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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74932
Type: | Tese |
Title: | Propriedades vibracionais e estruturais do ácido maleico em condições extremas de temperatura e pressão |
Authors: | Rufino, Francisco Marciano |
Advisor: | Lima Júnior, José Alves de |
Keywords in Brazilian Portuguese : | Espectroscopia Raman;Altas pressões;Altas temperaturas;Baixas temperaturas;Ácido Maleico;Ácidos dicarboxílicos |
Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA |
Issue Date: | 2023 |
Citation: | RUFINO, F. M. Propriedades vibracionais e estruturais do ácido maleico em condições extremas de temperatura e pressão. 2023. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Os ácidos dicarboxílicos têm suas propriedades investigadas desde o início do último século, na maioria das vezes pelo comportamento raro de suas ligações químicas, especialmente as de hidrogênio, e a possibilidade de serem co-cristalizados com outros materiais e, com isso, surgirem características instigantes para a ciência e vantajosas tecnologicamente. Estão presentes em processos vitais dos seres vivos e aplicados em diversos setores da indústria em larga escala. São compostos orgânicos que apresentam em sua estrutura dois grupos funcionais carboxila cuja forma molecular pode ser escrita como (HOOC-R-COOH), onde R é um radical que diferencia cada ácido da família e pode ser um alcano, alceno ou alcino, cadeia linear ou fechada. Cada ácido pode ser encontrado em mais de uma forma cristalina. Com exceção do ácido oxálico, que já foi bastante estudado, os outros ácidos ainda têm poucos dados publicados na literatura, especialmente dados espectroscópicos sob condições extremas de pressão e temperatura. Os cristais de ácido maleico, objetos de estudo desta tese, foram obtidos através de solução aquosa pelo método da evaporação lenta do solvente. A estrutura cristalina foi confirmada por difração de raios X do pó seguido do refinamento de Rietveld e difração de raios X do monocristal. Em seguida, foram realizados experimentos termoanalíticos simultâneos (Termogravimetria e Calorimetria Exploratória Diferencial) em altas temperaturas, onde se verificou um único evento em cada técnica próximo de 140 ◦C, e Calorimetria Exploratória Diferencial em baixas temperaturas em que não se observou nenhuma alteração. Em seguida, foram obtidos espectros Raman em condições ambiente e realizados cálculos teóricos vibracionais. Foi realizado um experimento de espectroscopia Raman no ácido maleico em altas pressões (1 atm - 9 GPa) e outros dois experimentos Raman em altas temperaturas (30◦C-130◦C) e baixas (12K-300K) temperaturas abrangendo a região espectral 100-3200 cm−1. Nas medidas em função da temperatura foram observados apenas mudanças conformacionais. Em altas pressões, foram obtidos espectros que sugerem mudanças conformacionais por volta de 2 GPa e 6 GPa. Nesses mesmos valores de pressão observou-se descontinuidades na evolução do volume da célula unitária no experimento de difração de raios X no pó em altas pressões (até 10,1 GPa) realizado no Elettra Sincrontrone Trieste. Além disso, ocorreu uma diminuição anisotrópica dos parâmetros de rede e a redução de 27% no volume da célula unitária. |
Abstract: | Dicarboxylic acids have their properties investigated since the beginning of the last century, most of the time due to the unusual behavior of their chemical bonds, especially those of hydrogen, and the possibility of being co-crystallized with other materials and, with that, the appearance of intriguing characteristics. for science and technologically advantageous. They are present in vital processes of living beings and applied in various industrial sectors on a large scale. They are organic compounds that present in their structure two carboxyl functional groups whose molecular form can be written as (HOOC-R-COOH), where R is a radical that differentiates each acid of the family and can be an alkane, alkene or alkyne, linear chain or closed. Each acid can be found in more than one crystalline form. With the exception of oxalic acid, which has already been extensively studied, the other acids still have little data published in the literature, especially spectroscopic data under extreme conditions of pressure and temperature. The maleic acid crystals, object of study of this thesis, were obtained through aqueous solution by the method of slow evaporation of the solvent. The crystalline structure was confirmed by powder X-ray diffraction followed by Rietveld refinement and single crystal X-ray diffraction. Then, simultaneous thermoanalytical experiments (Thermogravimetry and Differential Scanning Calorimetry) were carried out at high temperatures, where a single event was verified in each technique close to 140 ◦C, and Differential Scanning Calorimetry at low temperatures in which no no changes. Then, Raman spectra were obtained under ambient conditions and vibrational theoretical calculations were performed. A Raman spectroscopy experiment was performed on maleic acid at high pressures (1 atm - 9 GPa) and two other Raman experiments were performed at high temperatures (30◦C-130◦C) and low (12K - 300K) temperatures covering the spectral region 100-3200 cm−1. In measurements as a function of temperature, only conformational changes were observed. At high pressure, spectra were obtained that suggest conformational changes around 2 GPa and 6 GPa. At these same pressure values, discontinuities were observed in the evolution of the unit cell volume in the X-ray powder diffraction experiment at high pressures (up to 10.1 GPa) carried out at Elettra Sincrontrone Trieste. Furthermore, an anisotropic decrease in lattice parameters and a 27% reduction in unit cell volume occurred. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74932 |
Access Rights: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | DFI - Teses defendidas na UFC |
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