Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-04T18:30:45Z No. of bitstreams: 1 filipebarradealmeida.pdf: 7947999 bytes, checksum: dc362590639be1c4acb93cdcf62990c9 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T13:33:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 filipebarradealmeida.pdf: 7947999 bytes, checksum: dc362590639be1c4acb93cdcf62990c9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T13:33:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 filipebarradealmeida.pdf: 7947999 bytes, checksum: dc362590639be1c4acb93cdcf62990c9 (MD5) Previous issue date: 2016-07-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta a síntese e estudo de polímeros de coordenação para adsorção de gases. Especificamente, os compostos apresentados foram sintetizados pela combinação do ligante INH com um dos ligantes H2BDC, H3BTC e H4BTC coordenados aos íons Co2+, Zn2+ e Mn2+, sendo um total de sete compostos. Os compostos Zn-H2BDC e Mn-H2BDC formaram-se como complexos moleculares simples pelos ligantes INH e H2BDC coordenados aos íons Zn2+ e Mn2+, sendo caracterizados pelas técnicas de espectroscopia na região do infravermelho e espalhamento Raman, pela análise elementar (CHN), análise termogravimétrica (TGA e DrTGA) e por difração de raios X por monocristal. Os mesmos apresentaram várias interações intermoleculares diferenciadas e uma rica química supramolecular. Além desses compostos citados, todos os outros cinco compostos se formaram como polímeros de coordenação. Os compostos Co-H2BDC, Zn-H3BTC e Co-H3BTC apresentaram-se como polímeros de coordenação com possibilidade de serem usados em adsorção de gases. O composto Co-H2BDC foi formado pelos ligantes INH e H2BDC com o íon Co2+ e se formou como um polímero de coordenação 2D policatenado, já o composto Zn-H3BTC foi formado pelos ligantes INH e H3BTC e o íon Zn2+ e se formou como um polímero de coordenação 1D. Ambos os compostos foram caracterizados por técnicas usuais de espectroscopia tais como espectroscopia na região do infravermelho e espalhamento Raman, análise elementar (CHN), difração de raios X por monocristais e por policristais, este último com variação de temperatura; cálculos teórico-computacionais e testes de adsorção gasosa pela metodologia B. E. T.. O composto Co-H2BDC apresentou possíveis poros em relação ao eixo cristalográfico c, mas os mesmos não possuíram tamanho suficiente para estabilizar moléculas de gás N2 adsorvido. Além disso, os cálculos teórico-computacionais comprovaram a maior estabilização da estrutura dopada com Li+ e a magnetização da mesma. Para o composto Zn-H3BTC, foi verificado que a estrutura do mesmo não mantem sua cristalinidade com o aumento de temperatura, mas que o mesmo possivelmente não se decompõe na temperatura experimental do teste de adsorção gasosa, sendo que o mesmo apresentou capacidade de adsorção de gases caracteristicamente em multicamadas. O composto CoH3BTC foi formado pelos ligantes INH e H3BTC coordenados ao íon Co2+, formando um polímero de coordenação 2D que se empilham de forma invertida e em pares, formando uma estrutura lamelar com potenciais vazios nas lamelas. Este composto foi caracterizado por técnicas espectroscópicas, análise elementar (CHN), análise termogravimétrica (TGA e DrTGA) e difração de raios X por monocristais. Os compostos Co-H4BTC e Zn-H4BTC formaram-se como polímeros de coordenação 3D e 1D, composto pelos ligantes INH e H4BTC coordenados aos íons Co2+ e Zn2+, respectivamente. Ambos os composto foram caracterizados por técnicas usuais de espectroscopia como IV e espalhamento Raman, análise elementar (CHN) e difração de raios X por monocristais. / This work shows the synthesis and study of gas adsorption of coordination polymers. The compounds were synthetized by the combination of the ligand INH with one of the ligands H2BDC, H3BTC and H4BTC coordinated to Co2+, Zn2+ and Mn2+ ions, being seven compounds overall. The compounds Zn-H2BDC and Mn-H2BDC were formed as molecular complexes by the ligands INH and H2BDC coordinated to Zn2+ and Mn2+ ions, being characterized by spectroscopy techniques such as IR and Raman, elemental analysis (CHN), thermogravimetric analysis (TGA and DrTGA) and by single crystal X ray diffraction. The compounds showed several intermolecular interactions and a rich supramolecular chemistry. Besides the mentioned compounds, five other compounds were formed as coordination polymers. The compounds CoH2BDC, Zn-H3BTC and Co-H3BTC formed as coordination polymers with the possibility to be used in the gas adsorption. The compound Co-H2BDC was formed by the ligands INH and H2BDC with Co2+ ion forming a 2D polycatenated coordination polymer and the compound Zn-H3BTC was formed by the ligands INH and H3BTC with Zn2+ forming a 1D coordination polymer. Both compounds were characterized by spectroscopy techniques as IR and Raman, elemental analysis (CHN), by single crystal X ray diffraction and by polycrystals X ray diffraction, this last one applying temperature variation, by theoretical calculation using computational models and by B. E. T. gas adsorption methodology. It was verified that in the compound Co-H2BDC was formed pores in the axis c direction, but the pores does not have enough size to stabilize N2 gas molecule inside it. Additionally, in the theoretical calculations was confirmed the higher stability of Li-doped structure than the non Li-doped structure and further its magnetization. In the compound Zn-H3BTC was verified that its structure did not keep the crystallinity with increasing in temperature, but it did not decomposes in the experimental temperature to gas adsorption experiment. This compound showed gas adsorption properties in multilayers. The compound Co-H3BTC was formed by the ligands INH and H3BTC coordinated to the Co2+ forming a 2D coordination polymer that piles up in reverse way and in pairs. This configuration formed a lamellar structure and it was characterized by spectroscopy techniques as IR and Raman, elemental analysis (CHN), thermogravimetric analysis (TGA and DrTGA) and by X ray diffraction by single crystal. The compounds Co-H4BTC and Zn-H4BTC showed as 3D and 1D coordination polymers composed by INH and H4BTC ligands coordinated to the Co2+ and Zn2+ ions respectively. Both compounds were characterized by spectroscopy techniques such as IR and Raman, elemental analysis (CHN), by single crystal X ray diffraction.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-20T18:09:16Z No. of bitstreams: 1 stephanebandeirapedrodefarias.pdf: 4932119 bytes, checksum: eb701a000af1e9eb174352777a07aab2 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T13:09:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 stephanebandeirapedrodefarias.pdf: 4932119 bytes, checksum: eb701a000af1e9eb174352777a07aab2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:09:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 stephanebandeirapedrodefarias.pdf: 4932119 bytes, checksum: eb701a000af1e9eb174352777a07aab2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) são também conhecidos como argilas aniônicas, devido à possibilidade de intercalação de espécies aniônicas no espaço interlamelar. Essa nomenclatura se refere às características estruturais, onde se destaca a presença de dois tipos de cátions metálicos na lamela destes compostos. Encontra-se, na literatura, outro termo bastante utilizado para designar esses materiais, compostos do tipo hidrotalcita. Apresentam formula geral MII1-xMIIIx(OH)2(Am-)x/m.nH2O, que pertencem a família de HDL. Muitos HDL envolvendo misturas de diferentes cátions divalente podem ser preparados e são chamados de Hidróxidos Lamelares Ternários (HLT) ou Quaternários, dependendo da quantidade de cátions na lamela. Sintetizou-se hidrotalcitas por diversos métodos de síntese obtendo diferentes graus de cristalinidade. Os resultados mostraram que, apesar de simples, a síntese feita sem controle de pH produz compostos pouco cristalinos. No entanto, usando um tratamento hidrotérmico posterior é possível aumentar a cristalinidade destes compostos. Foi possível ainda sintetizar hidróxidos triplos lamelares, substituindo parte do magnésio por metais da primeira série de transição, a partir da hidrólise de uréia. A formação do HLT é favorecida quando a taxa de substituição do metal M2+ é baixa, até no máximo 50%. A difração de raios X possibilita uma boa caracterização desses materiais. Dados de alta qualidade foram obtidos a partir de uma fonte de radiação síncrotron, no LNLS (Laboratório Nacional de Luz Sincrotron), e com eles utilizou-se o método de Rietveld para tratamento dos dados de difração de raios X e fazer o estudo da decomposição térmica dos hidróxidos ternários lamelares. Este técnica se mostra extremamente eficiente e confiável para análise qualitativa e quantitativa de fases cristalinas. / The layered double hydroxides (LDH) are also known as anionic clays, due to the possibility of intercalation of anionic species in the interlayer space. This nomenclature refers to the structural characteristics, which presents two types of metallic cations in the lamella of these compounds. Another term commonly used to designate these materials is hydrotalcitelike compounds. They present general formula MII1-xMIIIx(OH)2(Am-)x/m.nH2O, belonging to LDH family. Many LDH involving mixtures of different divalent cations can be prepared and are called Ternary Layered Hydroxides (TLH) or Quaternary, depending on the amount of cations in the lamella. It was synthesized hydrotalcites by several synthesis methods with different crystallinity degrees. The results showed that, although simple, the synthesis performed without pH control produces poorly crystalline compound. However, using a hydrothermal treatment can further increase the crystallinity of these compounds. It was possible to synthesize triple layered hydroxides by replacing part of the magnesium by the first series of transition metal, with the urea synthesis hydrolysis. The formation of the HLT is favored when the rate of replacement of the metal M2 + is low, up to a maximum of 50%. The X-ray diffraction provides a better characterization of these materials. Highquality data were obtained from a synchrotron radiation source at LNLS (National Laboratory of Synchrotron Light), and use the Rietveld Method for data treatment of X-ray diffraction and observe the thermal decomposition of hydroxides triple layered. This technique shows an extremely efficient and reliable technique for qualitative and quantitative analysis of crystalline phases.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work describes the synthesis and characterization of new tellurium and organiltellurium (IV) halides, whereas the halogens chlorine and bromine were used. Despite being less stable than the analogous iodine, these halides were successfully stabilized by bulky groups and secondary bonds. The structural characterization in the solid state was carried out by X-ray diffractometry, which showed the presence of inter and intramolecular bonds. / Este trabalho descreve a síntese e a caracterização de novos haletos de telúrio e organiltelúrio (IV), sendo os halogênios usados cloro e bromo. Apesar de serem menos estáveis que os análogos de iodo, estes haletos foram estabilizados através de grupamentos volumosos e de ligações secundárias. A caracterização estrutural no estado sólido foi feita por difração de raios-X em monocristal, o que mostrou a presença de ligações inter e intramoleculares.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents a study related to the halogenation of diarylditellurides (RTe)2 in order to obtain tellurium and aryltellurenyl halides with unusual or mixed oxidation states. Although regarded as essentially unstable, the aryltellurenyl monohalides (RTeX) were generated in situ and captured from the reaction milieu in many ways, forming stable adducts or intermediates for the synthesis of new tellurium derivatives. Overall, the twenty-one compounds presented in this paper can be summarized into five distinct classes: {(Q+)n[RTeI2]−(I3)− n-1}; {(RTeI3)(RTeI)n, n = 1,2}; {R2Te-Te(I)R}; {RTe Te(X2)R, X = Cl, Br and I} and {(Q+)2[Te2I10]2−}. The determining factor for the formation of the first four classes is the nature of the organic group (R) of the starting ditelluride. However, all of these compounds are subjected to decomposition, inasmuch the bond C Te has the lowest energy among the carbon chalcogen bonds, and this feature also contributes to the formation of the fifth class, the tellurium halides {(Q+)2[Te2I10]2−}. Structurally, these compounds were characterized by single crystal x-ray diffraction, which showed the presence of intra- or intermolecular secondary bonds Te···Te, Te···O, Te···X, X···X (X = halogen), interactions Te···p aryl, beyond hydrogen bonds N H···X, responsible for the organization of supramolecular assemblies in the solid state. / Este trabalho apresenta um estudo relacionado à halogenação de diarilditeluretos (RTe)2 com o propósito de obter haletos de telúrio e ariltelurenila com estados de oxidação incomuns ou mistos. Apesar de considerados essencialmente instáveis, os mono-haletos de ariltelurenila (RTeX) foram gerados in situ e capturados do meio reacional de diversas maneiras, formando desde adutos estáveis até intermediários para a síntese de novos derivados de telúrio. De maneira geral, os 21 compostos apresentados neste trabalho podem ser resumidos em cinco classes distintas: {(Q+)n[RTeI2]−(I3)− n-1}; {(RTeI3)(RTeI)n, n = 1,2}; {R2Te Te(I)R}, {RTe Te(X2)R, X = Cl, Br e I} e {(Q+)2[Te2I10]2−}. O fator determinante para a formação das quatro primeiras classes é a natureza do grupamento orgânico (R) do ditelureto de partida. Entretanto, todas estão sujeitas a reações de decomposição, visto que a ligação C Te possui a menor energia dentre as ligações carbono calcogênio, o que leva à formação da quinta classe, os haletos de telúrio {(Q+)2[Te2I10]2−}. Estruturalmente esses compostos foram caracterizados por difração de raios X em monocristal, o que demonstrou a presença de ligações secundárias intra- ou intermoleculares Te···Te, Te···O, Te···X, X···X (X = halogênio), interações Te···areno-p, além de ligações de hidrogênio N H···X, responsáveis pela organização das estruturas supramoleculares no estado sólido.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work the synthesis and a detailed crystallochemical study of a series of complexes salts of Te(IV), with general formula [R3Te][PhTeX4] and [R3Te]2[TeX6], in which Te(IV) atoms appears in both cationic and anionic species, are presented. (R= phenyl or methyl, and X = Cl, Br or I). Diphenylditelluride (PhTe)2 was adopted as starting material for the preparation of phenyltellurium(IV) trihalides (PhTeX3) and also for the obtaintion of dimethylphenyltellurium(IV) derivatives ([PhMe2Te]X). The triphenyltelluronium derivatives were obtained from the direct reaction between benzene, TeCl4 and AlCl3, producing [Ph3Te]Cl, that is converted to the bromide and iodide analogues by ion exchange with the proper silver halide. The complexes [PhMe2Te][PhTeCl4] (1), [PhMe2Te][PhTeBr4] (2), [PhMe2Te][PhTeI4] (3), [Ph3Te][PhTeCl4] (4), [Ph3Te][PhTeBr4] (5) and [Ph3Te][PhTeI4] (6) were obtained from the mixture of methanolic solutions of the phenyltellurium(IV) trihalides with the proper triorganyltelluronium halide. The complexes [PhMe2Te]2[TeCl6] (7), [PhMe2Te]2[TeBr6] (8), and [Ph3Te]2[TeBr6] (9) were obtained from the solution of the tellurium(IV) tetrahalide in the proper halohidric acid followed by the addition of the respective triorganyltelluronium halide. Monocrystalls were obtained from acetonitrile. The complexes synthesized show secondary bonds between tellurium and halogen atoms, and these interactions are responsible for the different structural arrangement of each compound. The degree of extension of the Te...X secondary bonds is controlled by nature of the halogen bonded to tellurium and by the volume of the cation. / Este trabalho apresenta a síntese e o estudo cristaloquímico detalhado de uma série de sais complexos de telúrio(IV), de fórmulas gerais [R3Te][PhTeX4] e [R3Te]2[TeX6], nos quais átomos de telúrio(IV) estão presentes tanto no cátion como no ânion, com R= fenila ou metila, e X = Cl, Br ou I. O ditelureto de difenila, (PhTe)2, foi utilizado como reagente de partida para a obtenção dos trialetos de feniltelúrio(IV) e, também, para a síntese dos sais que contém a espécie monocatiônica de dimetilfeniltelúrio(IV). Os sais derivados do cátion trifeniltelurônio são obtidos através da reação direta de benzeno com TeCl4 e AlCl3, gerando [Ph3Te]Cl, que é convertido em bromo- e iodo- derivados por troca iônica. Os complexos [PhMe2Te][PhTeCl4] (1), [PhMe2Te][PhTeBr4] (2), [PhMe2Te][PhTeI4] (3), [Ph3Te][PhTeCl4] (4), [Ph3Te][PhTeBr4] (5) e [Ph3Te][PhTeI4] (6) são obtidos através da mistura dos trialetos de feniltelúrio(IV) com os respectivos haletos de triorganiltelúrio(IV) em metanol. Os complexos [PhMe2Te]2[TeCl6] (7), [PhMe2Te]2[TeBr6] (8), and [Ph3Te]2[TeBr6] (9) são obtidos pela dissolução do tetra-haleto de telúrio(IV) em meio de ácido haloídrico apropriado, e posterior adição do derivado de telúrio(IV) catiônico na forma sólida. Todos os monocristais utilizados para difração de raios-X foram obtidos por recristalização em acetonitrila. Todos os complexos sintetizados apresentam ligações secundárias entre os átomos de telúrio e halogênio, sendo estas o fator determinante do arranjo estrutural apresentado por cada composto. O grau de ocorrência das ligações secundárias Te...X é controlado pela natureza do átomo de halogênio e pelo volume do cátion.

O câncer de mama é o tipo de câncer mais frequente entre as mulheres, sendo a mamografia a técnica mais utilizada para sua detecção. No entanto, essa técnica possui algumas limitações, como o baixo contraste, o qual pode ser associado, dentre outros fatores, a radiação espalhada. Apesar desse fato, novas técnicas baseadas na detecção do espalhamento vêm sendo empregadas em um vasto campo de aplicação, como na caracterização de materiais e tecidos biológicos. Há na literatura diversos estudos sobre perfil de espalhamento para a caracterização de tecidos mamários, porém ainda são poucos os estudos sobre imagem por espalhamento de mama e de otimização de contraste. Além disso, essas imagens são realizadas apenas em pequenas amostras de mama. Uma das possibilidades para o estudo de mamas de dimensões reais é a aplicação do método Monte Carlo (MC). Neste trabalho, foi estudado e otimizado um sistema de difração de raios X dispersivo em energia (SDRXDE) para medidas de perfis de espalhamento e um sistema para formação de imagens por espalhamento utilizando estas informações. O SDRXDE foi caracterizado experimentalmente, analiticamente e por simulação Monte Carlo, enquanto que o segundo sistema foi caracterizado analiticamente e por simulação Monte Carlo. Os resultados obtidos mostraram que as principais correções para o SDRXDE foram auto-atenuação, o espectro incidente, eficiência de detecção e múltiplo espalhamento. Outro fator importante que afeta o perfil de espalhamento resultante é a resolução de momento do sistema, o qual depende dos parâmetros geométricos (abertura dos colimadores, distâncias, ângulo de espalhamento e espessura da amostra) e da resolução de energia do detector. Os resultados para o sistema de imagem mostram claramente a capacidade dessas imagens na detecção de um nódulo no interior da mama. A respeito da otimização das condições de irradiação da mama e detecção da radiação espalhada, os resultados alcançados demostram a viabilidade experimental da geração destas imagens num ambiente clínico. / Breast cancer is the most frequent type of cancer among women, being mammography the technique more used for its detection. However, this technique presents some limitations, such as low contrast, which may be associated with scattered radiation. Thus, new scatterinng detection techniques have been employed in different fields such as characterization of biological materials and tissues, such as characterization of scattering profile for breast tissue, although there are still few studies on breast image and contrast optimization. Moreover, the images are originated from small breast samples. In this context, one of the possibilities for the study of actual breast dimensions is the application of the Monte Carlo method. Thus, this work studied optimized an energy X ray diffraction system (EDXRD) for measures of scattering profile and developed a system for imaging using this information. The EDXRD system was studied and optimized by experimentally, analytically and Monte Carlo simulation, while the image system was studied analytically and simulated by Monte Carlo. The results showed that the main corrections for the EDXRD system are self-attenuation, incident spectrum, detection eficiency and multiple scattering. Another important factor that affects scattering profile is the system momentum resolution, which depends on geometric parameters (collimator aperture, distances, scattering angle and sample thickness) and detector energy resolution. The results for the imaging system showed that a nodule could be detected within the breast. Finaly the optimizations of breast radiation conditions and radiation detection showed the viability of generating experimental scattering images in clinical environment.

As propriedades das ligações do complexo com metal de transição Cu(II)-L-alanil-L-valina e do composto orgânico Taurina foram determinadas por difração de raios-X a alta resolução. A análise da densidade de carga foi feita com o modelo multipolar de Hansen-Coppens para o estudo topológico da densidade de carga e determinação de populações dos orbitais d do metal. Radiação síncrotron (0.394 Å) e temperatura de hélio vaporizado foram utilizados na coleta de dados de difração de raios-X do complexo metálico. Para o orbital dx2-y2, a população reduzida é descrita pelas zonas de fuga de carga com eixo de simetria 4 nos mapas de deformação estática da densidade e do Laplaciano. Os valores da densidade de carga e das curvaturas nos pontos críticos localizados nas ligações Cu-N e Cu-O, indicam o caráter não iônico dessas ligações. Foi desenvolvido um algoritmo para obter as orientações preferenciais dos orbitais d de metais de transição da primeira linha coordenados em sítios assimétricos. As cargas atômicas foram determinadas por integração da densidade no esquema de partição de átomos topológicos (basins). O estudo de densidade de carga da Taurina foi realizado com dados coletados no difratômetro KappaCCD, usando radiação K\'alfa\' -Mo à temperatura de N2 vaporizado e dados de nêutrons obtidas na literatura. Propriedades topológicas de \'rô\' (\'VET.r\') foram calculadas do modelo. Os valores dos monopólos são comparados com cargas calculadas pela integração de \'rô\' (\'VET.r\') dentro de basins e determinadas por cálculos ab initio. / The bonding properties of the transition metal complex Cu(I1)-L-alanyl-L-valine and the Taurine compound have been determined by high resolution x-ray diffraction. The charge density analysis is performed using the Hansen-Coppens multipole model for both, the topological study of the electron density p(f) and the orbital population\'s analysis of the transition metal. Short wavelength synchrotron radiation (0.394 \'angstrom\') and vaporized helium temperature were used in the x-ray diffraction data collection of the metal complex. For the dx2-y2 orbital, the half population obtained is shown by the 4-fold depletion region in the static deformation and negative Laplacian maps. Values of the charge density and its curvature in the critica1 points located at the Cu-N and Cu-O bonds show the non-ionic character of these interactions. We have derived an algorithm to perform preferencial orientation search for the first row transition metal d-orbitals in non-symmetric sites. Atomic charge integration was carried out applying topological atoms partitioning (basins). The charge density of Taurine has been studied with data collected with a KappaCCD diffractometer using K\'alfa\'-Mo radiation at vaporized N2 temperature and neutron diffraction data obtained from the literature. Topological properties of \'rô\' (\'VET.r\') were calculated from the fitted model. Atomic charges given by the monopole parameters have been compared with those obtained by integration of the atomic basins and theoretical molecular calculations.

As propriedades no estado sólido de um insumo farmacêutico ativo (IFA) estão diretamente relacionadas com a eficácia terapêutica de um medicamento. Entre todas as propriedades físicas e químicas, que são dependentes doarranjo cristalinodo IFA, destaca-se a solubilidade e a estabilidade, que são as características mais importantes de um fármaco, na medida em que podem alterar a biodisponibilidade. Dentro dessa perspectiva, a engenharia de cristaistem cada vez mais se consolidado como uma estratégia para aperfeiçoar as propriedades no estado sólido de um IFA. Neste trabalho, oito novas formas sólidas cristalinas, entre sais e cocristais, dos fármacos com ação anti-tuberculose etionamida (ETH), etambutol (ETB) e isoniazida (INH), foram preparadas e tiveram suas estruturas cristalinas determinadas por difração de raios X por monocristal. Além disso, todas as modificações cristalinas obtidas foram caracterizadas por difração de raios X por policristais, espectroscopia vibracional no infravermelho e Raman, calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria e microscopia ótica térmica. Por fim, estudos de solubilidade em equilíbrio e de estabilidade em atmosfera úmida também foram realizados. A nova modificação cristalina da ETH, o sal nitrato de ETH, foi planejada visando melhorar a solubilidade aquosa deste IFA (∼0,4 mg mL-1). Este é o primeiro relato de uma estrutura de ETH que cristalizou com quatro independentes pares iônicos (ETH+/NO3-) na unidade assimétrica. A análise do empacotamento cristalino e das interações intermoleculares permitiu estabelecer os atributos estruturais que explicam a menor estabilidade térmica e a elevada solubilidade (cerca de 300 vezes maior) deste sal, em comparação com a forma neutra da ETH. A preparação dos novos sais de ETB foi feito considerando o cárater básico da molécula, o que permitiu a obtenção de três novos sais a partir da reação do ETB com os ácidos oxalico, maleico e tereftálico. O desenho dessas formas sólidas teve como principal objetivo minimizar os efeitos da elevada higroscopicidade do ETB, que é tão prejudicial para formulações farmacêuticas. Este objetivo foi alcançado, uma vez que o sal oxalato de ETB, reportado neste trabalho, mostrou ser não-higroscópico. Por fim, quatro novos cocristais da INH, sendo dois cocristais polimórficos, foram preparados por meio de reações estequiométricas deste IFA com ácidos carboxílicos aromáticos derivados do ácido benzóico. O desenho dessas novas modificações cristalinas teve como intuito principal explorar a diversidade de síntons supramoleculares formados entre a INH e moléculas contendo o grupo COOH. A análise dos empacotamentos cristalinos das formas I e II do cocristal INH-PABA, mostrou que este é um típico caso de polimorfismo orientacional. Portanto, os resultados desta dissertação trazem importantes contribuições científicas para a diversidade de formas sólidas, apresentando revelância para o setor farmacêutico no que se refere ao desenvolvimento de novas formulações contendo fármacos anti-tuberculose. / Solid state properties of an active pharmaceutical ingredients (API) are directly related to drug performance. Among all physical and chemical properties dependent on the crystal arrangement of a drug, stability and solubility are the main ones that alter its bioavailability. In this sense, crystal engineering is a strategy to improve solid state properties of drugs. In this work, eigth new multicomponent solid forms (salts and cocrystals) of the tuberculostatic drugs ethionamide (ETH), ethambutol (ETB) and isoniazid (INH) were prepared and their crystal structures were elucidated by single crystal X-ray diffraction. In addition, the crystal modifications were also characterized by powder X-ray diffraction, infrared and Raman vibrational spectroscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetry and Hot-stage microscopy. Finally, equilibrium solubility studies and stability experiments in humid atmosphere were also performed. The new supramolecular modification of ETH, ethionamide nitrate salt, was designed in order to improve the aqueous solubility of the API (∼0.4 mg ml-1). This salt is the first ETH structure that has been crystallized with four independent ionic pairs (ETH+/NO3-) in the asymmetric unit. The analysis of crystal packing and intermolecular interactions allowed to establish the structural attributes that explain the lower thermal stability and high solubility (about 300 times higher) of this salt compared to the neutral ETH form. Due its high hygroscopicity, ETB is known for catalyzing the degradation of isoniazid and rifampicinin pharmaceutical formulations. In order to avoid or even minimize these mutual drug-drug interactions, in this work we have focused on the development of less hygroscopic multicomponent solid forms of ETB. The preparation of the new ETB crystal modifications was carried out considering the pKa values of the molecule, which allowed the design of three new salts (namely oxalate, maleate and terephthalate). These salts were obtained from the reaction of ETB with the carboxylic acids: oxalic, maleic and terephthalic. The hygroscopic nature of these salts was evaluated and all of them were found to be hygroscopic, with exception of ETB oxalate. Finally, four novel INH cocrystals, being two polymorphic forms, with aromatic carboxylic acids derivatives were rationally prepared. The design of these crystal forms aimed to explore the diversity of supramolecular synthons formed between INH and molecules containing COOH. The crystal packing analysis of the INH-PABA cocrystals (polymorphs I and II), showed that this is a typical case of orientational polymorphism. Therefore, the scientific contributions of this work show the diversity of the solid forms and define candidates to new anti-tuberculosis API\'s solid formulations.

A otimização de combustíveis nucleares para uso em reatores a água pressurizada pode ser obtida pelo aumento da taxa de queima do combustível. Para isso, no entanto, é necessário levar em conta o aumento na reatividade inicial no reator, causada pelo maior enriquecimento do combustível. Esse problema, por sua vez, pode ser contornado por meio da introdução dos chamados venenos queimáveis diretamente nas pastilhas combustível de UO2. Alguns elementos do grupo das terras-raras possuem propriedades físicas e químicas que os tornam apropriados para esse uso dentro de reatores. Para caracterizar a microestrutura do combustível UO2 utilizado em reatores a água pressurizada dopado de érbio, pastilhas de UO2-Er2O3 foram preparadas, com teor de Er2O3 variando de 1,0 a 9,8 wt%, e analisadas por difração de raios X (DRX) para determinar se houve a formação de solução sólida pelo composto e determinar a variação do parâmetro de rede da solução em função da concentração de érbia. Apesar da análise por DRX ter mostrado que todo o érbio se incorporou à rede de UO2, ela também evidenciou a emergência de uma segunda fase, de estrutura do tipo fluorita, e cuja fração mássica aumenta em função do teor de érbia, enquanto seu parâmetro de rede diminui. Esses resultados são compatíveis com o fenômeno de segregação de defeitos, que consiste na formação de microdomínios segregados da rede principal nos quais há uma concentração maior dos defeitos i.e. são regiões mais ricas em érbio. Assim, a análise por DRX mostrou que houve formação de solução sólida de (U,Er)O2, mas que são necessários ajustes nos parâmetros de sinterização para que seja obtida uma solução monofásica. / Optimization of nuclear fuel for use in pressurized water reactors can be achieved by obtaining higher burnups. This, however, requires the excess reactivity caused by increasing the fuels enrichment to be taken into account, which can be done by introducing burnable absorbers into the UO2 fuel pellets themselves. Some of the rare earth elements have thermal and mechanical properties that make them appropriate for use inside the reactor. In order to characterize the microstructure of erbium-doped UO2 fuel, sintered UO2-Er2O3 pellets were prepared, with Er2O3 content ranging from 1.0 to 9.8wt%, and analyzed by X-ray diffraction to determine whether the composite formed solid solutions and, if so, evaluate the lattice parameter as a function of erbia concentration. While XRD analysis showed the Er2O3 completely dissolved in the UO2 powder, it also evidenced the emergence of a second fluorite-type phase, whose phase fraction increases and lattice parameter decreases with increasing erbia concentration. Analysis of the diffraction patterns showed this emerging phase has the same crystalline structure as the host lattice, but with a smaller lattice parameter. These results are compatible with the phenomenon of defect segregation, which consists in the formation of microdomains with a higher concentration of defects i.e. rare-earth richer regions. Thus, XRD analysis showed the formation of (U,Er)O2 solid solution, but such that there are still adjustments in the sintering parameters that need to be made in order to achieve a single-phase solid solution.

Composições cerâmicas de CaxSr1-xTi1-yFeyO3-&delta;, x = 0, 0,5 e 1,0, y = 0 e 0,35, foram preparadas por meio de síntese reativa de CaCO3, SrCO3, TiO2 e Fe2O3 e pela técnica dos precursores poliméricos. Os pós-cerâmicos foram avaliados por meio de análise térmica (termogravimétrica e térmica diferencial), difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Compactos cerâmicos sinterizados foram analisados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de varredura por sonda e espectroscopia de impedância. A força eletromotriz gerada entre duas faces paralelas de amostras cilíndricas foi monitorada na faixa de temperatura 600 - 1100 oC para pressão parcial de oxigênio de ~50 ppm, utilizando-se uma bomba eletroquímica de oxigênio com transdutores de zircônia estabilizada com ítria. Foram refinadas, por meio de análise de Rietveld as estruturas cristalinas determinadas na análise por difração de raios X: perovskita cúbica (x = 0) e perovskita ortorrômbica (x 0). A condutividade elétrica foi analisada por medidas de espectroscopia de impedância na faixa de freqüências 5 Hz-13 MHz da temperatura ambiente até ~200 C. A deconvolução dos diagramas de impedância [-Z\"() x Z\'()] na faixa de temperaturas 300 < T(K) < 500 mostra dois semicírculos atribuídos às contribuições intragranular (grãos) e intergranular (contornos de grão) à resistividade elétrica. Os compactos sinterizado utilizando pós preparados pela síntese de estado sólido apresentam valores de resistividade intergranular e intragranular maiores que os compactos preparados com pós obtidos pela síntese química. O sinal elétrico (força eletromotriz) gerado sob exposição a oxigênio mostra que esses compostos podem ser utilizados em dispositivos sensores de oxigênio entre 600 e 1100C. Análises topográficas em microscópio de varredura por sonda em superfícies polidas e atacadas termicamente mostram detalhes morfológicos dos grãos, permitindo concluir que compactos sinterizados preparados com pós obtidos pela rota química são menos porosos que os preparados com pós obtidos pela rota convencional de síntese de estado sólido. Estes resultados estão de acordo com os resultados de medidas de espectroscopia de impedância. / CaxSr1-xTi1-yFeyO3-&delta;, x = 0, 0.5 and 1.0, y = 0 and 0.35, ceramic compounds were synthesized by reactive solid state synthesis of CaCO3, SrCO3, TiO2 and Fe2O3, and by the polymeric precursor technique. The ceramic powders were evaluated by thermogravimetry and differential thermal analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Sintered ceramic pellets were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, scanning probe microscopy and impedance spectroscopy. The electromotive force resulting from the exposing the pellets to partial pressure de oxygen in the ~50 ppm in the 600-1100 oC range was monitored using an experimental setup consisting of an oxygen electrochemical pump with yttria-stabilized zirconia transducer and sensor. Rietveld analysis of the X-ray data allowed for determining the crystalline structures: cubic perovskite (y = 0) and orthorhombic perovskite (y 0). The electrical conductivity was determined by the two probe impedance spectroscopy measurements in the 5 Hz-13 MHz frequency range from room temperature to approximately 200 C. The deconvolution of the [-Z\"() x Z\'()] impedance diagrams in the 300 < T(K) < 500 range shows two semicircles due to intragranular (bulk) and intergranular (grain boundary) contributions to the electrical resistivity. Sintered pellets using powders prepared by the ceramic route present higher inter- and intragranular resistivity values than pellets prepared with chemically synthesized powders. The emf signal under exposure oxygen shows that these compounds may be used in oxygen sensing devices in the 600 - 1100 C range. Scanning probe microscopy topographic analysis of the polished and thermally etched surfaces of the pellets gave details of grain morphology, showing that pellets prepared with powders synthesized by the chemical route are less porous than the ones obtained by the ceramic route. These results are in agreement with the impedance spectroscopy results.