Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 04132.pdf: 2205877 bytes, checksum: acad778365e22c1171a5abf7b55b03f2 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho realiza a investigação dos parâmetros hiperfinos, incluindo a sua natureza dinâmica, em compostos ligantes em solução a temperatura ambiente (295 K) e resfriada (77K) através da espectroscopia de Correlação Angular γγ Perturbada (CAP). Para a realização das medidas experimentais, utilizou-se núcleos de prova radioativos de 111In111Cd, 181Hf181Ta e 111mCd111Cd, que decaem através de cascata gama. As amostras foram preparadas diluindo-se soluções com os núcleos radioativos em água, quando se investigou a interação do núcleo de prova com o ligante água; adicionando-se soluções com os núcleos radioativos em solução tampão, quando se investigou a interação do núcleo de prova com os íons ligantes provenientes do próprio tampão (CO32- e HCO31-) e com o OH1-; e adicionando-se soluções com os núcleos radioativos em soluções do ligante ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), este em pH entre 4,0 e 5,0, (que corresponde ao pH da própria solução saturada do EDTA) e em solução tampão de pH entre 9 e 10. Assim foi possível investigar os efeitos gerados por cada um desses métodos de preparação de amostras nas medidas CAP. Finalmente foi feita uma análise comparativa para os vários métodos de inserção dos núcleos de prova na amostra, considerando-se aspectos químicos e nucleares. A inexistência de medidas para esse tipo de amostra, justifica a importância dos resultados obtidos. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2015-04-28T13:41:06Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramon Silva Vilela - 2015.pdf: 4895993 bytes, checksum: e833ccde263d2ba04536e62344957089 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-04-28T13:58:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramon Silva Vilela - 2015.pdf: 4895993 bytes, checksum: e833ccde263d2ba04536e62344957089 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-28T13:58:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramon Silva Vilela - 2015.pdf: 4895993 bytes, checksum: e833ccde263d2ba04536e62344957089 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-04-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work was obtained four new Cu(II) precursors that could be employed as building blocks in the synthesis of new molecular magnets. Using the ligand H2Et2mpyba, was obtained the compounds Na2[Na10Cu2(mpyba)2(Cl)2]·10H2O(2a), {[(CH3)4N]4[Cu2(mpyba)2(H2O)2]•H2O} (2b), {[(CH3)4N]4[K2Na2Cu4(mpyba)4]∙3H2O} (2c). Through the hydrolysis in basic medium of the ligand HEtpmo (2-pirimidil oxamato) was obtained the coordination polymer {[(CH3)4N]2[Cu(C2O4)2]·H2O}n (1a). The crystalline structures was determined by x-ray diffraction, and we could note different structural morphologies as “zig-zag” chains and bidimensional planes (complexes 1a and 2a), metallocycles bounded through potassium atoms (complex 2c) and discrete binuclear unit (complex 2b). The magnetic susceptibilities measurements was carried in the temperature range of 300 – 2 K, and the measures indicates an ferromagnetic coupling between the copper atoms for all the compounds studied, with the values of exchange constant varying between +1,14 and +7,4 cm-1. / Neste trabalho foram obtidos quatro novos precursores de Cu(II) inéditos que podem ser empregados como blocos construtores na síntese de magnetos moleculares. Partindo-se do ligante H2Et2mpyba (meta piridil bis oxamato) obteve-se quatro novos precursores, os complexos Na2[Na4Cu2(mpyba)2(Cl)2]·10H2O (2a), {(CH3)4)][Cu2(mpyba)2(H2O)2]·H2O} (2b), e {[(CH3)4N]4[K2Na2Cu4(mpyba)4]}∙3H2O} (2c). A partir da hidrólise básica do ligante HEtpmo (2-pirimidil oxamato) obteve-se o polímero de coordenação {[(CH3)4N]4[Cu(C2O4)2]·H2O}n (1a). As estruturas cristalinas dos complexos foram determinadas por difração de raios-x de monocristal, e observou-se o desenvolvimento de diferentes morfologias, como cadeias e planos bidimensionais que crescem em “zigue-zague” (complexos 1a e 2a respectivamente), o complexo 2c cristaliza na forma de metalociclos ligados por átomos de potássio e o complexo 2b se apresenta como uma unidade binuclear discreta. Foram realizadas medidas de susceptibilidade magnética em função da temperatura no intervalo de 300 a 2 K para os compostos obtidos, revelando acoplamento ferromagnético entre os átomos de cobre para todos os compostos estudados, com valores de constante de acoplamento J variando entre +1,14 e +7,4 cm-1.

Dentre as espécies químicas metálicas responsáveis pela contaminação do meio aquático, mercúrio e outros compostos mercuriais têm recebido atenção especial devido a sua alta toxicidade. Os ligantes de ocorrência natural formam complexos com íons de Hg2+, influenciando a sua biodisponibilidade. Em meio a esses ligantes, dá-se destaque aos ligantes heterogêneos de ocorrência natural (LHON), tais como substâncias húmicas e argilominerais, por sua elevada capacidade de adsorção/complexação com íons metálicos. Entre as técnicas existentes para a determinação de Hg(II), as voltamétricas, em especial a voltametria de redissolução anódica, ganham destaque devido as características que as tornam mais adequadas para estudos envolvendo interações entre LHON e Hg(II), tais como alta sensibilidade e mínima manipulação da amostra. Uma estratégia para se evitar os problemas causados pela passivação do eletrodo de trabalho por adsorção de matéria orgânica, bem como para se aumentar a robustez da técnica, é a mecanização da análise em sistema de análise por injeção sequencial (SIA). Baseando-se neste contexto, este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um sistema SIA com detecção voltamétrica, especificamente voltametria de onda quadrada (SIA-SWV), para se determinar Hg(II) em estudos de adsorção com ácido húmico, permitindo o procedimento de troca de meio em linha, sem contato do eletrodo com a atmosfera, contornando problemas de reoxidação do Hg pelo O2 atmosférico e a distorção de sinal causada pela saturação dos sítios de adsorção presentes na camada de difusão na etapa de redissolução, tornando as medidas voltamétricas mais reprodutíveis e rápidas. O sistema SIA-SWV desenvolvido tem potencialidade para a realização de medidas da fração de Hg(II) lábil e livre em águas naturais, mostrando-se também adequado para a elaboração de estudos de adsorção envolvendo a presença de ligantes orgânicos devido a ausência de passivação do eletrodo de trabalho e a possibilidade do uso do procedimento de troca de meio. O limite de detecção (0,02 µmol L-1) atende aos limites permitidos pelo CONAMA (0,05 µmol L-1) para o lançamento de efluentes. Isso mostra a potencialidade do sistema SIA-SWV para a realização de determinações de Hg2+ e como um recurso para auxiliar no controle da concentração da espécie em efluentes antes do lançamento em corpos dágua. Dentre os LHONs empregados, o ácido húmico foi o que apresentou maior capacidade de adsorção por Hg(II) (Kf = 295/304 ± 1 µmol1-1/n g-1 L1/n e Qmax = 537 ± 30 µmol g-1. Essas evidências indicam que em corpos de água com presença de MOD, as substâncias húmicas, em especial os grupos carboxílicos nelas presentes, são uns dos principais reguladores da disponibilidade e mobilidade de Hg(II). É demonstrado que a presença de partículas de argilominerais também influencia na capacidade de adsorção (sob as condições de pH 6,0 e força iônica) pelas substâncias húmicas na adsorção por Hg(II). O processo de dessorção de Hg(II) em HCl 0,06 mol L-1 foi mais favorecido para a condição em sistema ternário, com porcentagens de dessorção variando entre 74 e 100% . Foi evidenciado que a diminuição do pH influencia no processo de adsorção/complexação devido a competição entre este processo e a protonação dos sítios de adsorção presentes no ácido húmico. Já com o aumento da força iônica ocorre o aumento da adsorção/complexação por Hg(II), o que sugere a formação de ligações covalentes é que governa o processo de interação entre Hg(II) e ácido húmico. / Among the chemical species responsible for metal contamination of the aquatic environment, mercury and other mercury compounds have received special attention due to its high toxicity. The naturally occurring ligands form complexes with Hg2+ ions, influencing their bioavailability. Through these ligands, there is emphasis on heterogeneous naturally occurring ligands (HNOL), such as humic substances and clay minerals because of its high adsorption capacity/complexation with metal ions. Between the techniques for the determination of Hg(II), anodic stripping voltammetry stands out because of characteristics that make it more suitable for studies involving interactions between HNOL and Hg(II), such as high sensitivity and minimal sample handling. A strategy to avoid problems caused by the passivation of the electrode surface by adsorption of organic matter and to increase robustness of the technique is the mechanization of the analysis system by sequential injection analysis (SIA). The present study aimed at developing a SIA system with voltammetric detection, specifically square wave voltammetry (SIA-SWV), to determine Hg(II) in adsorption studies with humic acid, automating the medium exchange procedures avoiding the contact of the electrode with the atmosphere, overcoming problems of Hg0 reoxidation by atmospheric O2 and signal distortion caused by saturation of adsorption sites present in the diffusion layer in the stripping step, making voltammetric measurements more reproducible and rapid. The proposed SIA-SWV system has the potential to carry out measurements of the labile and free fraction of Hg2+ in natural waters, being also suitable for the development of adsorption studies involving the presence of organic ligands. The limit of detection (0.02 µmol L-1) attends the limits allowed by CONAMA (0.05 µmol L-1) for the discharge of effluents. This shows the potential of the SIA-SWV system to perform determinations of Hg2+ and as an auxiliary technique for monitoring the concentration of the species in wastewater before release into water bodies. Among the studied LHONs, the humic acid showed the highest adsorption capacity for Hg (II) (Kf = 295/304 ± 1 µmol1-1/n g-1 L1/n and Qmax = 537 ± 30 µg mol-1). The results suggest that in waters rich in dissolved organic matter (DOM) carboxylic groups in humic acids are among the major regulators of the availability and mobility of Hg(II). It is also shows that clay particles influences the adsorption capacity (under conditions of pH 6.0 and ionic strength) of the humic substances in the adsorption of Hg(II). The process of desorption of Hg (II) in HCl 0.06 mol L-1 was most favored for the condition in the ternary system, with desorption percentages ranging from 74 to 100%. It was evidenced that the decrease of the pH influences the adsorption/complexation because of the competition between this process and protonation of the adsorption sites present in the humic acid. The increase in ionic strength increases adsorption/complexation by Hg (II), suggesting the formation of covalent bonds is governing this process of interaction between Hg(II) and humic acid.

Nanoclusters de metais de transição (TM) com dimensões de &#126;1,0 nm têm atraído grande interesse em diversas aplicações tecnológicas, como microeletrônica, óptica, dispositivos magnéticos e principalmente como nanocatalisadores. Nesse contexto, a morfologia desses sistemas é um fator fundamental para otimzação de performace nessas aplicações, tendo em vista a relação direta entre as propriedades físico-químicas e a estrutura atômica do nanocluster determinada pelas condições do ambiente (temperatura e moléculas adsorvidas). No entanto, diante das limitações relativas à precisão das técnicas de caracterização experimental disponíveis atualmente, sobretudo em dimensões nanométricas, o uso de cálculos computacionais através de métodos de primeiros princípios (ab initio) e baseados na teoria do funcional da densidade se torna indispensável. Neste trabalho, foram investigados os efeitos de ligantes e temperaturas nas propriedades estruturais, eletrônicas, estabilidade e meta-estabilidade de nanoclusters de TM. (i) Os efeitos de ligantes de (PH3)n e (SH2)n (saturação gradativa em n = 1, 6, 12 e 18) adsorvidos em nanoclusters unários de Pt55 e Au55 com estruturas icosaédricas (ICO), cuboctaédricas (CUB) e desordenadas de core reduzido (DRC) foram estudados a 0K. Em fase gasosa, as estruturas DRC com 7 e 9 átomos na região do core são 5,34 eV (Pt55) e 2,20 eV (Au55) mais estáveis que modelo ICO com simetria Ih com 13 átomos no core. Os resultados mostraram que existe uma forte compressão do core catiônico pela superfície aniônica induzida por interações de Coulomb (core+-superfície-), levando ao colapso e redução de estresse das estruturas simétricas a partir da redução do número de átomos na região do core. No entanto, a estabilidade da estrutura ICO aumenta com o aumento do número de moléculas adsorvidas, de modo que DRC e ICO se tornam energeticamente degeneradas em < 0,5 eV. Além disso, a adição de ligantes na superfície aniônica reduz a transferência de cargas entre as regiões de core+-superfície-, contribuindo para a redução das interações de Coulomb e, consequentemente, aliviando o estresse interno da estrutura ICO. Resultados similares foram obtidos utilizando ligantes de trifenilfosfina (PPh3), nos quais as longas cadeias carbônicas adicionam interações laterais entre os ligantes. (ii) Nanoclusters de binários de PtnCo(55 - n) a 0K mostraram alta estabilidade em todo intervalo de composições, indicando uma correlação direta entre estabilidade e distribuição homogênea de átomos de Pt e Co formando a nanoliga com estrutura ICO. No entanto, sob uma atmosfera saturada de ligantes de CO adsorvidos, a estabilidade da nanoliga diminui (aumenta) para composições com grandes quantidades de Pt (Co). As análises mostraram que sob os efeitos da adsorção as composições permanecem com configuração ICO, exceto para Pt42Co13 (estrutura core@shell do tipo Co@Pt em fase gasosa), onde as moléculas de CO deslocam os átomos de Co para a superfície, e, então, induzindo um processo de amorfização na formação de uma estrutura formada com átomos de Pt ocupando o core. Para investigar os efeitos de temperatura na estabilidade e meta-estabilidade de nanoclusters e clusters de Au utilizando dinâmica molecular de Born-Oppenheimer, foram utilizados nanoclusters de tamanho médio de Au25, Au38 e Au40 em fase gasosa e clusters de Au13 sob diferentes atmosferas saturadas de CO. (iii) Observou-se que em temperaturas de 300, 400, 500 e 600 K os nanoclusters exibem estruturas dinâmicas para as regiões de core-superfície, com core tetraédrico (4 átomos) ou T-bipiramidal (5 átomos) catiônicos fracamente ligados à superfície aniônica flexível. Uma abordagem estatística através de um algoritmo de redução de dimensionalidades para representação no espaço euclideano bidimensional, chamado de sketch-map, foi proposta como uma nova linguagem para analisar a superfície de energia livre (FES) dos sistemas calculada na aproximação de multistate Bennet acceptance-ratio. A FES foi utilizada como uma análise qualitativa das configurações estáveis e meta-estáveis sob os efeitos de temperaturas, indicando as regiões preferenciais do espaço configuracional de cada nanocluster investigado. (iv) Incluindo os efeitos de ligantes e temperaturas em clusters de Au13, foi observado que em altas temperaturas os clusters de Au13 em fase gasosa tendem a configurações mais abertas com menor comprimento de ligação com relação às estruturas tridimensionais. Por outro lado, a saturação do ambiente com ligantes de CO restringem a mobilidade dos átomos nos clusters de Au13, favorecendo a amostragem de estruturas tridimensionais mesmo em temperaturas relativamente altas. A análise de população de cargas mostrou uma alta concentração de elétrons nos átomos de O, de modo que o forte catiônico dos clusters de Au13 leva ao aumento da coordenação atômica, contribuindo para a estabilização das estruturas mais tridimensionais. / Transition metal nanoclusters (TM) with dimensions of &#126;1,0 nm have attracted great interest in various technological applications such as microelectronics, optics, magnetic devices and mainly as nanocatalysts. In this way, the morphology of these systems is a fundamental factor for optimization of performance in these applications, considering the direct relationship between the physicochemical properties and the atomic structure of the nanocluster determined by the ambient conditions (temperature and adsorbed molecules). In this sense, in view of the limitations on the precision of the experimental characterization techniques currently available, especially in nanometric dimensions, the use of computational calculations using first principles methods (ab initio) and based on the density functional theory is indispensable. Thus, in this work, the effects of binders and temperatures on the structural, electronic properties, stability and metastability of TM nanoclusters were investigated. (i) In this way, the (PH3)n and (SH2)n ligands effects with gradual saturation at n = 1, 6, 12 and 18 adsorbed onto nanoclusters Pt55 and Au55 with icosahedral (ICO), cuboctahedron (CUB), and distorted reduced core (DRC) structures were studied at 0K. In the gas phase, the DRC structures with 7 and 9 atoms in the core region are 5,34 eV (Pt55) and 2,20 eV (Au55) more stable than ICO model with symmetry Ih with 13 atoms in core. The results showed that there is a strong compression of the cationic core by the anionic surface induced by interactions of Coulomb (core+-surface-), leading to collapse and stress reduction of the symmetrical structures from the reduction of the number of atoms in the core region. However, the stability of the ICO structure increases with increasing Number of molecules adsorbed, so that DRC and ICO become approximately degenerated in energy in < 0,5 eV. In addition, ligands on the anionic surface reduces the transfer of charges between core+- surface-, contributing to the reduction of interactions of Coulomb and, consequently, alleviating the internal stress of the ICO. Similar result were obtained using triphenylphosphine (PPh3) as large ligands, in which the long carbon chains add side interactions between the ligands. (ii) PtnCo(55 - n) binares nanoclusters at 0K showed a high stability across the range of compositions, indicating a direct correlation between stability and homogeneous distribution of Pt and Co atoms forming the nanoalloys with ICO structure. However, under a saturated atmosphere of adsorbed CO ligands, the stability of the nanoaaloys decreases (increases) to compositions with large amounts of Pt (Co). Analyzes have shown that under the effects of adsorption the compositions remain with ICO configuration, except for Pt42Co13 (Co@Pt as core@shell in gas-phase), where Co molecules displace the Co atoms to the surface, and then inducing an amorphization process for a structure formed with Pt atoms occupying the core. To investigate the temperature effects on the stability and metastability of Au nanoclusters and clusters by using Born-Oppenheimer molecular dynamics, medium size nanoclusters of Au25, Au38, and Au40 were used in gas-phase and clusters of Au13 under different saturated atmospheres of CO. (iii) It has been observed that at temperatures of 300, 400, 500, and 600 K, the nanoclusters exhibit dynamic structures for the core-surface regions with cationic tetrahedral (4 atoms) or T-bipyramidal (5 atoms) cores weakly bound to the flexible anionic surface. A statistical approach using a dimensionality reduction algorithm for two-dimensional Euclidean space representation, called sketch-map, was proposed as a new language to analyze the free energy surface (FES) of the systems calculated on the approximation of multistate Bennet acceptance-ratio. The FES was used as a qualitative analysis of the stable and metastable configurations under the effect of temperature, indicating the preferred regions of the configurational space of each nanocluster investigated. (iv) By including the effects of ligands and temperatures on Au13 clusters, it was observed that at high temperatures the Au13 clusters in gas-phase tend to have more open configurations with less bond length relative to three-dimensional structures. On the other hand, the saturation of the environment with CO ligands restricts the mobility of the atoms in Au13 clusters, favoring the sampling of three-dimensional structures even at temperatures relatively high. The charge population analysis showed a high concentration of electrons in the O atoms, so that the strong cationic character of the Au13 clusters leads to increased atomic coordination, contributing to the stabilization of the more three-dimensional.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-05-08T14:44:31Z No. of bitstreams: 1 lippyfariamarques.pdf: 5076100 bytes, checksum: 2953e513680692299734c5fd00a57c88 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T13:43:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lippyfariamarques.pdf: 5076100 bytes, checksum: 2953e513680692299734c5fd00a57c88 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T13:43:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lippyfariamarques.pdf: 5076100 bytes, checksum: 2953e513680692299734c5fd00a57c88 (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho consistiu na síntese e caracterização de complexos de metais de transição, especialmente os íons metálicos da primeira série de transição, Cu2+, Co2+ e Zn2+, contendo o ânion dicarboxilato 2,6-piridinodicarboxilato bem como os ligantes nitrogenados rígido e flexível: 4,4’-bipiridina (BIPY) e 1,3-bis(4-piridil)propano (BPP). Todos os compostos sintetizados foram caracterizados por análise elementar (CHN), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV) e difração de raios X de monocristal. O capítulo 1 abrange uma breve introdução sobre Polímeros de Coordenação. Adicionalmente, incluiu-se uma apresentação sobre Química Supramolecular seguido de uma apresentação sobre o ligante carboxilato e os ligantes nitrogenados utilizados neste trabalho, destacando a intensa pesquisa na área. No capítulo 2 descreve-se a síntese do sal de sódio derivado do ácido dicarboxílico, bem como dos seis complexos contendo o ligante nitrogenado 1,3-bis(4-piridil)propano e o ligante nitrogenado BIPY. Estes complexos foram formulados como [Cu(2,6-PDC)(2,6-PDCH2)].3H2O (1), [Cu2 (μ-BPP) (2,6-PDC)2(H2O)2]. 2H2O (2), {[Co(H2O)4 (BPP)] [Co(2,6-PDC)2]. H2O}n (3) e (H2BPP) [Zn(2,6-PDC)2].4H2O (4), [ Co2 (μ-BIPY) (2,6-PDC)2(H2O)4]. 2H2O (5) e [Cu2(μ-O2CCH2C4H3S)4(Bipy)]n (6). O capítulo 3 relaciona-se com a caracterização dos complexos contendo o ligante nitrogenado 1,3-bis(4-piridil)propano. Os complexos (2) e (3) tiveram suas estruturas determinadas por difração de raios X de monocristal. O complexo (2) é homobimetálico com dois centros de Cu(II) em geometria pirâmide de base quadrada distorcida conectados através do ligante BPP em ponte. Por outro lado, o composto (3) apresenta uma porção complexa aniônica formada por um centro de Co(II) e dois ânions piridinodicarboxilatos e uma cadeia polimérica catiônica, constituída por íons Co(II) e ligantes BPP em ponte. Em ambos os casos um sistema supramolecular 3-D é gerado através de ligações de hidrogênio. Os dados analíticos e espectroscópicos para o composto (4) sugerem a formação de um complexo formado por duas porções. A porção aniônica é formada por dois ligantes 2,6-piridinodicarboxilatos coordenados de forma tridentada através da coordenação (O-N-O) ao centro de Zn(II) e estabilizando a carga um ligante nitrogenado BPP duplamente protonado. Esse tipo de estrutura é bem suportado por vários exemplos da literatura. O capítulo 4 engloba a caracterização dos complexos contendo o ligante nitrogenado rígido 4,4’-bipiridina (BIPY). Os complexos (5) e (6) tiveram suas estruturas determinadas por difração de raios X de monocristal. No complexo (5) temos a formação de um composto binuclear onde o ligante nitrogenado BIPY atua em ponte entre os sítios metálicos de Co(II) que por sua vez se encontram coordenados de modo tridentado ao ânion 2,6-piridinodicarboxilato e duas moléculas de água culminando em uma geometria octaédrica para o centro metálico. A natureza 3-D é evidenciada através de ligações de hidrogênio do tipo O – H...O. No composto (6) verifica-se que cada centro metálico adota uma geometria pirâmide de base quadrada na qual a base é formada pelos oxigênio do grupos carboxilato e a posição apical ocupada por um átomo de nitrogênio proveniente do ligante BIPY, que atua em ponte entre os sítios de Cu(II), originando uma cadeia polimérica unidimensional. O presente trabalho revela um grande interesse no estudo da Química Supramolecular, abrangendo importantes conteúdos em Química Inorgânica Supramolecular propondo-se diferentes rotas sintéticas para obtenção das estruturas supramoleculares. / This work describes the synthesis and characterization of transition metal complexes, especially the metallic ions from the first row, Cu2+, Co2+ and Zn2+, containing the 2,6-pyridinedicarboxylate anion as well as the rigid and the flexible nitrogen ligands, 4,4’-bipyridine (BIPY) and 1,3-bis(4-pyridil)propane (BPP). All the compounds were characterized by means of elemental analysis (CHN), thermal analysis (TG), infrared spectroscopy (IR) and single crystal X-ray diffraction analysis. Chapter 1 involves a brief introduction about Coordination Polymers. In addition a presentation about Supramolecular Chemistry, carboxylate anions and nitrogen ligands used in this work, is include enphatizing the intensive research in this area. In chapter 2, the synthesis of the sodium salt derived from the dicarboxylic acid, as well as of the six complexes containing the nitrogen ligands 1,3-bis(4-pyridil)propane and 4,4’-bipyridine are described. These complexes were named [Cu(2,6-PDC)(2,6-PDCH2)].3H2O (1), [Cu2 (μ-BPP) (2,6-PDC)2(H2O)2]. 2H2O (2), {[Co(H2O)4 (BPP)] [Co(2,6-PDC)2]. H2O}n (3) e (H2BPP) [Zn(2,6-PDC)2].4H2O (4), [ Co2 (μ-BIPY) (2,6-PDC)2(H2O)4]. 2H2O (5) e [Cu2(μ-O2CCH2C4H3S)4(Bipy)]n (6). Chapter 3 presents the characterization of the complexes containing the nitrogen ligand 1,3-bis(4-pyridil)propane. Complexes (2) and (3) had their structures determined by single crystal X-ray analysis. Complex (2) is homobimetallic were two Cu(II) centers in a distorted square-piramide geometry, connected by a BPP ligand in the bridging mode. On the other hand, compound (3) presents an anionic moiety, formed by a Co(II) center and two pyridinedicarboxylate anions and a cationic polymeric chain, formed by Co(II) ions and bridging BPP ligands. In both cases, a 3-D supramolecular array is generated through hydrogen bondings. The analytical and spectroscopic data for compound (4) suggest the formation of an ionic complex, in which the anionic moiety contains two 2,6-pyridinedicarboxylate anions coordinated to the Zn(II) center in the tridentate (ONO) fashion. The nitrogen ligand BPP is protonated, (H2BPP2+) estabilizing the anionic unit. This type of structure is well supported by several examples from literature. Chapter 4 describes the characterization of the complexes containing the rigid nitrogen ligand 4,4’-bipyridine (BIPY). Complexes (5) and (6) have had their structures determined by single crystal X-ray diffraction analysis. Complex (5) is homobinuclear in which the nitrogen ligand BIPY bridges two Co(II) sites that are also coordinated by 2,6-pyridinedicarboxylate anion in the tridentate mode as well as by two water molecules, in an distorted octahedral geometry. The 3-D supramolecular nature of the system is achievied through O – H…O hydrogen bondings. In compound (6) it can be noticed that each metal center adopts the distorted square-pyramide geometry in which the base is formed by the oxygen atoms from the carboxylate groups and the apical positions is occupied by nitrogen atom from BIPY ligand. The BIPY ligands bridge the Cu(II) sites, generating a one-dimensional polymeric chain. This work shows a great interest in the study of Supramolecular Chemistry, covering important content in Supramolecular Inorganic Chemistry proposing different synthetic routes to obtain of the supramolecular structures.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-20T17:15:51Z No. of bitstreams: 1 naiarapereirabotezine.pdf: 4275081 bytes, checksum: db17d010836f44e175df05ecc2e70c3b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T13:08:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 naiarapereirabotezine.pdf: 4275081 bytes, checksum: db17d010836f44e175df05ecc2e70c3b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 naiarapereirabotezine.pdf: 4275081 bytes, checksum: db17d010836f44e175df05ecc2e70c3b (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O presente trabalho descreve a síntese e caracterização de cinco compostos envolvendo os ligantes fosfonatos ácido metilenodifosfônico (mdp) e o ácido iminodimetilfosfônico (idmp), e o íons Eu3+, Tb3+ e Gd3+. Para todos os compostos foi utilizada a mesma proporção, 3:1, ligante/metal. Quatro deles estão sob a forma de pó e foram caracterizados por espectroscopia vibracional na região do infravermelho e Raman, análise elementar de CHN e análise térmica (TG). O compostos (4), [Eu(idmp)H2O], com o ligante ácido iminodimetilfosfônico cristalizou-se e sua estrutura foi determinada através de difração de raios X por monocristal. Sua estrutura pertence ao sistema cristalino trigonal, grupo espacial R-3c, apresentando fórmula molecular mínima [C2H9Eu0.33NO7P2]. O sítio de Eu3+ apresenta geometria octaédrica e a esfera de coordenação é composta por seis ligantes idmp contendo um átomo de oxigênio do grupo fosfonato protonado e o átomo de nitrogênio duplamente protonado, resultando em uma carga negativa e uma proporção (1Eu3+:3idmp-). Dos quatro compostos, um apenas o (5) foi obtido com o ligante mdp e as análises sugerem que ele possui fórmula mínima [Eu2(mdp)3(H2O)3].5H2O. Os outros três, (1), (2a) e (3), tem como fórmulas mínimas sugeridas pelas análises [Eu(idmp)], [Eu3(idmp)6(H2O)2] e [Eu2(idmp)3].3H2O, respectivamente. Todos os compostos foram sintetizados utilizando o mesmo íon metálico, porém as análises mostram que suas fórmulas mínimas são diferentes. Sendo assim, possivelmente suas formas de coordenação também o são. Para o composto (2a), foram também sintetizados seus análogos variando o íon metálico para Tb3+ (2b) e Gd3+ (2c) e com essas amostras foi feito o estudo da fotoluminescência. Os espectros de excitação e emissão indicaram que para o composto de Eu3+ a excitação direta no comprimento de onda referente à absorção do ligante é mais eficiente que a excitação direta no metal, caracterizando a sensibilização do lantanídeo. Já para o composto de Tb3+ a excitação direta no comprimento de onda referente ao comprimento de onda de absorção do ligante não foi eficiente. Também foram obtidos espectros de excitação e emissão para os compostos (3) e (5), porém não houve tempo hábil para a caracterização dos mesmos compostos com o íon metálico Gd3+, sendo assim o estudo da luminescência para estes compostos não pode ser concluído. / The present work describes the synthesis and characterization of five compounds involving the ligands phosphonates methylenediphosphonic acid (mdp) and iminodi(methylphosphonic acid) (idmp) and Eu3+, Tb3+ and Gd3+ ions. For all compounds, the same proportion, 3:1 ligand/metal was used. Four of them are in powder form and were characterized by vibrational spectroscopy in the infrared and Raman spectra, elemental analysis CHN and thermical analysis. One of the compounds, (4) using iminodimetilfosfônico acid has crystallized and its structure was determined by single crystal X-ray diffraction analysis. The structure belongs to the trigonal crystal system, space group R-3c, with molecular formula [C2H9Eu0.33NO7P2]. The Eu3+ site presents octahedral geometry and the coordination sphere involves six idmp ligands containing a protonated oxygen atom from the phosphonate group and a doubly protonated nitrogen atom, resulting in a negative charge and a proportion (1Eu3+: 3idmp-). The (5) was obtained using the mdp ligand and the analyses suggest the molecular formula [Eu2(mdp)3(H2O)3].5H2O. Compounds (1), (2a) and (3) showed minimal formulas [Eu(idmp)], [Eu3(idmp)6(H2O)2] and [Eu2(idmp)3].3H2O, respectively, suggested by analysis. All compounds were synthesized using the same metal ion. However, all analyses indicate different minimal formulas and possibly different coordination modes as well. (2a) analogs, varying the metal ion were synthesized using Tb3+ (2b) and Gd3+ (2c). The luminescence study of these samples was performed. Excitation and emission spectra have showed that for the Eu3+ compound, excitation at the ligand wavelength is more effective than direct excitation at the metal ion, indicating the lanthanide sensitization. For the Tb3+ compound direct excitation at the ligand wavelength was not efficient. Excitation and emission spectra were obtained for compounds (3) and (5). However, there was no time for the characterization of these compounds with the Gd3+ ion, so the study of luminescence for these compounds cannot be completed.

The aim of this investigation was to study model complexes containing strong p- ligands as potential nitrogen, oxygen and ligand transfer catalysts. Nitrido containing cyano complexes of group 6 to 8 metals were selected as potential nitrogen transfer catalysts. Solid state and solution studies, investigating different aspects of these systems, were performed. Finally, the knowledge on mechanistic studies were applied to selected examples of 1st generation Grubbs catalyst [Ru(=CR)(PX3)2Cl2] (=CR = carbene) to investigate olefin coordination and oxygen decomposition reactions (both involving strong p-interactions at the metal center thereof). / Prof. A. Roodt

The aim of this study was to investigate the factors that affect the dissolution of a suite of trace metals from aerosols into seawater from wet and dry deposition, with a focus on important trace metals: manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu) and lead (Pb). To this end, aerosol and rainwater samples were collected from Tudor Hill (Bermuda) and Penlee Point (Cornwall) atmospheric observatories and surface seawater samples were collected from the Sargasso Sea and the Celtic Sea. These representative aerosol, rainwater and seawater samples were used in aerosol leaching and rainwater mixing experiments, which simulated the processes of mixing and trace metal dissolution following wet and dry deposition as closely as possible within the laboratory. Key variables were changed to investigate the effect of aerosol source/composition, seawater temperature, pH, dissolved oxygen concentration and organic ligand amendments on aerosol and rainwater trace metal dissolution. Results for aerosol leaching experiments revealed that changes to key physico-chemical conditions had little effect on the amount of Mn, Fe, Co, Ni and Pb leached from aerosols and therefore plausible future changes in ocean surface temperature, pH and oxygenation are unlikely to affect the flux of these important trace metals to surface waters. Conversely, aerosol source and composition had a significant effect on the dissolution of aerosol Fe, Co and Pb, with the most anthropogenically influenced aerosol samples displaying the highest solubilities. Therefore, future changes in land use and fossil fuel combustion are likely to affect the flux of these metals to the surface ocean. Fractional solubilities were in the range of 50 – 104% for Mn, 0.3 – 3.2% for Fe, 29 – 58% for Co, 40 – 85% for Ni and 67 – 112% for Pb. In addition, novel empirical relationships were found between the fractional solubilities of Fe, Co and Pb and enrichment factors for antimony, vanadium, Ni and Cu. This suggests that these fractional solubilities in seawater could be predicted using only total aerosol trace metal concentrations. The use of ultrafiltration provided unique insight into the size fractionation (colloidal 0.02 – 0.4 μm; soluble < 0.02 μm) of dissolved aerosol trace metals and showed Fe and Pb were mostly colloidal (77 – 98% colloidal), Mn and Co were mostly soluble (0 – 48% colloidal) and Ni showed a mixed profile (6 – 58% colloidal) when released from aerosols into ambient seawater. However, in the presence of a sufficient concentration of strong organic ligands the majority colloidal Fe was converted to soluble Fe (up to 100% soluble). Some of these organic ligands were also able to increase the soluble fraction of dissolved aerosol Mn. Similarly, the presence of organic ligands in rainwater maintained Mn, Fe, Co, Cu and Pb in the dissolved phase following delivery by rain into seawater. Rainwater ligands had no effect on the typically varied size fractionation profile of Mn, Fe, Co and Cu in rainwater mixed with seawater, UV-irradiation of rainwater, however, shifted the size fractionation of Pb in rainwater/seawater mixtures from 80 – 100% colloidal to 13 – 63% soluble, indicating that Pb-binding rainwater ligands are either colloidal or attached to colloidal matter. These findings highlight the importance of organic ligands in rainwater and seawater for retaining trace metal micronutrients and toxicants in the surface ocean, with implications for primary production.

Ligand NOTPOEt was synthesized. Protonation constants and stability constants of Cu(II), Zn(II), Ni(II) and Ga(III) complexes were determined by potentiometric titrations. Cu(II) complex was characterized by UV-VIS spectroscopy and formation of Ga(III) complex was studied by NMR spectroscopy. The work was aimed at characterisation of the ligand with respect to potential application in biomedical imaging techniques.