurações com a incorporação de valores, formas, comportamentos e práticas urbanas.

Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas

Neste trabalho, três técnicas para resolver numericamente problemas inversos de transporte de partículas neutras a uma velocidade para aplicações em engenharia nuclear são desenvolvidas. É fato conhecido que problemas diretos estacionários e monoenergéticos de transporte são caracterizados por estimar o fluxo de partículas como uma função-distribuição das variáveis independentes de espaço e de direção de movimento, quando os parâmetros materiais (seções de choque macroscópicas), a geometria, e o fluxo incidente nos contornos do domínio (condições de contorno), bem como a distribuição de fonte interior são conhecidos. Por outro lado, problemas inversos, neste trabalho, buscam estimativas para o fluxo incidente no contorno, ou a fonte interior, ou frações vazio em barras homogêneas. O modelo matemático usado tanto para os problemas diretos como para os problemas inversos é a equação de transporte independente do tempo, a uma velocidade, em geometria unidimensional e com o espalhamento linearmente anisotrópico na formulação de ordenadas discretas (SN). Nos problemas inversos de valor de contorno, dado o fluxo emergente em um extremo da barra, medido por um detector de nêutrons, por exemplo, buscamos uma estimativa precisa para o fluxo incidente no extremo oposto. Por outro lado, nos problemas inversos SN de fonte interior, buscamos uma estimativa precisa para a fonte armazenada no interior do domínio para fins de blindagem, sendo dado o fluxo emergente no contorno da barra. Além disso, nos problemas inversos SN de fração de vazio, dado o fluxo emergente em uma fronteira da barra devido ao fluxo incidente prescrito no extremo oposto, procuramos por uma estimativa precisa da fração de vazio no interior da barra, no contexto de ensaios não-destrutivos para aplicações na indústria. O código computacional desenvolvido neste trabalho apresenta o método espectronodal de malha grossa spectral Greens function (SGF) para os problemas diretos SN em geometria unidimensional para gerar soluções numéricas precisas para os três problemas inversos SN descritos acima. Para os problemas inversos SN de valor de contorno e de fonte interior, usamos a propriedade da proporcionalidade da fuga de partículas; ademais, para os problemas inversos SN de fração de vazio, oferecemos a técnica a qual nos referimos como o método físico da bissecção. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a precisão das três técnicas, conforme descrito nesta tese.

Nos bastidores da criação da Comissão Nacional de Energia Nuclear: disputas políticas e interesses econômicos

O objetivo desta dissertação de mestrado é analisar o processo de criação e regulamentação da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), desde o governo Juscelino Kubitschek (1956-1961) até sua efetiva regulamentação em 1962. A iniciativa inscreveu-se no conjunto de medidas visando dar solução à crise que atravessava o Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), e que levariam à instauração, na Câmara dos Deputados, em 1956, de Comissão Parlamentar de Inquérito para investigar o problema da energia atômica no país. Como sinônimo de desenvolvimento e progresso, a energia nuclear também seria incluída no Programa de Metas de JK. São investigadas as disputas políticas e os interesses econômicos que marcaram o processo de implantação da CNEN e o desenvolvimento de suas atividades na etapa inicial de seu funcionamento.

Spectroscopic analysis of atoms and molecules

151 p.

Análise da produção de dijatos de difração simples no experimento CMS/LHC

O escopo desse trabalho é a observação de dijatos de difração simples em colisões pp com ps = 7 TeV, durante os primeiros períodos de aquisição de dados do experimento CMS/LHC. A técnica utilizada foi a medida da multiplicidade no calorímetro HF. Os dados foram analisados para diferentes períodos de aquisição de dados do ano de 2010, com ∫ Ldt ~_ 3,2 pb-1. Comparamos os dados observados com o Monte Carlo simulado com efeito de empilhamento e sem esse efeito.