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Tipo: Dissertação
Título: Estudo das propriedades vibracionais e estruturais do cristal de ácido succínico em condições extremas de temperatura e pressão
Autor(es): Santos, Yuri Gomes dos
Orientador: Lima Júnior, José Alves de
Palavras-chave em português: Ácido succínico;Difração de raios X;Espectroscopia Raman;Altas e baixas temperatura;Altas pressões
Palavras-chave em inglês: Succinic acid;X-ray diffraction;Raman spectroscopy;High and low temperatures;High pressures
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Data do documento: 2024
Citação: SANTOS, Y. G. Estudo das propriedades vibracionais e estruturais do cristal de ácido succínico em condições extremas de temperatura e pressão. 2024. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: O ácido succínico é um composto orgânico da classe dos ácidos dicarboxílicos, amplamente utilizado como precursor de diversos produtos químicos de interesse econômico e tecnológico. Apesar de sua vasta aplicação, a falta de informações detalhadas sobre suas propriedades físicas em condições extremas motivou a realização desta dissertação. Neste trabalho, monocristais de ácido succínico em forma de prismas irregulares foram crescidos pelo método de evaporação lenta do solvente à temperatura ambiente. Medidas de difração de raios-X em pó confirmaram que a amostra se encontra na fase β, que possui estrutura monoclínica pertencente ao grupo espacial P21/c, com duas moléculas por célula unitária (Z=2). O espectro vibracional foi obtido por espectroscopia Raman, e a atribuição dos modos vibracionais em temperatura ambiente foi realizada através da Distribuição de Energia Potencial (PED), com base em cálculos computacionais utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Resultados experimentais em função da temperatura, incluindo espalhamento Raman, análises térmicas e difração de raios-X em monocristal, revelaram a estabilidade estrutural da amostra no intervalo de 12 K a 291 K. Em altas temperaturas, modificações no espectro Raman em torno de 423 K foram interpretadas como uma transição de fase, posteriormente confirmada por análises térmicas. Espectroscopia Raman sob altas pressões, utilizando nujol como meio de transmissão de pressão, foi realizada desde a pressão ambiente até 7,3 GPa, revelando que a amostra não sofre transição de fase estrutural no intervalo de pressão investigado. No entanto, foram observadas alterações nos modos vibracionais associados aos átomos O3 e O12, que participam de ligações de hidrogênio, sugerindo uma reorganização dessas interações.
Abstract: Succinic acid is an organic compound belonging to the class of dicarboxylic acids, widely used as a precursor for various chemicals of economic and technological interest. Despite its extensive application, the lack of detailed information on its physical properties under extreme conditions motivated the undertaking of this dissertation. In this study, irregular prism-shaped single crystals of succinic acid were grown by the slow solvent evaporation method at room temperature. Powder X-ray diffraction measurements confirmed that the sample is in the β phase, which has a monoclinic structure belonging to the P21/c space group, with two molecules per unit cell (Z=2). The vibrational spectrum was obtained using Raman spectroscopy, and the vibrational modes at room temperature were assigned using Potential Energy Distribution (PED) based on computational calculations utilizing Density Functional Theory (DFT). Experimental results as a function of temperature, including Raman scattering, thermal analyses, and single-crystal X-ray diffraction, revealed the structural stability of the sample in the range from 12 K to 291 K. At high temperatures, modifications in the Raman spectrum around 423 K were interpreted as a phase transition, later confirmed by thermal analyses. High-pressure Raman spectroscopy, using nujol as the pressure-transmitting medium, was conducted from ambient pressure up to 7.3 GPa, revealing that the sample does not undergo a structural phase transition within the investigated pressure range. However, changes were observed in the vibrational modes associated with the O3 and O12 atoms, which participate in hydrogen bonding, suggesting a reorganization of these interactions.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78433
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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