Os objetivos deste trabalho foram estudar, desenvolver e avaliar filmes para a captação de vapores de benzeno e amônia, tornando possível a detecção e quantificação destas substâncias no ar atmosférico, utilizando sensores piezelétricos de quartzo. Dispositivos piezelétricos destes cristais são hoje de grande importância em Química Analítica, possuindo inúmeras aplicações (meio gasoso e em solução), uma vez que se encontram muitos trabalhos no campo da eletroanalítica, enzimologia, imunoquímica, análise de alimentos, análises clínicas e em análises ambientais. O princípio do método baseia-se no fato de que o cristal de quartzo, sob um campo elétrico alternado, vibra com uma freqüência bem definida. Ao se depositar uma pequena massa de material na superfície do cristal (eletrodo), ocorre uma queda proporcional da freqüência de vibração. Depositando-se um filme (coating) que tenha afinidade pela substância que se quer detectar e quantificar, tem-se uma microbalança. À medida que o poluente passa pelo cristal ocorre a sorção do mesmo. Com o aumento da massa, a freqüência de vibração do cristal diminui proporcionalmente, sendo possível a construção de uma curva analítica, o que permite a quantificação do poluente em níveis da ordem de parte por milhão (ppm) ou mesmo parte por bilhão (ppb). No início dos estudos, várias substâncias (individualmente ou misturadas) foram investigadas como possíveis substratos captores (filmes) para detecção de benzeno e amônia. Entre elas, diferentes fases estacionárias viscosas utilizadas em cromatografia gasosa, além de alguns silicones, glicóis, ácidos orgânicos, zeólitas, complexos de metais de transição e até porfirinas. Para a detecção e quantificação de benzeno, em níveis da ordem de 10 ppm (32 mg m-3), dentre as muitas substâncias investigadas, até o presente momento, nenhuma apresentou resultados satisfatórios para a montagem de método analítico. Para a detecção e quantificação de amônia, encontrou-se que uma mistura de 50 ?L de solução de ácido glicólico em THEED (3:4 m/m) com 25 ?L de solução saturada de ácido tânico em acetona, mostrou-se a mais promissora. Nas etapas seguintes, passou-se às investigações para otimização das condições experimentais. Foram estudados, então, a melhor vazão de trabalho, os efeitos da quantidade de filme depositado sobre o cristal, efeito da temperatura, reversibilidade, entre outros. Todas as medidas foram realizadas para quatro tempos diferentes de exposição do cristal ao poluente (30 segundos, 1, 2 e 3 minutos). A quantidade de filme considerada ideal foi de 133 g, correspondendo a uma variação de freqüência de aproximadamente 67 KHz. Valores maiores, além de diminuírem a sensibilidade, geralmente causam parada das oscilações enquanto o poluente passa pelo cristal (aumento excessivo de massa), sendo que valores menores de massa provocam diminuição de sensibilidade. A melhor vazão de trabalho encontrada está na faixa de 80 a 100 mL min-1. Temperaturas entre 15ºC e 35ºC não apresentaram efeitos significativos sobre a sensibilidade do detector, ocorrendo uma diminuição da mesma em temperaturas acima deste limite. O sensor apresentou queda de freqüência linear (r = 0,999 para tempos de exposição de 30 segundos e 1 minuto, e r = 0,988 para tempos de exposição de 2 e 3 minutos) no intervalo de concentração estudado (2 à 10 ppm). Alguns possíveis interferentes foram investigados, entre eles CO, CO2, H2S, NO2 e ar atmosférico, sendo que, apenas o NO2 interferiu nas análises. Portanto, deve estar ausente do ar analisado ou deve ser retirado por algum captor específico estrategicamente inserido na linha de entrada. Estudos sobre o \"envelhecimento\"da película após preparo, mostraram que nenhum efeito considerável foi observado quanto à captação do poluente, após dois meses . Nos estudos de reversibilidade, o sensor mostrou-se irreversível, o que nos impediu de verificar o tempo de vida de uma mesma película para vários ciclos consecutivos. Contudo, este fato é compensado pela elevada sensibilidade e pelo curto tempo gasto na análise, ficando demonstrado sua grande potencialidade na detecção e quantificação de amônia no ar. / The objective of this work was to study, develop and evaluate coatings for detecting benzene and ammonia in atmospheric air, by using a piezoelectric quartz sensor. Nowadays, piezoelectric quartz sensors are very important in Analytical Chemistry due to their numerous aplications (in gaseous fase or in solution). This method is based on the fact that the quartz crystal when placed under an alternated electric field, vibrates with a well known frequency. When a very low mass of substance is deposited on the crystal surface (electrode) a proportional decrease in the vibrational frequency occurs. This coating must have affinity for the substance we wish to detect and quantify. The sorption of the pollutant occurs as it is passes through the crystal. Increased mass leads to decreased vibrational frequency in a proportional way, so it is possible to build an analytical curve and quantify the pollutant in levels of part per million (ppm) and part per billion (ppb). Many substances (individually or mixed) were investigated as possible coatings for detection of benzene and ammonia detection, such as different chromatography viscous stationary phases, glycols, some organic acids, zeolites, transition metal complexes and porphyrins. For benzene detection and quantification at the level of 10 ppm (32 mg m-3), none of the investigated substances presented satisfactory results. For ammonia detection and quantification a mixture of 50 ?L of Glycolic Acid in THEED solution (3:4 w/w) and 25 ?L of Tannic Acid in acetone solution was the most promising one. The optimization of the experimental conditions found 133 ?g as the ideal coating mass to be deposited on the crystal surface. A working flow of ix 80 to 100 mL min-1and a working temperature in the 15ºC to 35ºC range (59ºF to 95ºF) were found to be ideal. In the studied concentration range, the sensor presented linear decrease in frequency. Some possible interfering substances were investigated (CO, CO2, H2S, NO2 and atmospheric air) and only NO2 showed some interference. Although the sensor showed to be irreversible, it is also very sensitive and can therefore be used to detect and quantify ammonia.

O quartzo hialino quando tratado com irradiação gama, seguida ou não de tratamento térmico, pode desenvolver diversos matizes de verde, amarelo e marrom. Estas cores causam um acréscimo no seu valor comercial e as variedades coloridas são frequentemente lapidadas e usadas como gemas, porém, o resultado dependerá de sua composição química e do seu ambiente de formação. Alguns matizes obtidos através desse tratamento não são encontrados na natureza, como é o caso da tonalidade amarelo-esverdeada, e quando o quartzo hialino desenvolve esta cor é conhecido como green gold. Este estudo tem como principal objetivo analisar a formação do matiz amarelo-esverdeado desenvolvido por cristais de quartzo hialinos após irradiação e tratamento térmico, assim como correlacionaras cores obtidas com o ambiente de formação e prováveis elementos químicos responsáveis pela cor. Para isto foram utilizadas 97 amostras de quartzo, sendo 93 de quartzo green golde 4 de quartzo morion natural, provenientes de pegmatitos de Santana do Araguaia (PA) e de veios hidrotermais próximos a Joaquim Felício (MG), respectivamente. Os cristais de quartzo green gold foram divididos em 17 grupos e as amostrasde quartzo morion constituíram somente 1 grupo, sendo o critério de separação as diferentes tonalidades. Uma amostra de cada lote foi mantida original para ser utilizada como padrão e posteriormente comparada às cores obtidas. Todos os grupos de Santana do Araguaia - PAforam aquecidos a 330°C para perderem a cor e serem novamente tratados. A partir desta etapa, estes lotes foram irradiados com 330kGy utilizando uma fonte de \'Co POT.60\' e depois aquecidos a uma temperatura que variou de 217°C à 330°C. O grupo de quartzo morion de Joaquim Felício - MG foi apenas aquecido nas mesmas condições de temperatura. As cores desenvolvidas após o tratamento foram classificadas visualmente pelo método CMYK e analisadas através da espectroscopia no visível, assim, estes dados foram comparados às cores das amostras padrão. Todos osgrupos provenientes dos pegmatitos de Santana do Araguaia - PA não desenvolveram a coloração inicial, tendo se tornados amarelados e amarronzados. Somente uma amostra deste lote de quartzo desenvolveu uma peculiar coloração verde após o re-tratamento. Os cristais de Joaquim Felício - MG, quando aquecidos, tornaram-se marrom-acinzentados. Os resultados deste estudo sugerem que a tonalidade de cor obtida no processo de produção do quartzo green gold está intimamente relacionada ao número de vezes que as amostras de quartzo são tratadas, à dose de irradiação gama e temperaturas utilizadas, à origem do mineral e a sua composição química. / The hyaline quartz when treated with gamma irradiation, whether followed by heat treatment or not, can develop various hues of green, yellow and brown. These colors cause an increase in the commercial value of the quartz and colored varieties are often cut and used as gems, however, the result depends on its chemical composition and its geological environment. Some hues obtained through this treatment are not found in nature, as is the case of greenish-yellow hue; when the hyaline quartz develops this color itis known as \"green gold\". This study has as its mainobjective to analyze the formation of yellow-greenish hues developed by hyaline quartz crystals after irradiation and heattreatment, as well as to correlate the colors obtained from the geological environment and the chemical elements responsible for color. For this, 97 quartz samples were used, 93 of which were \"green gold\" quartz and 4 natural morion quartz, from pegmatites of Santana do Araguaia (PA) and hydrothermal veins near the Joaquim Felício (MG), respectively. The \"green gold\" quartz crystals were divided into 17 groups and the morion quartz samples were only 1 group, the criteria for separating the groups being the different hues. A sample from each group was kept original to be used as a standard, and later compared to the colors obtained. All groups of Santana do Araguaia - PA were heated to 330° C to lose color and be re-treated. After that, these lots were irradiated with 330kGy using a source of Co-60 and then heated to a temperature that ranged from 217° C to 330° C.The morion quartz group of Joaquim Felício - MG was only heated under the same conditions oftemperature. The colors developed after the treatment were visually classified by CMYK method and analyzed through visible spectroscopy. The data obtained have been compared to the colors of the standard samples. None of the groups from the pegmatites of Santana do Araguaia - PA developed the original color, only yellowish and brownish hues. Onlyone sample developed a peculiar green color after the re-treatment. The crystals of Joaquim Felício-MG, when heated, became grayish-brown. The results of this study suggest that the colors obtained in the process of production of the \"green gold\" quartz are related to the number of times that the quartz samples are treated, the dose of gamma irradiation and temperatures used, the origin of the mineral, and its chemical composition.

A Bahia tem sido, juntamente com Minas Gerais, Goiás e Rio Grande do Sul, destaque na produção de gemas naturais do Brasil, pais que detém grande parte das reservas mundiais desses bens minerais, com produção de gemas de qualidade reconhecidas internacionalmente. Os controles estatísticos registram a presença de mais de trinta variedades gemológicas em território baiano (Tavares et al, 1998). O quartzo é utilizado ultimamente em grande escala na produção de jóias. Isto se deve a sua grande abundância no território baiano, preços relativamente baixos de exploração, e a boa resposta do mesmo aos tratamentos térmico e de irradiação gema, visando mudanças ou o melhoramento da cor. As Serras do Espinhaço Setentrional e de Jacobina, bem como a região da Chapada Diamantina, concentram a maior parte das ocorrências de variedades, tanto coloridas como susceptíveis ao tratamento para induzir cor, deste mineral, o qual passou a ser visto como uma das principais matérias-prima para lapidários, comerciantes e joalheiros da região. Apesar da importância das mineralizações, existe uma carência de estudos científicos que abordem questões relacionadas com a evolução e controle geológico das mineralizações e com os tratamentos que são realizados para melhorar o potencial gemológico das regiões estudadas. Tendo em vista enriquecer o conhecimento deste potencial geológico do território baiano, a realização deste estudo representa um passo significativo no entendimento da evolução metalogenética das áreas estudadas, além de contribuir com o estudo geológico e gemológico das variedades coloridas do quartzo na Bahia. Os quartzos gemológicos estudados na Bahia encontram-se inseridos principalmente em ambientes hidrotermal, encaixados em rochas metareníticas e quartziticas do Supergrupo Espinhaço. A partir dos dados levantados em campo, pôde-se verificar que as mineralizações estudadas possuem um controle estrutural, e encontram-se posicionadas em fraturas de tração de baixo ângulo. Tais fraturas estão associadas com rampas de empurrão que se desenvolveram durante as deformações que culminaram com a estruturação do cinturão de dobramentos e cavalgamentos da Serra do Espinhaço. A cor da ametista é devido a presença de impurezas derivadas da família do ferro (FeO4)-4, e da radiação ionizante. O quartzo fumê desenvolve-se apenas com a presença de alumínio e lítio, e o fenômeno do \"centro de cor\" (defeito na estrutura cristalina causada pela falta de um elétron) é o responsável pela sua cor, onde o íon Al3+ ao substituir o íon Si4+ gera um desequilíbrio eletrônico que é compensado por íons de Li-. O citrino por sua vez, deve sua cor a uma combinação de AI-Li, semelhante ao do quartzo fumê. Os estudos também demonstraram que as aquisições de cores no quartzo obtidas através dos processos de irradiação gama e tratamento térmico, bem como a estabilidade das mesmas, estão amplamente condicionadas aos ambientes de formação dos cristais, e a presença de elementos químicos nos fluidos formadores dos cristais, os quais são responsáveis pela variação de suas cores. As características gemológicas encontradas demonstram que o quartzo baiano apresenta um elevado potencial comercial. Para o futuro sugere-se trabalhos de levantamentos geológicos e pesquisa mineral, desde que a exploração das gemas vem apresentando significativas reduções e limitações nas suas atividades minero-industriais, seja pela parcial exaustão das reservas conhecidas, ou pela necessidade de ampliá-las e, assim, incentivar novos investimentos. Pouquíssimos trabalhos com cunho gemológico tem sido publicados no Brasil com vista de esclarecer a correlação entre depósitos de quartzo e seu comportamento perante tratamentos de irradiação e de aquecimento. / Besides Minas Gerais, Goiás and Rio Grande do Sul, Bahia is worldwide known for its richness in minerals of industrial and gemological interest. Up to this day, more than 30 minerals of gemological use are known (Tavares et. al. 1998) One of the main gemological material is quartz, used currently in large amounts for jewelry due to its fair value and good response of color treatments by irradiation and heat. Most of the quartz is found and mined in the Espinhaço , Chapada Diamantina and Jacobina belts either as colorless quartz or as amethyst. The colorless variety is sometimes prone to treatments that induce color centers resulting in black (Morion), brown (Smoky), yellow(Citrine), green (Prasiolite) gemstones. Very few work exists dealing with the geological evolution, control of mineralization, estimation of quantities and possible treatments of these materials. The results of this work is a contribution to the knowledge of the metalogenic evolution of the studied areas and includes the location of all known occurrences of quartz from Bahia. It could be shown that most of the quartz from Bahia state is located mainly in a hydrothermal environment crosscutting the quartzites and arkosic rocks of the Espinhaço Supergroup. Field data showed strong tectonic control of the quartz veins, filling low angle traction fractures associated with the thrust belts that formed the Serra do Espinhaço mountain range. The fluids passing through these fractures deposited quartz, as amethyst (Breijinho de Ametista, Jacobina e Sento Sé), colorless and milky quartz and sometimes as citrine. The color of amethyst is due to substitutional iron with oxidation degree 4+, formed by irradiation of ferric iron contained in the tetrahedral of the quartz structure. Smoky colors are formed by irradiation of mainly Al containing quartz, whereas yellow and yellow green colors are formed by the presence of Al and Li. Few occurrences of colorless quartz forming a green variety by irradiation have been documented. Some preliminary results show that the type and intensity of color is determined by the specific environment of formation. More work is clearly needed to clarify the correlation of formation environment and color produced by irradiation and heat treatments.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315030.pdf: 3432223 bytes, checksum: 84054f849bb4c014ae9bc3dca9e31665 (MD5) / Este estudo descreve rotas desenvolvidas para obter a estabilidade da fase anatase em temperaturas acima de 900oC, através da mistura via seco de titânia e estabilizantes (quartzo e sílica amorfa), prensagem e tratamento térmico em condições industriais típicas da cerâmica de revestimento. A avaliação das fases obtidas após tratamento térmico foi realizada por difração de raios-X e por microscopia eletrônica de varredura. Em termos de processamento, as composições que revelaram maior estabilidade da fase anatase foram aquelas em que se utilizou uma titânia com maior tamanho de partícula e com dopante quartzo. Após a avaliação dos resultados foram estudados os possíveis mecanismos de formação da fase anatase e como estes foram afetados pela adição dos dopantes. Por fim, propõe-se uma rota para a estabilização da fase anatase a partir das características da titânia, dopantes e tratamento térmico. A obtenção da fase anatase em revestimentos cerâmicos é promissora e está sendo amplamente estudada por diversos pesquisadores devido à propriedade fotocatalítica deste material, capaz de degradar uma grande variedade de poluentes orgânicos tóxicos em substâncias menos inofensivas.<br> / Abstract : This study describes routes developed to obtain the anatase phase stability at temperatures above 900oC, by blending via dried and titania stabilizers (quartz and amorphous silica), pressing and heat treatment in typical industry conditions of ceramic coating. The evaluation of the phase obtained after heat treatment was carried out by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. In terms of processing, the compositions that showed increased stability of anatase, were those which used a titania with higher particle size and with dopant quartz. After the evaluation of the results, we studied the possible mechanisms formation of the anatase phase and how they were affected by the addition of dopants. Finally, a route is proposed for stabilizing the anatase phase from the characteristics of titania, doping and thermal treatment. The anatase phase coatings are being extensively studied by many researchers due to photocatalytic property of the material, capable of degrading a variety of toxic organic pollutants into less harmless substances.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-05Bitstream added on 2014-06-13T21:00:52Z : No. of bitstreams: 1 russo_ft_me_bauru.pdf: 1082659 bytes, checksum: b3e2c08d8b786ebf5fa0d5282b5100c2 (MD5) / Propriedades elétricas, ópticas e estruturais de SiO2 na variedade Ametista foram investigadas, utilizando as técnicas de Difração de Raios X, Absorção Óptica e Corrente de Despolarização Termicamente Estimulada (CDTE), tanto com procedimento convencional como Fotoinduzido (CDTEFI). objetivo principal, as técnicas de CDTE buscam a relação entre a relaxação observada, através das bandas de corrente obtidas na despolarização do material, e as impurezas no Quartzo, visto que os cristais de Quartzo mais perfeitos têm traços de ferro, lítio, sódio, potássio, alumínio, manganês e titânio. Adicionalmente às medidas de CDTE, as técnicas de Difração de Raios X e Absorção Óptica foram utilizadas para verificação da estrutura e bandas de aborção do material, respectivamente. Os difratogramas de Raios X mostraram que as amostras utilizadas exibem boa pureza, pois os picos correspondem aos dados catalogados de Quartzo puro. Os dados de absorção óptica permitiram tanta a identificação de bandas de absorção características na Ametista como uma relação com as medidas de CDTE e CDTEFI, ou seja, uma correlação entre as bandas de absorção para determinados comprimentos de onda, e a incidência de luz com comprimentos próximos a essas bandas. Foram realizadas medidas de CDTEFI com variação da potência de incidência do laser de Ar+ da ordem de 250 mW nas linhas de 488 nm. Os resultados das medidas de CDTE, CDTEFI e de Absorção Óptica analisados em conjunto, permitiram comprovar a presença de defeitos formados por íons de Fe3+ e Fe4+ na estrutura da Ametista, bem como sugerir que estes defeitos, além de participarem da estrutura como formadores dos centros de cor, são elementos contribuintes na formação fas bandas de CDTE, fazendo, portanto, com que estas bandas sejam afetadas pela incidência de luz monocromática do laser de Ar+ nas amostras... / Electrical, optical and structural properties of SiO2 in the amethyst form have been investigated, using techniques such as X-ray diffraction, optical absorption and thermally stimulated depolarization current (TSDC) in the conventional procedure as well as in the photo-induced case (PITSDC). Main objective in this work, TSDC techniques aim to analyze the relationship of observed relaxation phenomena, through the obtained current bands in the material depolarization, with quartz impurities, because even the most perfect quartz crystals present traces of iron lithium, sodium, potassium, aluminum, manganese and titanium. In addition to TSDC measurements, X-ray diffraction and optical absortion techniques have been used to verify the structure and the material absorption bands, respectively. X-ray diffractograma show that samples exhibits good purity, since the peaks correspond to published data for pure quartz. optical absorption data allow identifying the characteristics bands of amethyst as well as to relate them with TSDC and PITSDC measurements, which measurements, which means that there is a relationship between an absorption band at some fixed wavelength and light irradiation with wavelengths close to these bands. PITSDC was carried out using an Ar+ laser with varying power of about 250 mW, 500 mW and 610mW tuned at lines 488 nm and 541 nm. TSDC and PITSDC results, along with optical absorption data, when analyzed in conjunction, allow the verification of defects formed by Fe3+ and Fe4+ ions in the amethyst structure, as well as the suggestion that these defects, besides the participation in the amethyst structure as color centers, also play a role in the formation of TSDC bands, contributing for the effect of monochromatic light irradiation of an Ar+ laser on these bands (PITSDC). In this measurement, a redution of up to 71.1% comparede to conventional... (Complete abstract click electronic access below)

No presente trabalho, foram investigadas propriedades de absorção óptica e termoluminescência para sete variedades de quartzo natural brasileiro (Azul, com enxofre, leitoso, rosa, verde, vermelho e preto). Para efeitos comparativos, empregou-se o quartzo hialino e o sintético, ambos na fase alfa. Ametista e citrino não foram estudados devido ao número grande de relatos na literatura destes materiais. A difração de raios-X mostrou que todas as variedades de quartzo estudadas possuem a mesma estrutura padrão de quartzo. A composição das amostras obtidas por Fluorescência de Raios-X e Espectroscopia de Massas com Plasma (ICP-MS), revelam a presença de Al2O3 e Na2O em todas as variedades além de concentrações de Ca, Zn, Zr e Ba. Os picos TL nas curvas de emissão são discrepantes das curvas usualmente encontradas na literatura, com picos em 1100C, 2200C e 3250C. Apenas o pico em 1100C é comum a todas as amostras. Em relação à forma das curvas de emissão também existe discrepância. O comportamento da intensidade TL em função da dose, para picos em 2200C e 3250C é singular para cada amostra, de forma que o comportamento linear-supralinear-sublinear é observado apenas nos picos em 2200C para amostras de quartzo azul e hialino. O pico em 3250C, apresenta em praticamente todas as amostras, um terceiro estágio de crescimento com a dose. Admiti-se que o segundo estágio, que é da supralinearidade, é causado pela criação de novas vacâncias de oxigênio pela radiação, o segundo estágio é seguido de outro não-linear. Aqui se propõe um modelo em que a radiação cria novas vacâncias, dentro do grupo de tetraedros SiO4, do qual se formou a vacância de oxigênio. O germânio, no presente trabalho, possui concentrações baixíssimas em amostras como o quartzo leitoso e quartzo com enxofre, de maneira que não apresenta correlação com o pico de 110°C, conforme descrito na literatura, pois ambas amostras apresentam intensos picos nesta região de temperatura. Estudos de absorção óptica revelam a existência de bandas de absorção em 620, 450 e 350nm. Conforme a literatura, estas bandas são causadas pela presença do alumínio, pois crescem rapidamente com a radiação, causando a transição do quartzo hialino para quartzo fumê. Ao se comparar com amostra de quartzo artificial, com concentrações de alumínio, próximas as do hialino, a amostra não apresentou as três bandas mencionadas anteriormente, de maneira que se pode concluir que o alumínio não é o responsável por elas. Conclui-se que, as sete variedades de quartzo do presente trabalho, apresentam propriedades TL e de AO muito singulares para cada variedade, ao contrário do que se espera ao analisar os difratogramas das amostras. / Thermoluminescence and optical absorption properties of seven varieties of natural Brazilian quartz, namely, blue, sulphurous, milky, pink, green, red and black quartzs, have been investigated. For comparasion measurements were carried out also on natural alpha and synthetic quartz. Since gemological amethyst and citrine have been studied by several authors, they were not included in this work. The X Ray diffraction analysis has shown that all seven varieties of quartz have a same crystal structure of a standard sample. X Ray fluorescence and Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) analysis reveal Al2O3 and Na2O in all the quartz in fairly large amount, wich are essential in TL emission. Ca, Zn, Ba and Zr are also found in all the quartz samples, however several previous studies of silicate minerals indicated that they do not participate in the physical properties investigated. It is commonly known that a natural alpha quartz presents in its glow curve, 110, 220 and 325°C (sometimes replaced by 375°C) peaks. Except for 110°C peak, the two others are found is some variety but not in others. No explanation was found yet. The shape of glow curves also vary considerably from one variety to others. A striking result was obtained concerning TL response as function of radiation dose of 220°C (245°C in black quartz) and 325°C peaks. The linearsupralinear- sublinear, commonly observed in alkali halides, oxides, sulphates, etc. crystals are not observed in quartz samples except for 220°C peak in blue quartz and hyaline quartz. If linear and supralinear behavior are called first and second stage, the third stage in many of them is not sublinear, rather it keeps growing. In some cases, the first and second stages are strongly supralinear, sulphurous such as in quartz and pink quartz . In alkali halide crystal, for instance, the second stage is due to anion vacancy generated by radiation. In quartz it is due to generation of oxygen vacancy. For the third stage it is proposed that the radiation creates new oxygen vacancy in the group of SiO4 tetrahedron generating oxygen vacancy for the second stage. In the literature, one finds Ge being responsible for production of 110°C peak. The ICP-MS measurements has shown that Ge is found in all the varieties seven quartz, except in sulphurous one, but in less that 2 ppm concentration. Furthermore it was found that the 110°C peak intensity, in these quartz, has no correlation to Ge concentration, the 110°C peak has a huge intensity. Therefore, it is proposed that the oxygen removed from its normal site ends up in an intersticial position as neutral oxygen. The irradiation liberating e-h pairs enable intersticial oxygen to capture electron and became O- centre. This is the source of 110°C peak. The optical absorption spectra of alpha quartz, particularly of heavily irradiated one, show bands at 620, 450 and 350nm. They were attributed to aluminum. Similar result was found in alpha quartz, but the synthetic one with a comparable concentration of aluminum as in the natural alpha quartz did not present such bands, even after irradiation to 20 to 25kGy gamma rays. It was concluded that 620, 450 and 350nm bands are not due to aluminum. It was not found the impurities responsible for there bands. In conclusion, the seven varieties investigated, present quite different behaviour. Compared to that of the usual nature alpha quartz.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T17:36:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_Milena_FEV-2012.pdf: 4089734 bytes, checksum: 8bfa35520ef6adfc91dbe9d96cef12d5 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T17:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_Milena_FEV-2012.pdf: 4089734 bytes, checksum: 8bfa35520ef6adfc91dbe9d96cef12d5 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-01 / CNPq / Os pegmatitos da Província Pegmatítica da Borborema (PPB) são fontes importantes de minerais de alto valor que, quando explorados, geram uma enorme quantidade de rejeitos de minerais industriais, salientando-se o quartzo branco-leitoso e róseo-leitoso. Até o presente, os rejeitos de quartzo róseo-leitoso da PPB não foram estudados para fins gemológicos. Sabe-se que a coloração das variedades de quartzo está relacionada com a presença de impurezas e defeitos pontuais que, sob ação de radiação ionizante, dão origem a centros de cores. No entanto, a origem da coloração do quartzo róseo ainda é controversa. Por este motivo, o objetivo deste trabalho foi caracterizar defeitos pontuais em quartzo da PPB e investigar as modificações de coloração mediante uso de radiação gama (60Co) e tratamentos térmicos. Para isto, foram preparadas 80 amostras de quartzo róseo e branco-leitoso, coletados de dois pegmatitos da PPB, quais sejam, Taboa e Alto do Feio, formando 4 lotes de amostras (TB-róseo; TB-leitoso; AF-róseo; AF-pálido). Amostras de cada lote foram irradiadas com doses variando de 0,5 a 96 kGy e outras foram tratadas termicamente a 500 °C e 1000 °C e posteriormente irradiadas com 50 e 100 kGy. A caracterização dos centros de defeito relacionada às impurezas de Al e grupos OH foi realizada pelas espectroscopias infravermelha (IV) e ultravioleta-visível (UV-Vis). Constatou-se que a cor original dos cristais foi modificada pela irradiação; tornando-se progessivamente esfumaçada a partir de 2 kGy. Esta modificação deve-se à formação dos centros [AlO4]0 a partir da dissociação dos centros [AlO4/Li]0. Para todos os lotes, a intensidade da banda IV associada ao centro [Li-OH] foi progressivamente reduzida com o aumento da dose e eliminada após tratamento a 1000 °C seguido de 100 kGy. Verificou-se que a banda IV do centro [AlO4/H]0 aumentou de forma mais significativa após tratamento a 1000 °C do que pela irradiação. Por sua vez, a banda IV do centro [H4O4]0 não foi modificada para os lotes AF-róseo e AF-pálido; enquanto que o tratamento térmico causou um aumento desta banda para o lote TB-róseo. A aparência leitosa das amostras e a diminuição do coeficiente de absorção a 3500 cm-1 ocorrido após tratamentos térmicos sugerem uma alteração na concentração de OH e H2O estrutural. O comportamento semelhante entre o quartzo de tonalidade rósea e leitosa em função da dose de radiação  e a pequena diferença observada entre as concentrações de impurezas destas amostras, nos levaram a concluir que os mecanismos e os centros de defeitos relacionados ao escurecimento dos cristais por radiação  são independentes da natureza da coloração rósea. Além disso, a análise por microscopia eletrônica de varredura do resíduo da digestão ácida dos cristais do Pegmatito Taboa indentificou a presença de fibras namométricas apenas para a variedade rósea. Tais fibras estão provavelmente relacionadas à dumortierita, sendo esta a provável origem da coloração rósea. Dentre as combinações de tratamentos térmicos e irradiações estudadas, foi observado que a combinação de tratamento a 1000 oC seguida de irradiação com 50 kGy é a mais apropriada para tornar o quartzo róseo de baixa saturação atrativo para aplicações gemológicas devido ao escurecimento induzido ser semelhante ao ônix.

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T14:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iano_MarcosChogi_M.pdf: 12731426 bytes, checksum: 662fae0d81de8813d1edefc6157fe126 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A avançada indústria da informação utiliza em larga escala o quartzo sintético na forma de dispositivos eletrônicos como ressonadores, filtros de ondas, osciladores, dispositivos SA W (Surface Acoustic Waves), polarizadores entre outros, que exigem alta qualidade cristalina da matéria-prima. Desta forma, o avanço desta área está ligado ao aprimoramento e desenvolvimento das propriedades do quartzo sintético, que por sua vez está intimamente relacionado as sementes. O objetivo deste projeto é obter através do emprego de geometrias especiais de corte das sementes o aprimoramento do cristais de quartzo sintético de alta perfeição cristalina visando: (i) a diminuição ou mesmo, a eliminação dos defeitos do tipo linhas de discordâncias; (ü) a reconstituição de regiões da semente contendo defeitos do tipo geminado elétrico ("Dauphiné twin"). E neste contexto, aplicar o processo de crescimento rápido na direção X, o que poderá abrir novas perspectivas para a obtenção de sementes de grandes dimensões a partir do quartzo natural. Além do aspecto tecnológico, existe um forte interesse sócio-econômico para o país, uma vez que o Brasil possui a maior reserva mundial de quartzo natural com qualidade e dimensões compatíveis para este fim, que são exportados sem nenhum processo de agregação de tecnologia e valor. Para o desenvolvimento deste estudo foi utilizado uma interface de colaboração científica com a empresa Fine Crystal Co., do Japão que realizou o crescimento hidrotérmico de cristais sintéticos a partir de sementes preparadas no Laboratório Ciclo Integrado do Quartzo, Unicamp/FEM. Neste caso, foram utilizadas barras de quartzo caracterizadas e com especificações bem definidas, por exemplo, com concentração de discordâncias de 400, 100 e 30 linhas/cm 2. Para caracterização e análise dos cristais crescidos hidrotermicamente utilizou-se a técnica de topografia por difração de raios-X, que mostrou um aprimoramento efetivo na eliminação de linhas de discordâncias e no re-crescimento de regiões com defeitos / Abstract: The advanced industry of information technology has been utilizing a large amount of synthetic quartz for electronic devices, such as resonators, wave filters, oscillators, SA W (Surface Acoustic Waves) devices. One important condition for these applications is the high perfection of synthetic quartzo Therefore, the progress of this area is closely related with the development of synthetic quartz properties, and consequently, with seed technology for growing perfect and large crystals. The aim of this research is to obtain through the employment of special geometry cuttings of seed, an improvement of synthetic quartz crystals, in terms of: (i) decreasing or eliminating dislocation lines; (ii) the reconstitution or re-growing seed regions with Dauphiné twins. In this context, the application of fast growth in + X direction will open new perspectives to obtain seeds of great dimensions from natural quartzo Besides the technological aspect, there is a strong social and economical interest for this country, due to the fact that the largest and the best quartz reserve of piezoelectric grade big blocks are situated in Brazil. This strategic quartz resource has been exported in natura with no processing. For the development of this research, a scientific collaboration was conducted between the Laboratory of Integrated Quartz Cyc1e (LIQC), Faculty of Mechanical Engineering, UNICAMP, and Fine Crystal Co., Japan, where the synthetic quartz was hydrothermally grown. The used seed in this experiment was totally prepared in LIQC, using a series of know-how we have developed during the last fifieen years. Very well characterized quartz bars containing 400, 100, and 30 dislocation lines/cm2 where used for the seed preparation. X-ray diffiaction topography used for the characterization of as-grown synthetic quartz crystals shows that the elimination of dislocation lines, and the re-growing of imperfect regions (after cutting out) were very effective / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Os objetivos deste trabalho foram estudar, desenvolver e avaliar filmes para a captação de vapores de benzeno e amônia, tornando possível a detecção e quantificação destas substâncias no ar atmosférico, utilizando sensores piezelétricos de quartzo. Dispositivos piezelétricos destes cristais são hoje de grande importância em Química Analítica, possuindo inúmeras aplicações (meio gasoso e em solução), uma vez que se encontram muitos trabalhos no campo da eletroanalítica, enzimologia, imunoquímica, análise de alimentos, análises clínicas e em análises ambientais. O princípio do método baseia-se no fato de que o cristal de quartzo, sob um campo elétrico alternado, vibra com uma freqüência bem definida. Ao se depositar uma pequena massa de material na superfície do cristal (eletrodo), ocorre uma queda proporcional da freqüência de vibração. Depositando-se um filme (coating) que tenha afinidade pela substância que se quer detectar e quantificar, tem-se uma microbalança. À medida que o poluente passa pelo cristal ocorre a sorção do mesmo. Com o aumento da massa, a freqüência de vibração do cristal diminui proporcionalmente, sendo possível a construção de uma curva analítica, o que permite a quantificação do poluente em níveis da ordem de parte por milhão (ppm) ou mesmo parte por bilhão (ppb). No início dos estudos, várias substâncias (individualmente ou misturadas) foram investigadas como possíveis substratos captores (filmes) para detecção de benzeno e amônia. Entre elas, diferentes fases estacionárias viscosas utilizadas em cromatografia gasosa, além de alguns silicones, glicóis, ácidos orgânicos, zeólitas, complexos de metais de transição e até porfirinas. Para a detecção e quantificação de benzeno, em níveis da ordem de 10 ppm (32 mg m-3), dentre as muitas substâncias investigadas, até o presente momento, nenhuma apresentou resultados satisfatórios para a montagem de método analítico. Para a detecção e quantificação de amônia, encontrou-se que uma mistura de 50 ?L de solução de ácido glicólico em THEED (3:4 m/m) com 25 ?L de solução saturada de ácido tânico em acetona, mostrou-se a mais promissora. Nas etapas seguintes, passou-se às investigações para otimização das condições experimentais. Foram estudados, então, a melhor vazão de trabalho, os efeitos da quantidade de filme depositado sobre o cristal, efeito da temperatura, reversibilidade, entre outros. Todas as medidas foram realizadas para quatro tempos diferentes de exposição do cristal ao poluente (30 segundos, 1, 2 e 3 minutos). A quantidade de filme considerada ideal foi de 133 g, correspondendo a uma variação de freqüência de aproximadamente 67 KHz. Valores maiores, além de diminuírem a sensibilidade, geralmente causam parada das oscilações enquanto o poluente passa pelo cristal (aumento excessivo de massa), sendo que valores menores de massa provocam diminuição de sensibilidade. A melhor vazão de trabalho encontrada está na faixa de 80 a 100 mL min-1. Temperaturas entre 15ºC e 35ºC não apresentaram efeitos significativos sobre a sensibilidade do detector, ocorrendo uma diminuição da mesma em temperaturas acima deste limite. O sensor apresentou queda de freqüência linear (r = 0,999 para tempos de exposição de 30 segundos e 1 minuto, e r = 0,988 para tempos de exposição de 2 e 3 minutos) no intervalo de concentração estudado (2 à 10 ppm). Alguns possíveis interferentes foram investigados, entre eles CO, CO2, H2S, NO2 e ar atmosférico, sendo que, apenas o NO2 interferiu nas análises. Portanto, deve estar ausente do ar analisado ou deve ser retirado por algum captor específico estrategicamente inserido na linha de entrada. Estudos sobre o \"envelhecimento\"da película após preparo, mostraram que nenhum efeito considerável foi observado quanto à captação do poluente, após dois meses . Nos estudos de reversibilidade, o sensor mostrou-se irreversível, o que nos impediu de verificar o tempo de vida de uma mesma película para vários ciclos consecutivos. Contudo, este fato é compensado pela elevada sensibilidade e pelo curto tempo gasto na análise, ficando demonstrado sua grande potencialidade na detecção e quantificação de amônia no ar. / The objective of this work was to study, develop and evaluate coatings for detecting benzene and ammonia in atmospheric air, by using a piezoelectric quartz sensor. Nowadays, piezoelectric quartz sensors are very important in Analytical Chemistry due to their numerous aplications (in gaseous fase or in solution). This method is based on the fact that the quartz crystal when placed under an alternated electric field, vibrates with a well known frequency. When a very low mass of substance is deposited on the crystal surface (electrode) a proportional decrease in the vibrational frequency occurs. This coating must have affinity for the substance we wish to detect and quantify. The sorption of the pollutant occurs as it is passes through the crystal. Increased mass leads to decreased vibrational frequency in a proportional way, so it is possible to build an analytical curve and quantify the pollutant in levels of part per million (ppm) and part per billion (ppb). Many substances (individually or mixed) were investigated as possible coatings for detection of benzene and ammonia detection, such as different chromatography viscous stationary phases, glycols, some organic acids, zeolites, transition metal complexes and porphyrins. For benzene detection and quantification at the level of 10 ppm (32 mg m-3), none of the investigated substances presented satisfactory results. For ammonia detection and quantification a mixture of 50 ?L of Glycolic Acid in THEED solution (3:4 w/w) and 25 ?L of Tannic Acid in acetone solution was the most promising one. The optimization of the experimental conditions found 133 ?g as the ideal coating mass to be deposited on the crystal surface. A working flow of ix 80 to 100 mL min-1and a working temperature in the 15ºC to 35ºC range (59ºF to 95ºF) were found to be ideal. In the studied concentration range, the sensor presented linear decrease in frequency. Some possible interfering substances were investigated (CO, CO2, H2S, NO2 and atmospheric air) and only NO2 showed some interference. Although the sensor showed to be irreversible, it is also very sensitive and can therefore be used to detect and quantify ammonia.

No presente trabalho, foi montado um sistema de eletrodifusão para o estudo dos efeitos da substituição de íons alcalinos, presentes no canal estrutural, por íons de hidrogênio (H POT. +), nas propriedades termoluminescentes e ópticas do quartzo. A corrente elétrica de eletrólise apresenta, na parte inicial de aquecimento, um ombro ou pico de corrente. Através da análise do comportamento deste pico e informações obtidas de dados de absorção óptica na região espectral do infravermelho, concluiu-se que o pico presente na curva inicial de eletrólise se deve ao complexo [AL POT. 3+/M POT. +]. As medidas de termoluminescência e absorção óptica na região espectral do visível e ultra-violeta foram feitas em amostras de quartzo eletrodifundidos e não eletrodifundidos e chegou-se à proposição de uma reação envolvendo os alcalinos presentes no canal. Nesta reação, os íons alcalinos fazem o papel de centros armadilhadores de íons de oxigênio O POT. produzidos pela radiação ionizante, e estabilizadores de vacâncias de oxigênio. O aquecimento, em tomo de 300 GRAUS C, provoca a desestabilização desses centros armadilhadores, liberando os íons alcalinos que reagem com os defeitos [ALO IND. 4] POT. 0 emitindo luz TL. Aproveitando a existência de canais estruturais, semelhantes ao quartzo, tentou-se eletrodifundir H POT + no berilo. Através de medidas de termoluminescência e corrente inicial de eletrólise, discute-se a possibilidade da existência do defeito [FE POT. 3+/M POT. +] no berilo. / A system of electrodiffusion was made in the laboratory to investigate effects of exchanging alkali ions, usually present in the structural channels by protons, in the optical and thermoluminescent properties of quartz. In the initial part of heating, the sweeping current presents a peak at about 350 GRAUS C. The analysis of the behaviour of this peak with additional data of optical absorption in the region of infrared, it was concluded that the peak at 350 GRAUS C of the current is due to [AL POT. 3+/M POT. +] system. Thermoluminescence and optical absorption spectra in the visible and ultraviolet light region for swept and unswept quartz were compared. Based on this comparison it was shown that, once irradiated to gama- or X-rays, alkali ions are removed from [AL POT. 3+/ M POT. +] and either couple to o ions or capture electron and become interstitial alkali atom, leaving, further, [ALO IND. 4] POT. 0 hole center. Heating at about 300 GRAUS C electrons from M POT 0 or M POT +O POT recombine with holes in [ALO IND. 4] POT. 0, emitting TL light, besides regrouping Al POT. 3+ and M POT. + to reform [Al POT. 3+/M POT. +] system by coulomb attraction. The electrodiffusion experiment was extended to beryl crystal, because beryl has also structural channels. To explain initial sweeping current behaviour as well as thermoluminescent property a mechanism involving [FE POT. 3+/M POT. +] system is proposed.