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>Magister Scientiae - MSc / A study on carbon paste electrode (CPE) materials containing 1-methyl-3-octylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide [MOIM[Tƒ2N] – a hydrophobic room temperature ionic liquid (IL) - is reported. CPEs with (a) the IL as the only binder (ILCPE) and (b) 1:1 (v/v) IL: paraffin mixture as the binder (ILPCPE) were prepared, characterized, and applied to the electrodeposition of films of multivalent transition metal oxides (MV-TMO) from five precursor ions (Fe2+, Mn2+, Cu2+, Co2+, Ce4+) in aq. KCl. Cyclic voltammetry (CV) showed a potential window of +1.5 V to -1.8 V regardless of the electrode type, including the traditional paraffin CP electrode (PCPE). However, the IL increased the background current by 100-folds relative to paraffin. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of ILPCPE in aq. KCl (0.1M) revealed two phase angle maxima in contrast with the single maxima for PCPE and ILCP. The study also included the CV and EIS investigation of the electrode kinetics of the Fe(CN)6 3-/4 redox system at these electrodes. The electrodeposition of Fe2+, Co2+, and Mn2+ possibly in the form of the MV-TMOs FexOy, CoxOy, and MnxOy, respectively, onto the electrodes was confirmed by the observation of new and stable cathodic and anodic peaks in a fresh precursor ion –free medium. CVs of H2O2 as a redox probe supported the same conclusions. Both ATR-FTIR spectra and SEM image of surface samples confirmed the formation of electrodeposited films. This study demonstrated that the use of this hydrophobic IL alone or in combination with paraffin as a binder gives viable alternative CPE materials with better performance for the electrodeposition of MV-TMOs films than the paraffin CPE. Thus, in combination with the easy preparation methods and physical “morpheability” in to any shape, these CPEs are potentially more useful in electrochemical technologies based on high surface-area MV-TMO films in general, and MnxOy films in particular.

In this thesis, the determination of AGT, sooner used as anticancer drug, especially for the treatment of breast cancer in postmenopausal women or for the treatment of prostate cancer, by high performance liquid chromatogramy with UV spectrophotometric detection (HPLC-UV) and electrochemical detection (HPLC-ED) on carbon paste electrodes (CPEs) was studied. CPEs were prepared from glassy carbon microspheres and different pasting liquids - routinely used mineral oil (CPE-MO) and less commonly used tricresylphosphate (CPE-TCP) and silicone oil (CPE-SO). The concentration dependences of AGT were measured by HPLC-UV with detection wavelength 242 nm, by HPLC-ED with a working potencial of +1,3 V for CPE-MO and + 1,1 V for CPE-TCP in mobile phase containing phosphate buffer (pH 4) and methanol 50:50 (v/v). The following limits of detection were achieved - 3,6. 10-7 mol.l-1 for UV spectrophotometric detection, 2,5. 10-7 mol.l-1 for electrochemical detection with CPE-MO and 9,7. 10-7 mol.l-1 for electrochemical detection with CPE-TCP. AGT was also determined in model samples of urine. With HPLC-UV it was not possible to detect AGT, because of the interferences of other compounds. With HPLC-ED on CPE-MO the limit of detection 5,2. 10-7 mol.l-1 AGT was achieved. KEY WORDS Aminoglutethimide HPLC with UV...

Propyl gallate (PG) is a significant synthetic antioxidant and preservative. Its determination has been studied at carbon paste electrode (CPE) using differential pulse voltammetry (DPV) and high performance liquid chromatography with electrochemical detection (HPLC-ED) and with UV spectrometric detection (HPLC-UV). Concentration dependences were measured in the media of Britton-Robinson buffer (pH 5) and methanol (20 %, v/v) by DPV and the limit of detection 0,6110-7 moldm-3 was obtained. Using HPLC with a mobile phase consisting of 0,01 moldm-3 phosphate buffer (pH 4) and methanol (50 %, v/v) with potential of working electrode E = +0,8 V and detection wavelength λ = 280 nm, concentration dependences were measured. Limit of detection was determined to 0,39 moldm-3 for HPLC-ED and 4,95 moldm-3 for HPLC-UV. After verification of the extraction procedure PG was determined in vegetable oil. The resulting value of 3,2 mgkg-1 corresponds with permited limits.

Devido à sua baixa solubilidade em água, os pirrolidinoditiocarbamatos poderiam produzir eletrodos livres do problema de lixiviação do modificador, os quais poderiam ser usados como detectores amperométricos, em análises em fluxo e outros procedimentos hidrodinâmicos. O complexo poderia agir como um intermediário de transferência de elétrons entre o analito e a superfície eletródica, aumentando a sensibilidade da resposta analítica do sensor. Desta forma, eletrodos de pasta de carbono modificados (EPCM) com complexos de pirrolidinoditiocarbamatos anidros de diversos metais foram preparados e testados quanto à sua aplicação em técnicas voltamétricas. Os complexos de manganês(II), [MnPyr2] e cobalto(II), [CoPyr2], foram os que apresentaram os melhores resultados em termos de estabilidade e reprodutibilidade de resposta, escolhendo-se o EPCM-[MnPyr2], para uso neste trabalho. O desempenho do eletrodo foi avaliado usando voltametria cíclica, cronoamperometria e análise em fluxo, com detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio apresentando regiões lineares de 1,25-14,8; 0,5-41; 1,0-75 x 10-4 mol L-1 e limites de detecção de 11,2; 2,98; 5,40 x 10-5 mol L-1 respectivamente para cada técnica. Na determinação de peróxido de hidrogênio em amostra de alvejante comercial observou-se concordância nos resultados obtidos em voltametria cíclica e análise em fluxo, usando o eletrodo proposto em comparação com a permanganometria clássica, com 95 % de intervalo de confiança. Estes resultados foram obtidos após otimização de parâmetros como velocidade de varredura, pH, eletrólito suporte, entre outros. A oxidação ocorre por meio de um processo eletrocatalítico. O desempenho do pirrolidinoditiocarbamato de vanadila hidratado também foi avaliado como alternativa aos ditiocarbamatos anidros, na preparação de eletrodos modificados com esta classe de complexos, considerando que os complexos hidratados seriam mais fáceis de preparar. Entretanto uma baixa estabilidade e reprodutibilidade de resposta foi observada. O [MnPyr2] mostrou comportamento no qual ocorre oxidação, concordando com a proposta de Schrauzer para ligantes do tipo ímpar, apesar de que a oxidação só ocorreu na presença de oxidantes fortes, como o peróxido de hidrogênio. / Considering their low solubility in water, the dithiocarbamate complexes should produce electrodes without problems of modifier leaching. Such electrodes could be used as amperometric detectors in flow injection analysis and hydrodynamic methods. The complex should act as an electron transfer mediator between the analyte and the electrode surface, improving the response sensitivity of the sensor. Considering these statements carbon paste electrodes modified (EPCM) with anhydrous pyrrolidinedithiocarbamates of several metals were prepared and evaluated in relation to their possible application in voltammetric techniques. Best results regarding response stability and reproducibility were obtained with manganese(II), [MnPyr2] and cobalt(II), [CoPyr2] complexes. The first one was chosen to develop the present work. The electrode performance was evaluated in cyclic voltammetry, chrono amperometric and flow injection analysis with amperometric detection. Linear dynamic ranges of 1,25-14,8; 0,5-41; 1,0-75 x 10-4 mol L-1 and limits of detection of 11,2; 2,98; 5,40 x 10-5 mol L-1 were found respectively for each technique in the determination of hydrogen peroxyde. The methods were used for the determination of H2O2 in bleaching formulation and presented agreement with the classical titration with potassium permanganate within 95% confidence level. Such results have been obtained after optimization of experimental parameters such as scan rate, pH, supporting electrolyte, and others. The oxidation occurred by an electrocatalytic process. Finally the performance of a carbon paste electrode modified with a hydrated vanadyl pyrrolidinedithiocarbamate complex was evaluated as an alternative to the anhydrous complex in the preparation of the modified electrode, since the hydrated complexes are easier to prepare. However a low response stability and reproducibility have been observed. The [MnPyr2] presented an oxidation behavior in agreement with Schrauzer’s predictions, although the oxidation of the metal center occurred only in the presence of strong oxidative agents as the hydrogen peroxide.

O morfolinoditiocarbamato (Mor); o piperidinoditiocarbamato (Pip) e o pirrolidinoditiocarbamato (Pyr) de rutênio derivados respectivamente da morfolina, piperidina e pirrolidina, três aminas alifáticas cíclicas foram preparados e caracterizados por análise elementar, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, espectrometria de massa e análise térmica (termogravimetria – TG e análise térmica diferencial – DTA). A análise elementar mostrou que os compostos de fórmula geral Ru2DTC5.XH2O foram obtidos (DTC = Mor, Pip e Pyr e X = 4, 1,5 e 2 respectivamente); assim como a IV revelou que os complexos são monodentados, com duas bandas de absorção em torno de 1000 cm-1. A espectrometria de massas mostrou as estruturas moleculares e a estabilidade dos complexos, pois requerem alta energia de colisão para fragmentarem-se; alguns fragmentos puderam ser identificados. A análise térmica mostrou que após desidratação os DTC decompõem-se gerando sulfato e óxido de rutênio (III), dependendo da temperatura. Após caracterização, os complexos foram usados com modificadores na preparação de eletrodos de pasta de carbono modificados e seu desempenho avaliado por voltametria cíclica em diferentes meios e intervalos de potencial e em diferentes composições do material do eletrodo. Com base na melhor definição dos picos referentes aos processos anódicos e catódicos, assim como pela menor corrente residual, optou-se em usar como modificador o Ru2Pip5.1,5H2O, na proporção de 10% (m/m) na pasta. Eletrodos preparados com este modificador foram usados na determinação voltamétrica de carbamazepina (CBZ), usando CV. Na presença do analito a corrente do modificador aumenta proporcionalmente à concentração de CBZ no intervalo de 1,30 x 10-8 e 6,62 x 10-6 mol L-1, com limite de detecção de 3,18 x 10-7 mol L-1. O método foi aplicado na determinação de CBZ em urina sintética, usando procedimento de adição de padrão com recuperação da ordem de 97 – 104% e concordância com o método espectrofotométrico recomendado pela farmacopéia brasileira no intervalo de confiança de 95%. / The morpholinedithiocarbamate (Mor); piperidinedithiocarbamate (Pip) and pirrolidinedithiocarbamate (Pyr), three cyclic amines derived respectivelly from morpholine, piperidine and pirrolidine complex of Ruthenium (III) were synthesized and characterized by elemental analysis, infra-red spectroscopy, mass spectrometry and thermal analysis (thermogravimetry – TG – and differential thermal analysis – DTA). Elemental analysis showed that complexes of general formula Ru2DTC5.XH2O ((DTC = Mor, Pip e Pyr e X = 4, 1,5 e 2 respectively) were obtained. IR spectra revelead that the ligant behaves as a monodentate one with a duplet around 1000 cm-1. Mass spectrometry showed the molecular structures and the stability of the complexes, therefore they require high energy of collision to be broken up; some fragments could have been identified. Thermal analysis showed that after dehydration the complexes decomposed generating Ru2(SO4)3 and Ru2O3 as residues depending on the temperature, according to XDR analysis. After characterization the complexes were used as modifiers in the preparation of carbon paste electrodes. The performance of the modified electrodes (MCPE) was evaluated by cyclic voltammetry at different electrode composition and supporting electrolytes and potential intervals. On basis of peak definition and background current, the MCPERu2Pip5.1,5H2O, containing 10% of the complex, was chosen for further studies. The electrode was used in the determination of carbamazepine (CBZ) cyclic voltammetry. In the presence of CBZ the modifier current increased proportionally, to the analyte concentration in the 1,30 x 10-8 and 6,62 x 10-6 mol L-1. The method was applied in the determination of CBZ in synthetic urine sample spikes with the analyte with recoveries of 97 – 104%. Whem compared with a standart spectrophotometric procedure the results of the prposed method agreeded within 95% of confidence, according to the t-Student test.

Os efeitos terapêuticos dos sais de lítio são comprovados no tratamento de pacientes com depressão, certos tipos de câncer e transtornos bipolares de humor. A dosagem de lítio deve ser cuidadosamente controlada em cada paciente já que excessos na dosagem podem conduzir a danos irreversíveis no sistema nervoso e nos rins. Sendo assim é interessante produzir métodos de baixo custo, simples e rápidos que permitam o monitoramento desse íon. Portanto no presente trabalho foi estudado o desempenho potenciométrico de um eletrodo compósito de pasta de carbono modificado com óxido de manganês tipo espinélio dopado com cobalto (III). O eletrodo de pasta de carbono modificado foi preparado pela mistura de 55% (m/m) de pó de grafite, 20% (m/m) de aglutinante (óleo mineral) e 25% (m/m) de óxido de manganês dopado com cobalto (III) (Li1,05Co0,02Mn1,98O4.). O desempenho eletroquímico do eletrodo foi estudado através de voltametria cíclica (etapa de ativação) e cronopotenciometria (i=0) (etapas de estabilização e adição de padrão). Na caracterização eletroquímica do eletrodo estudou-se a melhor concentração de íons lítio para ativação do sensor, bem como a melhor velocidade de varredura, tempo de estabilização, pH, intervalo linear de resposta, limite de detecção e possíveis íons interferentes. Encontrou-se um limite de detecção de 3,98 x 10-6 mol L-1, intervalo linear de resposta de 1,82 x 10-4 mol L-1 a 1,62 x 10-3 mol L-1, pouca interferência dos íons estudados (Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg+2, Ca+2 e Ba+2) sendo a interferência proporcional ao raio iônico dos íons interferentes e sensibilidade de 97,90 mV dec-1. Esse valor de sensibilidade classifica o eletrodo estudado como tendo resposta supernerstiniana o que pode ser atribuído à coexistência de sítios de troca iônica e sítios redox no processo de inserção/extração dos íons lítio na matriz do óxido de manganês. A substituição parcial dos íons Mn pelos íons Co provoca uma diminuição no parâmetro de célula unitária do óxido, o que melhora a estabilidade da estrutura durante o processo de inserção/extração de íons lítio fornecendo maior sensibilidade e propiciando maior seletividade. / The therapeutic effects of lithium salts have been proved useful, as an example given, in the treatment of patients who presents depressive behavior, bipolar disorder and certain types of cancer. The lithium dosage for each patient has to be carefully controlled because an excessive dose can produce irreversible damages to the nervous system and the kidneys. Therefore is interesting produce low cost, simple and quick methods to allow the monitoring of this ion. Hence in this work, the performance of a composite potentiometric carbon paste electrode modified with spinel type manganese oxide doped with cobalt (III) (Li1,05Co0,02Mn1,98O4) was studied. The modified carbon paste electrode was prepared by mixing 55% (w / w) of graphite powder, 20% (w / w) binder (mineral oil) and 25% (m / m) manganese oxide doped with Cobalt (III). The potentiometric performance of the electrode was studied by cyclic voltammetry (activation step) and potentiometry - zero current (stabilization and standard addition steps). The electrochemical characterization of the electrode consisted of the studies of the optimal concentration of lithium ions for activation of the sensor, as well as the best scan rate, stabilization time, pH, linear response range, detection limit and possible interfering ions. In pH = 10, the better one chosen for this study, it was found a detection limit of 3.98 x 10-6 mol L-1, a linear response range from 1.82 x 10-4 mol L-1 to 1.62 x 10-3 mol L-1, low interference from the studied ions (Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg+2, Ca+2 e Ba+2), which is proportional to their ionic radius and sensitivity of 97,90 mV dec-1. This high sensitivity value can be attributed to the coexistence of ion exchange sites and redox sites in the insertion / extraction of lithium ions in the manganese oxide matrix process. The best working pH was around 10, as opposed to working with similar materials found in the literature. This can be explained by the substitution of manganese for cobalt (III) in the structure of the spinel type manganese oxide. This substitution causes a decrease in the unit cell parameter of the oxide, which improves the stability of the structure during the process of insertion / extraction of lithium ions and resistance to change in alkaline solutions.

Os efeitos terapêuticos dos sais de lítio são comprovados no tratamento de pacientes com depressão, certos tipos de câncer e transtornos bipolares de humor. A dosagem de lítio deve ser cuidadosamente controlada em cada paciente já que excessos na dosagem podem conduzir a danos irreversíveis no sistema nervoso e nos rins. Sendo assim é interessante produzir métodos de baixo custo, simples e rápidos que permitam o monitoramento desse íon. Portanto no presente trabalho foi estudado o desempenho potenciométrico de um eletrodo compósito de pasta de carbono modificado com óxido de manganês tipo espinélio dopado com cobalto (III). O eletrodo de pasta de carbono modificado foi preparado pela mistura de 55% (m/m) de pó de grafite, 20% (m/m) de aglutinante (óleo mineral) e 25% (m/m) de óxido de manganês dopado com cobalto (III) (Li1,05Co0,02Mn1,98O4.). O desempenho eletroquímico do eletrodo foi estudado através de voltametria cíclica (etapa de ativação) e cronopotenciometria (i=0) (etapas de estabilização e adição de padrão). Na caracterização eletroquímica do eletrodo estudou-se a melhor concentração de íons lítio para ativação do sensor, bem como a melhor velocidade de varredura, tempo de estabilização, pH, intervalo linear de resposta, limite de detecção e possíveis íons interferentes. Encontrou-se um limite de detecção de 3,98 x 10-6 mol L-1, intervalo linear de resposta de 1,82 x 10-4 mol L-1 a 1,62 x 10-3 mol L-1, pouca interferência dos íons estudados (Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg+2, Ca+2 e Ba+2) sendo a interferência proporcional ao raio iônico dos íons interferentes e sensibilidade de 97,90 mV dec-1. Esse valor de sensibilidade classifica o eletrodo estudado como tendo resposta supernerstiniana o que pode ser atribuído à coexistência de sítios de troca iônica e sítios redox no processo de inserção/extração dos íons lítio na matriz do óxido de manganês. A substituição parcial dos íons Mn pelos íons Co provoca uma diminuição no parâmetro de célula unitária do óxido, o que melhora a estabilidade da estrutura durante o processo de inserção/extração de íons lítio fornecendo maior sensibilidade e propiciando maior seletividade. / The therapeutic effects of lithium salts have been proved useful, as an example given, in the treatment of patients who presents depressive behavior, bipolar disorder and certain types of cancer. The lithium dosage for each patient has to be carefully controlled because an excessive dose can produce irreversible damages to the nervous system and the kidneys. Therefore is interesting produce low cost, simple and quick methods to allow the monitoring of this ion. Hence in this work, the performance of a composite potentiometric carbon paste electrode modified with spinel type manganese oxide doped with cobalt (III) (Li1,05Co0,02Mn1,98O4) was studied. The modified carbon paste electrode was prepared by mixing 55% (w / w) of graphite powder, 20% (w / w) binder (mineral oil) and 25% (m / m) manganese oxide doped with Cobalt (III). The potentiometric performance of the electrode was studied by cyclic voltammetry (activation step) and potentiometry - zero current (stabilization and standard addition steps). The electrochemical characterization of the electrode consisted of the studies of the optimal concentration of lithium ions for activation of the sensor, as well as the best scan rate, stabilization time, pH, linear response range, detection limit and possible interfering ions. In pH = 10, the better one chosen for this study, it was found a detection limit of 3.98 x 10-6 mol L-1, a linear response range from 1.82 x 10-4 mol L-1 to 1.62 x 10-3 mol L-1, low interference from the studied ions (Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg+2, Ca+2 e Ba+2), which is proportional to their ionic radius and sensitivity of 97,90 mV dec-1. This high sensitivity value can be attributed to the coexistence of ion exchange sites and redox sites in the insertion / extraction of lithium ions in the manganese oxide matrix process. The best working pH was around 10, as opposed to working with similar materials found in the literature. This can be explained by the substitution of manganese for cobalt (III) in the structure of the spinel type manganese oxide. This substitution causes a decrease in the unit cell parameter of the oxide, which improves the stability of the structure during the process of insertion / extraction of lithium ions and resistance to change in alkaline solutions.

Orientador: Yoshitaka Gushikem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T23:27:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_WilliamdaSilva_D.pdf: 740346 bytes, checksum: bbae1435b7392cf211b02cc55af7333d (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientadores: Lauro Tatsuo Kubota, Nelci Fenalti Hoehr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T05:16:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marzal_PercyCalvo_D.pdf: 1469754 bytes, checksum: 089db3068a7acb221eecbb8dd258a085 (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências