Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-03Bitstream added on 2014-06-13T19:39:43Z : No. of bitstreams: 1 pinto_lmc_me_bauru.pdf: 3368770 bytes, checksum: 3eea6b86b88292db626794855037e7c0 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A utilização das fases intermetálicas ordenadas como eletrocatalisadores em células a combustível já pode ser considerada como uma solução iminente para os problemas que envolvem a eficiência e as questões econoômicas. Para assegurar que as propriedades geométricas e eletrônicas destes materiais sejam realmente as almejadas para atender a todas as exigências na eletrocatálise das reações de oxidação das moléculas é necessário um estudo aprofundado de caracterização das fases intermetálicas, comumente realizado por criteriosas técnicas experimentais. Entretanto, experimentalmente, a caracterização destes materiais não fornece informações precisas que permitam correlacionar as propriedades dos materiais com o seu desempenho frente a uma dada reação eletrostática. Desta forma, uma estratégia metodológica para se obter um conhecimento mais adequado no estudo das fases intermetálicas é a utilização de métodos computacionais, baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT). A metodologia empregada neste trabalho aborda uma sistemática para a otimização das propriedades geométricas através da minimização da energia total do sistema, bem como uma avaliação da estrutura eletrônica para estes materiais por meio de projeções sobre os orbitais atômicos na densidade de estados e de mapas de densidade de carga. O processo de otimização é feito por cálculos de campo auto-consistente sucessivos que variam o parâmetro de rede até encontrar uma estrutura que possua energia mínima, este processo pode ser realizado de duas formas, manual e automaticamente pelo código computacional, os resultados obtidos mostram que ambas as formas possuem a mesma precisão, levando a valores quase idênticos e que permitem reproduzir bem os cristais para os materiais estudados. A análise comparativa entre os dados cristalográficos da literatura e os resultados... / The use of ordered intermetallic phases as electrocatalysts in fuel cells can now be regarded as an imminent solution for the problems concerning the efficiency of the device and for economic issue. To ensure that the geometric and electronic properties of these materials are actually suitable for the requirements in the electrocatalysis of melecules oxidation reactions need a meticulous characterization of the intermetallic phases, in general done by standard experimental techniques. However, the characterization of these materials performed solely experimentally does not provide accurate information to enable correlation of the properties of the materials with their performance against a given electrocatalytic reaction. Thus, a methodological strategy for obtaining a better knowledge in the study of ordered intermetallic phases is the use of computational methods, based on the Density Functional Theory. The methodology used in in thius research presents a sytematic optimization of the geometric properties by minimizing the total energy of the system and an evaluation of the electronic structure for these materials by means of the density of states projected onto atomic orbital and charge density maps. The optimization process is done by successively self-consistent field calculations that very the lattice parameter to find a structure that has a minimum energy, this process can be accomplished in two ways, manually and automatically by the computer code, the results show that both forms have the same precision, leading to almost identical identical values and allow to reproduce well the crystals of the studied materials. A comparative analysis of the crystallographic data from the literature and the results presented here show very small errors (in the order of 2-3% for most of the materials), which can be attributed exclusively to the various mathematical approaches applied... (Complete abstract click electronic access below)

A fotodegradação de pesticidas, como os derivados de carbamatos orgânicos, possui um papel importante do ponto de vista ambiental, pois estes são extensivamente utilizados e comumente encontrados como contaminantes da água e do solo. O Rearranjo Foto-Fries (PFR) - a conversão fotoquímica de aril ésteres para orto- e para-hidroxifenonas - desempenha um importante papel na fotodegradação de drogas e pesticidas carbamatos, além de ser um passo chave para a síntese de um grande número de compostos e polímeros funcionais. Embora exista um grande número de estudos experimentais a respeito desse rearranjo, alguns pontos dessa reação ainda estão sob debate. O objetivo deste trabalho é estudar o processo de fotodissociação em carbamatos aromáticos e derivados e, particularmente, fornecer uma visão geral do mecanismo do Rearranjo Foto-Fries, utilizando metodologias computacionais. Entre essas metodologias estão TDDFT, cálculos multiconfiguracionais e Surface Hopping. A superfície de energia potencial para o PFR foi estudada no vácuo gasosa e utilizando solvatação implícita e explícita. Nessa última, a distribuição do solvente foi obtida por simulações de Monte Carlo. Um modelo envolvendo três estados é proposto para o PFR, baseado em cálculos CASSCF(14,12)/CASPT2(14,12). Este modelo fornece uma visão global de todos os passos envolvidos na reação, da fotodissociação até a tautomerização final. O papel do solvente ainda não foi esclarecido, pois a sua adição (implícita ou explícita) não alterou significativamente o comportamento do caminho dissociativo. / The photodegradation of pesticides, such as carbamate derivatives, has an environmentally important role, since they are extensively used and commonly found as contaminants in water and soils. The Photo-Fries rearrangement (PFR) - a photochemical conversion of aryl esters to ortho- and para-hydroxyphenones - plays an important role in the photodegradation of drugs and carbamate pesticides, besides being a key step in the synthesis of a large number of compounds and functional polymers. Although there is a large number of experimental studies about the mechanism of PFR, some points of this reaction are still under debate. The goal of this work is to study the photodissociation process in aromatic carbamates and derivatives and, particularly, is to provide a comprehensive picture of PFR, based on computational methods. Several methodologies were used, such as TDDFT, multiconfigurational methods and Trajectory Surface Hopping simulations. Comprehensive explorations of the potential energy surfaces were done in the gas phase and with implicit and explicit solvent, whose distribution was obtained from sequential Monte Carlo sampling. A three-state model for the Photo-Fries Rearrangement is proposed based on CASSCF(14,12)/CASPT2(14,12) calculations. It provides a comprehensive mechanistic picture of all steps of the reaction, from the photoabsorption to the final tautomerization. The role of the solvent is still not understood since the addition of solvent (implicit or explicit) do not change the dissociative pathway significantly.

abstract: Solar energy is a promising alternative for addressing the world's current and future energy requirements in a sustainable way. Because solar irradiation is intermittent, it is necessary to store this energy in the form of a fuel so it can be used when required. The light-driven splitting of water into oxygen and hydrogen (a useful chemical fuel) is a fascinating theoretical and experimental challenge that is worth pursuing because the advance of the knowledge that it implies and the availability of water and sunlight. Inspired by natural photosynthesis and building on previous work from our laboratory, this dissertation focuses on the development of water-splitting dye-sensitized photoelectrochemical tandem cells (WSDSPETCs). The design, synthesis, and characterization of high-potential porphyrins and metal-free phthalocyanines with phosphonic anchoring groups are reported. Photocurrents measured for WSDSPETCs made with some of these dyes co-adsorbed with molecular or colloidal catalysts on TiO2 electrodes are reported as well. To guide in the design of new molecules we have used computational quantum chemistry extensively. Linear correlations between calculated frontier molecular orbital energies and redox potentials were built and tested at multiple levels of theory (from semi-empirical methods to density functional theory). Strong correlations (with r2 values > 0.99) with very good predictive abilities (rmsd < 50 mV) were found when using density functional theory (DFT) combined with a continuum solvent model. DFT was also used to aid in the elucidation of the mechanism of the thermal relaxation observed for the charge-separated state of a molecular triad that mimics the photo-induced proton coupled electron transfer of the tyrosine-histidine redox relay in the reaction center of Photosystem II. It was found that the inclusion of explicit solvent molecules, hydrogen bonded to specific sites within the molecular triad, was essential to explain the observed thermal relaxation. These results are relevant for both advancing the knowledge about natural photosynthesis and for the future design of new molecules for WSDSPETCs. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Chemistry 2014

Neste trabalho, estamos interessados na descrição da estabilidade isomérica de moléculas isoladas e em agregados, assim como em propriedades eletrônicas de agregados moleculares em fase gasosa e estruturas com ligação de hidrogênio em fase líquida. Na primeira investigação, estabilidade isomérica, estudamos a estabilidade relativa dos isômeros "C IND.2v", "C IND.3v" e "C IND.s" da molécula de "AlP IND.3" isolada. Analisamos tanto a estrutura conformacional, quanto a energética dos três isômeros e depois de submetermos as estruturas mais estáveis a cálculos sofisticados de química quântica, extrapolamos os resultados obtidos para as energias dos isômeros ao limite de base completa. Chegamos µa conclusão que o isômero "C IND.3v" é o menos estável dos três investigados, e que os isômeros "C IND.2v" e "C IND.s" apresentam-se como estados quase-degenerados com uma diferença de energia de 'DA ORDEM DE' 1,6 kcal/mol. Ainda pensando na estabilidade isomérica,investigamos os agregados HCN...HOH e "H IND.2"O...HCN, também em fase gasosa. Através de cálculos ab initio obtivemos a estrutura e energética dos dois agregados. Comparamos a energia dos dois agregados depois de obtermos, através de métodos altamente acurados de correlação eletrônica no limite de base completa, e obtivemos que o agregado "H IND.2"O...HCN é o mais estável por 'DA ORDEM DE'1,5 kcal/mol. Na segunda parte de nosso trabalho, investigamos as modificações sofridas em agregados moleculares quando estes são formados em diferentes ambientes, o gasoso e o líquido. Primeiro, analisamos as diferenças nos agregados de pirazina ("N IND.2" "C IND.4" "H IND.4") e água (1:1 e 1:2), através de comparação da estrutura e propriedades eletrônicas obtidas em fase gasosa através de otimização de geometria e em fase líquida, obtidos da simulação computacional Monte Carlo Metropolis. Para as estruturas 1:1 comparamos os resultados nos dois ambientes através da estrutura, energia e momento de dipolo. Para os agregados 1:2 comparamos adicionalmente as contribuições energéticas de muitos corpos e a cooperatividade nos dois ambientes. Todos os resultados nos mostram que os agregados em fase gasosa são cerca de 30% mais estáveis que os agregados do líquido, tanto para os agregados 1:1 quanto para os agregados 1:2. Ao ¯final do trabalho, analisamos as modificações sofridas no espectro eletrônico do formaldeído ("H IND.2"CO) quando este se encontra em ambiente aquoso. Analisamos especificamente o deslocamento da banda de energia referente à transição n- > "'pi'POT.*" deste espectro quando consideramos 1, 2 e 3 moléculas de água solvatando o formaldeído e também quando incluímos toda a primeira camada de solvatação, 18 moléculas de água, todas inclusas explicitamente no cálculo quântico. Adicionalmente, fizemos estimativas para a contribuição da dispersão de London e da relaxação da ligação C=O no deslocamento da banda n- > "'pi'POT.*" do formaldeído solvatado / In this work, we study the isomeric stability of isolated molecules and molecular clusters. We study the change of some electronic properties of molecular clusters in gas and liquid phases. The first application is the relative isomeric stability of isolated AlP3 in C2v, C3v and Cs symmetries. We analyze the conformational structure and the total energy of the three isomers using sophisticated quantum chemistry calculations and using CCSD(T)/cc-pVXZ (X = 2, 3, 4 and 5) level and extrapole to the infinite basis set limit. The locations of the two states on the potential energy hyper-surface are obtained and show that they represent well-defined and stable isomers. We also investigate the HCN...HOH and H2O...HCN clusters in gas phase, using ab initio calculations to obtain the optimized structure of these two molecular clusters. We present a systematic study of the stability of the H2O...HCN and HCN...HOH complexes calculating the binding energy of both systems using the aug-cc-pVXZ basis sets with X=2,3,4 and extending the results to the infinite limit. At the best theoretical level, CCSD(T), the H2O...HCN cluster is more stable than HCN...HOH by ~ 1.5 kcal/mol. In the second part of our work, we investigate the electronic modifications in molecular clusters due to the different environments of these clusters, the gas and the liquid phases. We analyze the pyrazine-water clusters (1:1 and 1:2) obtained in gas and liquid phases and compare the structure and electronic clusters properties. For the 1:1 pyrazine-water clusters we compare the structures, total energy and dipole moments. For the 1:2 pyrazine-water clusters we analyze the many-body contributions to the interaction energy and cooperativity. All results show that the gas phase clusters have interaction energies that are around 30% of the liquid clusters. Finally, we analyze the absorption electronic spectrum of formaldehyde in liquid water. We specifically analyze the shift of the n-pi* electronic transition. We consider 1, 2, 3 and 18 water molecules solvating the formaldehyde, all explicitaly included in the TD-DFT calculations. Additionally, we make estimates of the London dispersion contribution and C=O stretching effects in the shift of the n-pi* electronic transition of formaldehyde in water.

Neste trabalho foram realizadas simulações computacionais para investigar as propriedades eletrônicas de nanossistemas baseados em nanotubos de carbono e grafeno por meio de cálculos de primeiros princípios. Um dos nanossistemas investigados é formado por um nanotubo de carbono acoplado a eletrodos de nanofios de paládio encapsulados. Foi mostrado que estados provenientes dos eletrodos interagem fortemente com os estados do nanotubo de carbono. Cálculos de transporte eletrônico foram realizados para investigar a potencialidade desse nanossistema em aplicações como transistor de efeito de campo. Foi mostrado que a intensidade da corrente elétrica desse nanossistema pode ser variada com o campo elétrico de gate. Outro trabalho desenvolvido no presente trabalho tem como base um nanossistema formado pelo grafeno depositado nos substratos SiO2 amorfo e h-BN. Foi determinada a energia de adsorção e a quantidade de carga transferida para investigar a influênicas desses substratos na adsorção da molécula de H2 pelo grafeno. Foi mostrado que a energia de adsorção da molécula de H2 adsorivda na interface grafeno/SiO2 amorfo é menor em comparação com o grafeno suspenso ou disposto sobre o substrato h-BN. Além disso, a adsorção do H2 nessa região resulta em uma transferência de carga de uma ordem de grandeza maior em comparação com a adsorção no grafeno suspenso, sendo observado um deslocamento do Cone de Dirac em relação ao nível de Fermi. Esse estudo poderá contribuir para a construção de futuros sensores de H2 à base de grafeno. / In this work, ab initio calculations were performed within DFT framework to analyse electronic properties of Carbon nanotubes and grapheme nano systems. In this work, computer simulations were performed to investigate the electronic properties of nanosystems based on carbon nanotubes and graphene within DFT framework. One of these systems studied is a Carbon nanotube semiconductor coupled to encapsulated leads of Pd nanowires. It has been shown that leads states interact strongly with the carbon nanotube states. Electronic transport calculations were performed to unfold new applications of this system, such as the field effect transistor. We noticed that charge current intensity can be tuned by electrical field. We also described the influence of amorphous SiO2 and h-BN, in H2 energy adsorption and charge transfer, where both materials are used as graphene substrates. It was shown that the latter adsorption energy in the graphene/Si02 is smaller than graphene/h-Bn and the graphene suspended itself. In fact this adsorption results in a charge transference one order greater than in the suspended graphene, which can be seen as a vertical shift of the Dirac Cone. This study may improve the construction of future H2 sensors based on graphene.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:41:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Layla Rosario Barbosa - Parte 1.pdf: 8944574 bytes, checksum: b07d86b3bd865ddac9f267f552fe554f (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram estudados quatro compostos rígidos policíclicos (cage-like) obtidos a partir de um aduto de Diels-Alder proveniente da reação entre a para-benzoquinona e o ciclopentadieno. Analisou-se os espectros de RMN desses compostos através de técnicas unidimensionais (RMN de 1H, RMN de 13C, DEPT-135) e bidimensionais (COSY, HMBC, HSQC e NOESY). Os dados experimentais obtidos a partir da atribuição dos valores de deslocamento químico de RMN de 1H e RMN de 13C e de acoplamento spin-spin (J) foram confrontados com dados teóricos obtidos por meio de cálculos computacionais, os quais foram analisados os valores de desvio médio (MD), desvio padrão (SD) e coeficiente de correlação linear (R) para os adutos endo e exo de cada composto. Estudos sistemáticos foram realizados a fim de avaliar a eficiência do efeito do solvente na etapa de otimização (comparando-se duas Rotinas de cálculo diferentes) e de avaliar qual método GIAO ou CSGT apresentava melhor correlação com os dados experimentais. Além disso foi avaliado, se o modelo B3LYP/cc-pVTZ apresentava bons resultados no cálculo de tensores de blindagem (&#963;) e constantes de acoplamento spin-spin (J). Em todos os estudos os valores de desvio médio, desvio padrão e coeficiente de correlação linear foram melhores para o aduto endo frente ao aduto exo. Grandes diferenças foram observadas nos valores de RMN de 1H do composto 15. Nesse caso, o valor de desvio médio do aduto exo foi cerca de 9 vezes maior que o valor de desvio médio do auto endo. Da mesma forma, o valor de desvio padrão foi cerca de 6 vezes maior para o aduto exo quando comparado ao aduto endo. A partir da correlação entre os dados teóricos e experimentais foi possível fazer uma atribuição inequívoca dos sinais de RMN dos cinco compostos de estudo. Também conclui-se que o modelo utilizado (B3LYP/cc-pVTZ) foi eficiente no cálculo de tensores de blindagem e constante de acoplamento e que os compostos analisados correspondem ao aduto endo. Ao se analisar a eficiência do solvente na etapa de otimização (comparação entre as Rotinas 1 e 2), concluiu-se que a Rotina 2 (que desconsidera o efeito do solvente) se mostrou eficaz em descrever os deslocamentos químicos de RMN de 13C e de RMN de 1H e as constantes de acoplamento JH,H, associada a um menor custo computacional. Comparando-se os dois métodos de cálculo de propriedades de RMN GIAO e CSGT, pode-se concluir que o método CSGT foi eficaz em descrever os deslocamentos químicos de RMN de 13C e de RMN de 1H, associado a um melhor custo benefício / This study analyzed four cage-like rigid polycyclic compounds obtained from a Diels-Alder adduct deriving from the reaction between para-benzoquinone and cyclopentadiene. The NMR spectra of these compounds were analyzed employing unidimensional techniques (1H NMR, 13C NMR, DEPT-135) and bidimensional (COSY, HMBC, HSQC and NOESY). The experimental data obtained from the attribution of chemical displacement values of 1H NMR and 13C NMR and spin-spin coupling (J) were compared with theoretical data obtained through computational calculations, which analyzed the standard mean deviation (MD), standard deviation (SD) and linear correlation coefficient (R) for the endo and exo adducts of each compound. Systematic studies were carried out in order to validate de efficiency of the solvent effect during the optimization stage (comparing two different calculation routines) and to evaluate which method GIAO or CSGT showed better correlation with the experimental data. Also, the study evaluated if model B3LYP/cc-pVTZ showed good results during the shielding tensor (&#963;) calculation and spin-spin coupling (J) constant calculation. In all the experiments, the mean deviation, standard deviation, and linear correlation coefficient values were better for the endo adduct compared to the exo adduct. Large differences were observed for the 1H NMR values of compound 15. In this case, the mean deviation value of exo adduct was about 9 times bigger than the mean deviation of the endo adduct. Likewise, the standard deviation value was 6 times bigger for the exo adduct compared to endo. Based on the correlation between theoretical and experimental data, it was possible to unmistakably attribute the NMR signals of the study compounds. We can also conclude that the model used (B3LYP/cc-pVTZ) was efficient to calculate the shielding tensors and coupling constant, and that the compounds analyzed correspond to the endo adduct. When analyzing the solvent efficiency during the optimization stage (comparing Routines 1 and 2), we concluded that Routine 2 (which disregards solvent effect) showed to be effective to describe the chemical displacements of 13C NMR and 1H NMR and the coupling constants JH,H, which are associated to lower computational costs. If both methods for NMR property calculation are compared, we can conclude that CSGT was effective to describe the chemical displacements of 13C NMR and 1H NMR, which are associated to higher cost-effectiveness

Orientadores: Roberto Rittner Neto, Rogério Custodio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ducati_LucasColucci_D.pdf: 3255811 bytes, checksum: 27c6109cd34321e5c9ae4c505fbdc255 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A avaliação de funcionais de densidade no cálculo de constante de acoplamento spi-spin, mostrou que o funcional híbrido meio a meio BHandH apresenta precisão similar aos métodos ab initio, como SOPPA(CCSD) e LR-CCSD. A variação E nos funcionais testados melhorou a precisão das constantes de acoplamento spin-spin para a maioria dos casos, sendo que a inclusão de 50% de E no funcional B98 levou aos valores mais precisos. A otimização da função de base Huz-IIIsu3-J para o P em relação à constante de acoplamento, energia e vetor campo elétrico nos núcleos, apresentou a mesma precisão em relação à base original para todos os tipos de acoplamento JPH, JPC e JPP avaliados. Entretanto, a precisão da nova base de P se mostrou superior para os acoplamentos JPC e principalmente para JPP. Os métodos G3 e G3CEP usados para determinar as barreiras de rotação de algumas moléculas simples (H2O2, H2S2, N2H4, H3COH, H3CNH2 e C2H6) apresentaram desvios menores que 0,53 kcal mol e 0,86 kcal mol, com respeito aos dados experimentais e que são similares ao desvios obtidos em níveis teóricos como CCSD(T)/aug-cc-pVTZ. As componentes G3 e G3CEP mostraram que a energia MP4/6-31G(d) ou MP4/CEP- 31G(d) é refinada de acordo com a sequência: DEG3Large > DE2df,p > DE+ > DEQCI. Contudo, a energia relativa para as moléculas com pares de elétrons não ligantes nos dois átomos da ligação que sofre rotação, e que apresentam altas barreiras de rotação é sensível às contribuições das funções de polarização e difusas. Moléculas com apenas um par de elétrons não ligante ou pares de ligação nos átomos da ligação que sofre rotação, e que apresentam barreiras pequenas, além de sensíveis às componentes DE2df,p e DE+, também dependem da melhoria de base através da correção DEG3Large / Abstract: The hybrid functional ¿half and half¿ BHandH showed similar accuracy with SOPPA (CCSD) and LR-CCSD ab initio methods on the evaluation of density functionals in spin-spin coupling constants calculations. The variation of E in the studied density functions increased the accuracy of spin-spin coupling constants calculations in most cases, where the 50% value for E in B98 functional led to the most accurate values. The optimization of Huz-IIIsu3-J basis function for P with respect to the spin-spin coupling constants, energy and electric field vector on the nuclei showed the same quality in relation to the original basis set for all tested JPH, JPC and JPP spin-spin coupling constants. However, the new basis set presented the best accuracy for JPC and JPP. The internal rotational barrier of some simple molecules (H2O2, H2S2, N2H4, H3COH, H3CNH2 e C2H6) calculated using G3 and G3CEP methods showed deviations smaller than 0.53 kcal mol and 0.86 kcal mol with respect to experimental data and similar quality in relation to CCSD(T)/aug-cc-pVTZ level of theory. The G3 and G3CEP energy components showed that MP4/6-31G(d) or MP4/CEP-31G(d) energy is refined following the sequence: DEG3Large > DE2df,p > DE+ > DEQCI. The relative energy is sensitive to the diffuse and the polarization functions for molecules which contain lone pairs in the atoms of the rotating bond and show a higher rotation barrier. Molecules presenting just one lone pair or bond pair and showing low rotation barriers depend also on an improvement of basis set by the DEG3Large correction as well as DE2df,p and DE+ corrections / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Marco Aurelio Cremasco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T19:17:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Starquit_AxelNicolasVincentReneDesire_M.pdf: 14668743 bytes, checksum: 4db90a43a39b4d77f2e635582b6323b4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O Brasil é dono de inigualável diversidade biológica, da qual é possível encontrar fármacos de altos valores agregados.A obtenção desses produtos atravessa diversas etapas, desde a identificação de um determinado principio ativo, até a sua recuperação e posterior purificação. São nessas etapas finais que se podem utilizar sistemas de separação baseados na adsorção e, em particular, a técnica cromatográfica de leito móvel simulado (LMS). Na descrição do LMS, é freqüente recorrer à sua modelagem e simulação. Por outro lado, ao se tratar de modelagens rigorosas, estas levam a problemas matemáticos de equações diferenciais parciais acopladas. Tendo em vista a complexidade de tais modelos, resoluções numéricas são necessárias, sendo que o método das colocações ortogonais é o que se encontra com freqüência na literatura para a simulação do LMS. O objetivo desta Dissertação, portanto, é o de desenvolver um método numérico alternativo destinado à resolução do modelo matemático que descreve o fenômeno e a operação do LMS, utilizando-se quatro zonas de separação, cada qual formada por leitos fixos, em sistemas descritos por isotermas lineares. O método matemático proposto é hibrido, comportando parte analítica para o balanço de massa da fase estacionária, a qual é relacionada através do teorema de Duhamel ao balanço de massa da fase móvel que, por sua vez, é resolvido numericamente. O aplicativo computacional desenvolvido foi avaliado por comparação com resultados experimentais advindos da literatura para mistura binária dos aminoácidos fenilalaninae tirosina; para mistura temária desses aminoácidos mais o triptofano e para uma mistura multicomponentes contendo o Pac1itaxel, conhecido como Taxol@, um poderoso agente cancerígeno. Os resultados obtidos demonstraram desempenho satisfatório de método proposto. Além do leito móvel simulado, o aplicativo pode ser avaliado para outros sistemas cromatográficos: curvas de ruptura ("breakthrough") que descrevem a cinética de adsorção em batelada utilizando leito fixo; respostas de pulsos cromatográficos em leito fixo, o que leva às curvas de eluição do pulso. A presente Dissertação de Mestrado foi desenvolvida no Laboratório de Processos em Meios Porosos (LPMP), do Departamento de Termotluidodinâmica (DTF), da Faculdade de Engenharia Química (FEQ),na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) / Abstract: In Brazil, the biodiversity is huge so this country may become one of the greatest bioproducts producers worldwide. When extracted fiom their natural source, those bioproducts are generally obtained in a mixture containing many other compounds, such that, in order to obtain a commercialproduct, the mixture must go through separation and purification processes. In the field of bioprocucts separation, the simulated moving bed process (SMB) has gained much attention since the beginning of the 90th. In modem engineering, modeling and simulating processes has become very common, from the beginning of a new project to the process control in the existing production plants. For simulated moving bed, when rigorous models are used, the model takes the form of a system of coupled partials differentials equations, so that numerical resolutions of the mathematicalproblem are needed. For simulatedmoving bed (SMB) the numerical method of orthogonal collocations is the one most frequently encountered in the literature. This Dissertation presents an altemative numerical method for the simulated moving bed when isotherm can be considered linear. The method proposed, composed of both analytical and numerical schemes which are correlated through Duhamel's theorem, is hybrid. Most of the mass transfer parameters necessary for simulationsare estimated by the use of correlations from literature. Simulation's results for the separation of pharmaceutical's products, using the proposed numerical method, are obtained and compared with experimentalresults fiom literature. Those comparisons demonstrate the validity of the proposed numerical method, showing that it does not induces significant numerical errors, so that one canhave confidence in the results from those simulations.Investigations were also ~ade in order to analyze the influence some of the 5MB operating parameters on the overall equipment' s performances / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:31:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01368.pdf: 3640499 bytes, checksum: ccba7944ce0eb5025a31bde960ef457a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tanto em Medicina Nuclear como em outras aplicações científicas as ferramentas para cálculos dosimétricos são de suma importância para atender os princípios básicos de proteção radiológica. Este trabalho desenvolve o manequim matemático da mulher brasileira, para ser usado como base em cálculos das Frações Absorvidas Específicas (FAEs) nos órgãos do corpo e no esqueleto, em virtude dos objetivos com relação à diagnose ou à terapia em Medicina Nuclear. O manequim ora desenvolvido é similar, na forma, ao manequim de Snyder tornando-o mais realístico para as condições antropomórficas da mulher brasileira. Para isso, utilizou-se o formalismo do método Monte Carlo, através do código computacional ALGAM-97®. Como contribuição aos objetivos deste trabalho, foi desenvolvido e implementado o sistema computacional cFAE – consulta Fração Absorvida Específica, que se torna mais versátil para a consulta do usuário pesquisador. A interface de diálogo com o operador foi projetada seguindo a atual tendência de utilização de uma linguagem orientada para o evento. Essa interface permite que o usuário navegue através dos manequins referência, escolha o órgão fonte, a energia desejada e receba as respostas num diálogo eficiente e intuitivo. O sistema fornece, além dos dados referentes à mulher brasileira, também aqueles referentes ao modelo de Snyder e ao modelo do homem brasileiro. O sistema possibilita não apenas introduzir os dados individuais para as FAEs dos três manequins, mas também a comparação entre eles. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP