Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2018-02-26T16:35:40Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãodeMestrado-ElianePaduaOliveira.pdf: 1102362 bytes, checksum: b57cec28ba7674f93280adf60cfb469e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-26T16:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertaçãodeMestrado-ElianePaduaOliveira.pdf: 1102362 bytes, checksum: b57cec28ba7674f93280adf60cfb469e (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Neste trabalho, foram desenvolvidos procedimentos analíticos para a determinação direta de manganês, chumbo e cromo total em águas de produção provenientes da indústria do petróleo, por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite. Neste contexto, foram testados os modificadores permanentes de Ir e Ir-W, o modificador de Pd e o modificador universal de Pd-Mg. Além disso, o efeito da adição de diferentes concentrações de ácido fluorídrico (HF) em combinação com os modificadores químicos citados acima foi investigado. Para a determinação direta de manganês e de chumbo, os modificadores de Ir e Ir-W mostraram um melhor desempenho que os outros na análise de soluções não salinas, permitindo temperaturas de pirólise de 900ºC e 800ºC para Mn e Pb, respectivamente. Por outro lado, em amostras de soluções contendo NaCl, os modificadores apresentaram eficiências similares, sendo possível o uso de temperaturas de pirólise de até 1000ºC para ambos analitos. Apenas é importante destacar que os modificadores de Ir e Ir-W propiciaram uma eliminação mais eficiente da interferência devido ao NaCl, na faixa de 700ºC – 1000ºC. Deste modo, devido à alta salinidade observada nas amostras de águas de produção, o modificador de Ir-W foi escolhido para a determinação tanto de Pb quanto de Mn. Além disto, a adição de HF mostrou-se adequada para a eliminação dos sinais de absorvância de fundo tanto para o Mn como para o Pb. Porém, no caso do Mn ele não pode ser utilizado devido à degradação da sensibilidade na medida deste elemento. Para o Cr, o uso conjunto do HF e Pd apresentou melhor desempenho como modificador químico. A temperatura ótima de pirólise obtida nestas condições foi de 1100ºC, uma vez que nesta temperatura os níveis de fundo foram intensamente reduzidos, não sendo observada perda de sensibilidade. Os resultados obtidos na determinação de cromo total em amostras reais mostraram que a adição do ácido fluorídrico na amostra possibilitou a eliminação da matriz salina antes da etapa de atomização. Todas as amostras foram analisadas tanto por adição padrão como por curva analítica para todos os elementos estudados, usando-se a razão de suas inclinações para investigar a existência de interferências de matriz. Nas condições estabelecidas os limites de detecção foram de 0,15 μg/L; 2,0 μg/L e 0,40 μg/L e os desvios padrão foram de 6,2%; 3,3% e 6,0 %, para manganês, chumbo e cromo, respectivamente. / This work presents the development of analytical methodologies for the direct determination of manganese, lead and chromium in produced waters from petroleum exploration by graphite furnace atomic absorption spectrometry. In this context, several chemical modifiers such as Ir and Ir-W permanent modifiers, Pd and Pd-Mg were tested. Besides, the effect of the addition of hydrofluoric acid was evaluated. In the determination of Mn and Pb in no saline waters, Ir and ir-W permanent modifiers presented better performance than Pd and Pd-Mg, allowing pyrolysis temperatures up to 900ºC and 800ºC, respectively. On the other hand, in saline waters all modifiers presented similar efficiencies, being possible to employ pyrolysis temperatures of 1000ºC. It is only important to remark that permanent modifiers provided more efficient elimination of NaCl in the temperature range from 700ºC to 1000ºC. This way, because of the high salinity often found in produced waters, the Ir-W modifier was chosen for the determination of both analytes. Moreover, the addition of HF was suitable for the minimization of background signal in the measurement of Mn and Pb. However, in the case of Mn it was not possible to employ HF due to the decrease in the sensitivity. In the case of chromium, best results were attained when Pd was used as chemical modifier in combination with HF. In this condition an optimum pyrolysis temperature of 1100ºC was achieved, since in this level background signal was intensely reduced without loss of the analyte. All samples were analyzed by both standard calibration and standard addition methods in relation to all analytes studied. The ratio between slopes obtained was used to verify the presence of matrix interferences. In the optimum conditions established, the detection limits were 0.15 Ug/L, 2.0 Ug/L and 0.40 Ug/L and the relative standard deviations were 6.2 %, 3.3 % and 6.0 % for Mn, Pb and Cr, respectively.

A ativação neutrônica é uma técnica analítica para determinação da composição química elementar. Através da irradiação com nêutrons, é induzida a radioatividade artificial na amostra. Esta radiação é medida usualmente por espectrometria gama. Suas características de sensibilidade elevada (μg.g-1 ng.g-1), exatidão e precisão, capacidade multielementar, limites de detecção da ordem de μg.g-1 a ng.g-1 e natureza não destrutiva, isto é, permite que a amostra seja analisada sem preparo químico prévio, classificam a técnica como muito poderosa na análise de traços. Apesar de ser uma técnica versátil, apresenta limitações. Uma delas é relacionada com as interferências primárias que ocorrem durante a irradiação. Usualmente, o cálculo de concentração se baseia na reação principal sob nêutrons térmicos nX(nt, )n+1X, mas, sob nêutrons rápidos, podem ocorrer as reações interferentes n+1Y(nr, p)n+1X e n+4Y(nr, a)n+1X. A conseqüência disso, é que a concentração final deverá ser a soma dos resultados das reações e não será possível distinguir a concentração real da concentração gerada pelo interferente. Assim, o impacto da interferência dependerá da contribuição do fluxo de nêutrons rápidos no fluxo total de nêutrons no local da irradiação. Isto significa que a interferência dependerá do quanto o canal de irradiação é termalizado e isso é uma característica do reator. Nesta pesquisa, diversas reações de interferência foram estudadas: 28Si(nr,p)28Al na determinação de alumínio; 27Al(nr, p)27Mg na determinação de magnésio; 27Al(nr,a)24Na na determinação de sódio e 56Fe (nr, p)56Mn na determinação de manganês. Duas metodologias foram seguidas: Procedimento I, no qual foram utilizados padrões puros dos elementos. Nesta etapa foram calculadas as massas aparentes de Al, Mg, Mn e Na provenientes das reações interferentes. A razão entre o elemento interferente e o de interesse foi determinada para cada elemento em estudo. No Procedimento II, a contribuição de Fe na determinação de Mn foi estudada em detalhes, analisando diversos materiais de referência de solo e sedimento. Nesta etapa foi desenvolvido um método de correção irradiando as amostras com e sem filtro de cádmio. O mesmo procedimento foi aplicado em amostras de solo coletadas no Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, com concentração de ferro de 19 a 40%. O Procedimento II confirmou os resultados do Procedimento I, provando que nas condições de trabalho da aplicação da AAN no Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear/Comissão Nacional de Energia Nuclear, (CDTN/CNEN), apenas para razão de concentração Fe/Mn igual ou maior do que 50.000 0.002% de Mn em ferro - é que será necessário corrigir os valores de manganês. Desta pesquisa sugere-se que as correções devem ser aplicadas somente em ligas de ferro, quando a presença de manganês for considerada impureza. Esta pesquisa também sugere que, nas mesmas condições de análise, correções devem ser aplicadas quando as razões de Si/Al, Al/Mg and Al/Na forem iguais ou maiores do que 420, 82 and 2.500, respectivamente. / The neutron activation (NAA) is an analytical technique for the determination of the elementary chemical composition. It is based on the induction of artificial radioactivity in a sample by neutrons and the resulting activity is usually measured, by gamma spectrometry. Its more relevant characteristics are the high sensibility (μg.g-1 ng.g-1), accuracy and precision, capability of multielementary analysis, low detection limits and its non destructive nature. These properties classify NAA as a very powerful analytical technique. In spite of being a versatile technique, the NAA presents limitations, one of them is related to the primary interference reactions that occur during the irradiation. The calculation of the concentration is usually based on the main reaction under thermal neutrons nX(nth, )n+1X but under fast flux, the reactions n+1Y(nr, p)n+1X e n+4Y(nr, a)n+1X can take place. The consequence of this interference is that the final elemental concentration will be the sum of results of the reactions and it is not possible to distinguish the real concentration. Therefore, the impact of this interference depends on the contribution of the fast neutron flux on the total neutron flux in the local irradiation channel. It means that the interference depends on how much the irradiation channel is thermalized and it is a characteristic of the reactor. In this research, several interference reactions were studied: 28Si(nf, p)28Al on the aluminium determination; 27Al(nf, p)27Mg, on the determination of magnesium; 27Al(nf, a)24Na, on the determination of sodium and 56Fe(nf, p)56Mn on the determination of manganese. Two procedures were adopted: Method I, in which using pure standards of the elements, the apparent masses of Al, Mg, Mn and Na from interfering reactions were evaluated and a ratio between the interference of the element to the interested element was determined for each studied element. In Method II, the contribution of Fe on Mn determination was studied in detail using several soil and sediment reference materials. In Method II, a correction method was developed irradiating bare and Cd covered samples. The same procedure was applied to soil samples from the Iron Quadrangle, Minas Gerais, with 19 to 40% of iron content. Method II confirmed the results of Method I, proving that in the technical conditions of the application of the NAA at Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear/Comissão Nacional de Energia Nuclear, CDTN/CNEN, only for ratio Fe/Mn equal or higher than 50,000 0.002% of Mn in Iron - it will be necessary to correct the values of Mn. It is suggested that the correction should be applied only in Fe alloys when the presence of Mn is considered impurity. This research also suggests that in the same conditions, the corrections should be applied when the ratios Si/Al, Al/Mg and Al/Na, are equal or higher than 420, 82 and 2,500, respectively.

A reação de redução de oxigênio (RRO) e a reação de oxidação do borohidreto (ROB) foram estudadas em eletrólito alcalino em eletrodos formados por diversos tipos de óxidos de manganês dopados com Ni (II) dispersos sobre carbonos Monarch 1000, MM225 e E350. As técnicas de caracterização físico-química foram difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HR-TEM) equipado com espectrômetro de energia dispersiva de raios X (EDX). Já os estudos eletroquímicos compreenderam voltametria cíclica, curvas de polarização de estado quase estacionário além das técnicas de Espectroscopia de massas diferencial on line (DEMS) e Infravermelho com transformada de Fourier in situ (FTIR). Foi observada pequena inserção dos átomos de Ni na estrutura dos MnOx. A fase correspondente a NiMnOx/C está presente na forma de aglomerados nanocristalinos ou em forma de agulhas com tamanhos da ordem de 1,5 a 6,7 nm dependendo do tipo de carbono utilizado como substrato. Manganita (MnOOH) apresentou-se como fase preponderante para óxido de manganês disperso sobre carbono Monarch 1000 enquanto que para materiais dispersos sobre carbono MM225 e E350G a fase MnO2 esta presente em maior quantidade. Estudos eletroquímicos em camada fina utilizando eletrodo disco rotatório revelaram melhores atividade para a RRO e estabilidade para MnOx dopados com níquel. A RRO procede segundo o mecanismo peróxido, seguida pela reação de desproporcionação do íon HO2- formado. A extensão da reação de desproporcionação do íon HO2- aumenta com o aumento da quantidade de Ni. Sobre eletrocatalisadores suportados em carbonos MM225 e E350 a reação de desproporcionação é mais rápida e envolve um total de 4 e- por oxigênio molecular. As curvas de polarização para RRO obtidas na presença do íon BH4- mostraram que todos os materiais são tolerantes à presença do borohidreto. Resultados de DEMS on line e FTIR in situ mostraram que óxidos de manganês dopados com Ni além de serem ativos para RRO são também ativos para a ROB, porém há uma grande influência da composição e da morfologia dos materiais uma vez que, quando fases segregadas de Ni estão presentes nas amostras, a reação compete com a hidrólise heterogênea do BH4- levando a uma diminuição da eficiência faradaica. / The oxygen reduction reaction (ORR) and the borohydride oxidation reaction (BOR) were studied in alkaline medium on Ni (II) doped MnOx catalysts supported on different carbon powder substrates. Characterizations of physico chemical properties were made by X ray diffraction (XRD), high resolution transmition electronic microscopy (HR-TEM) equipped with X ray dispersive energy spectroscopy (EDS). Electrochemical studies involved cyclic voltammetry and oxygen reduction voltammograms. Also it was used Differential Electrochemical Mass Spectrometry on line (DEMS) and Fourier Transform Infra Red Spectrometry (FTIR) in situ. A small insertion of Ni atoms in the MnOx lattice was observed, this consisting of a true doping of the manganese oxide phase. The corresponding NiMnOx phase is present in the form of needles or agglomerates, with crystallite sizes in the order of 1.5-6.7 nm. Layered manganite (MnOOH) phase has been detected for the Monarch1000 supported NiMnOx material, while different species of MnOx phases are present at the E350G and MM225 carbons. Electrochemical studies in thin porous coating active layers in the rotating ring-disk electrode setup revealed that the MnOx catalysts present better ORR kinetics and electrochemical stability upon Ni doping. The ORR follows the so-called peroxide mechanism on MnOx/C catalysts, with the occurrence of minority HO2- disproportionation reaction. The HO2- disproportionation reaction progressively increases with the Ni content in NiMnOx materials. The catalysts supported on the MM225 and E350G carbons promote faster disproportionation reaction, thus leading to an overall four-electron ORR pathway. The results towards ORR in presence of sodium borohydride showed that all materials are tolerant to the presence of BH4- ion into some extent. DEMS on line and FTIR in situ showed that NiMnOx/C are also active toward the BOR, but there is a strong influence of the nature of the electrocatalysts with respect to the morphology, composition, the nature of the carbon substrate and the Ni load. Results indicate that the electrocatalysts containing segregate Ni phases, the bohohydride oxidation occurs together with the heterogeneous hydrolysis of the BH4- ion resulting in a decrease of the faradaic efficiency.

Oito complexos de manganês foram sintetizados com as tiossemicarbazonas ou semicarbazonas: salicilaldeído-4(N)-fenil-3-tiossemicarbazona (H2SAL-Phtsc), salicilaldeído-4(N)-metil-3-tiosemicarbazona (H2SAL-Metsc), salicilaldeído semicarbazona (H2SAL-Hsc), 2-hidroxiacetofenona semicarbazona (H2HAC-Hsc), salicilaldeído-4(N)-fenil-3-semicarbazona (H2SAL-Phsc) e 2-hidroxiacetofenona-4(N)-fenil-3-semicarbazona (H2HAC-Phsc). Estes agentes complexantes foram caracterizados por: ponto de fusão; RMN de 1H; análise elementar de C, H, N e S; difração de raios X em monocristal; espectroscopia de absorção no Infravermelho e UV-vis. Os complexos foram caracterizados pela combinação de analise elementar, condutividade molar, espectroscopia de absorção na região de infravermelho e UV-vis, susceptibilidade magnética, voltametria cíclica e/ou pulso diferencial e ressonância paramagnética de elétrons. Constantes de interação da albumina sérica humana com complexos [Mn(HSAL-Phtsc)2], [Mn(HHAC-Hsc)2] e [Mn(HSAL-Phsc)2] foram determinadas na faixa de 4,17-13,58 x 104 mol-1 s-1 L, indicando uma fraca interação com a HSA e podemos sugerir que a supressão da HSA não ocorre por uma colisão dinâmica, com valores de Kq na faixa de 2,08-6,79 x 1014 mol-1 s-1 L, superiores ao máximo possível para remoção dinâmica (2,0 x 1010 mol-1 s-1 L), indicando a existência de um mecanismo de extinção estática. Todos os complexos e ligantes foram testados contra linhagens celulares tumorais MDA-MB-231 (tumor de mama humano) e A549 (adenocarcinoma de pulmão humano). Entre os agentes complexantes, o que se destacou foi o salicilaldeído-4(N)-fenil-3-tiosemicarbazona, o qual apresentou IC50 de 8,77 ± 1,51 e 8,16 ± 1,45 mmol L-1, em MDA-MB-231 e A549, respectivamente, onde na linhagem A549 o IC50 é menor que a cisplatina. Os melhores valores de IC50 na linhagem MDA-MB-231 foram dos complexos de manganês com tiossemicarbazonas, complexos [Mn(SAL-Phtsc)2] e [Mn(HSAL-Phtsc)2] (5,89 ± 2,12 e 6,09 ± 1,18 µmol L-1, respectivamente). E na linhagem A549 o complexo [Mn(HSAL-Phsc)2] obteve melhor valor de IC50 (12,23 ± 2,47 µmol L-1). Os testes antimicobaterianos dos compostos mostraram que os complexos de manganês com tiossemicarbazonas, bem como as tiossemicarbazonas sintetizadas são potenciais agentes contra infecções micobacterianas, especificamente contra a Mycobacterium tuberculosis H37Rv. / Eight manganese complexes were synthesized with the thiosemicarbazones or semicarbazones: salicylaldehyde-4(N)-phenyl-3-thiosemicarbazone (H2SAL-Phtsc), salicylaldehyde-4(N)-methyl-3-thiosemicarbazone (H2SAL-Metsc), salicylaldehyde semicarbazone (H2SAL-Hsc), 2-hydroxyacetophenone semicarbazone (H2HAC-Hsc), salicylaldehyde-4(N)-phenyl-3-semicarbazone (H2SAL-Phsc) and 2-hydroxyacetophenone-4(N)-phenyl-3-semicarbazone (H2HAC-Phsc). These complexing agents were characterized by: melting point; 1H-NMR; Elemental analysis of C, H, N and S; X-ray diffraction on single crystal; absorption spectroscopy in Infrared and UV-vis. The complexes were characterized by the combination of elemental analysis, molar conductivity, infrared and UV-vis absorption spectroscopy, magnetic susceptibility, cyclic voltammetry and/or differential pulse and electron paramagnetic resonance. Human serum albumin interaction constants for complexes [Mn(HSAL-Phtsc)2], [Mn(HHAC-Hsc)2] and [Mn(HSAL-Phsc)2] were in the range of 4.17-13.58 x 104 mol-1 s-1 L, indicating a poor interaction with the HSA and we can suggest that the suppression of the HSA dose not occur by dynamic collision since the values of Kq in the range of 2.08-6.79 x 1014 mol-1 s-1 L are higher than the maximum possible for dynamic removal (2.0 x 1010 mol-1 s-1 L), indicating the existence of a static extinguishing mechanism. All complexes and ligands were tested against MDA-MB-231 (human breast tumor) and A549 (human lung adenocarcinoma) tumor cell lines. Among the complexing agents, salicylaldehyde-4(N)-phenyl-3-thiosemicarbazone showed IC50 of 8.77 ± 1.51 and 8.16 ± 1.45 ?mol L-1 in MDA- MB-231 and A549, respectively, where in line A549 the IC50 is lower than cisplatin. The best IC50 values in the MDA-MB-231 strain were from manganese complexes with thiosemicarbazones, complexes [Mn(SAL-Phtsc)2] and [Mn(HSAL-Phtsc)2] (5.89 ± 2.12 and 6.09 ± 1.18 µmol L-1, respectively). And in the A549 line the complex [Mn(HSAL-Phsc)2] obtained a better value of IC50 (12.23 ± 2.47 µmol L-1). The antimycobacterial tests of the compounds showed that the manganese complexes with thiosemicarbazones as well as the synthesized thiosemicarbazones are potential agents against mycobacterial infections, specifically against Mycobacterium tuberculosis H37Rv.

O desgaste abrasivo de dois aços austeníticos ao manganês, materiais com grande utilização na mineração, foi estudado empregando metodologia multiescala (escalas: macro, meso e micro). Na macroescala foram estudados os mecanismos de dano e de desgaste de revestimento de britador utilizado em campo. Na mesoescala foram realizados ensaios de britador de mandíbula e de esclerometria linear. Na microescala o ensaio de esclerometria linear foi utilizado para avaliar os efeitos da camada encruada em campo e da orientação cristalográfica dos grãos austeníticos dos aços com 12 %Mn e 20 %Mn. As técnicas de caracterização utilizadas nesta pesquisa foram: macro e microdureza, nanodureza instrumentada, MO, MEV, DRX, EBSD, FIB e MET. A pesquisa foi dividida em três Capítulos, intitulados: \"Desgaste abrasivo dos aços austeníticos com 12 %Mn e 20 %Mn via ensaio de britador de mandíbula\"; \"Efeito do encruamento e da orientação cristalográfica no desgaste por riscamento dos aços austeníticos 12 %Mn e 20 %Mn\"; e \"Microestrutura da subsuperfície do aço austenítico com 12 %Mn deformado por desgaste abrasivo\". O primeiro Capítulo mostrou, a partir do ensaio de britador de mandíbulas (mesoescala), que o aço com 20 %Mn tem tendência de maior resistência ao desgaste que o aço com 12 %Mn. Este resultado foi obtido para a mandíbula fixa do britador, na qual a severidade de desgaste foi superior a mandíbula móvel, por apresentar microcorte e microsulcamento como micromecanismos predominantes, enquanto na mandíbula móvel o micromecanismo predominante foi a microendentação. No segundo Capítulo observou-se que o desgaste por riscamento (mesoescala e microescala) não depende do perfil de encruamento gerado em campo. Entretanto, foi identificado o efeito da orientação cristalográfica, planos (001), (111) e (101), no desgaste por riscamento dos aços com 12 %Mn e 20 %Mn. No último Capítulo a análise multiescala mostrou que a microestrutura deformada na subsuperfície sofre alterações semelhantes em diferentes intensidades. Nas três escalas de análise foram observadas uma camada com grãos ultrafinos (nanométricos), na subsuperfície, e uma de transição com maclas de deformação. A formação dos grãos ultrafinos foi associada à recristalização dinâmica por deformação plástica, na qual faz parte do mecanismo de auto reparação superficial. Além dos resultados apresentados, o desenvolvimento desta pesquisa de doutorado permitiu a elaboração de duas metodologias: i. análise do efeito da orientação cristalográfica no desgaste por microesclerometria; e ii. análise de microestrutura revelada por ataque iônico - FIB. / The abrasive wear of two manganese austenitic steels, materials broadly used in mining industry, was studied using multiscale methodology (scales: macro, meso and micro). In the macroscale the mechanisms of damage and wear of in-service crusher liner were studied. In the mesoscale, jaw crusher and linear scratch tests were performed. In the microscale the linear scratch test was used to evaluate the effects of the hardening layer and the crystallographic orientation of the austenitic grains of steels with 12 %Mn and 20 %Mn. The characterization techniques used in this research were: macro and microhardness, instrumented nanohardness, OM, MEV, DRX, EBSD, FIB and TEM. The research was divided into three chapters, entitled: \"Abrasive wear of steels with 12 %Mn and 20 %Mn via jaw crusher test\"; \"The effect of the in-service workhardening and crystallographic orientation on the micro-scratch wear of austenitic steels with 12 %Mn and 20 %Mn\"; and \"Subsurface microstructure of the deformed austenitic steel with 12 %Mn by abrasive wear\". The first chapter showed, from the jaw crusher tests (i.e. mesoscale), that the steel with 20 %Mn tends to be more wear resistant than the steel with 12 %Mn. This result was obtained to the fixed jaw crusher, in which the wear severity was superior to the movable jaw, since it presents microcutting and microploughing as predominant micromechanisms, whereas in the mobile jaw the predominant micromechanism was microendentation. In the second chapter, it was observed that scratch wear (i.e. meso and microscale) does not depend on the in-service work-hardening profile. However, it was identified the effect of crystallographic orientation, (001), (111) and (101) planes, on the scratch wear of the steels with 12% Mn and 20% Mn. In the last chapter, the multiscale analysis showed that the subsurface deformed microstructure changes with different intensities. At the three analysis scales, a layer with ultrafine grains was observed in the subsurface and mechanical twins. The formation of this layer, with nanometric grains, was associated with dynamic recrystallization by plastic deformation, in which it is part of the self healing effect. In addition to the results found, the development of this doctoral research allowed for the elaboration of two methodologies: i. Analysis of the effect of crystallographic orientation on the scratch wear; and ii. Microstructure analysis revealed by ion etching - FIB.

Amostras nanoestruturadas do sistema SrTi1-xMnxO3 (STM) com x = 0%, 0.5%, 1%, 2.5%, 5% e 10% na forma de pó foram sintetizadas através do método dos precursores poliméricos. As propriedades térmicas, estruturais e ópticas das amostras STM calcinadas em diferentes temperaturas foram analisadas a temperatura ambiente através de técnicas de análise térmica, difração de raios-x, espectroscopia de absorção de raios-x e fotoluminescência. Os resultados obtidos através das técnicas de analise térmica mostraram que o íon manganês causa um efeito retardante, aumentando a temperatura onde ocorre o início da cristalização. Os resultados de DRX mostraram que no limite de solubilidade estudado, o íon manganês foi incorporado em solução sólida no sítio B na rede do SrTiO3 (ST), assumindo estados de oxidação entre +3,4 e +3,7, indicando que ocorre a criação de defeitos para compensação de cargas, mantendo a neutralidade elétrica do material. A análise dos espectros de fotoluminescência das amostras STM amorfas mostrou que o aumento da quantidade de manganês até 1% leva a um aumento da intensidade fotoluminescência em relação a amostra SrTiO3. Entretanto, a adição de manganês acima desta quantidade leva a uma diminuição pronunciada da intensidade fotoluminescente. Nas amostras amorfas não foi observada uma variação significativa da ordem local ao redor dos átomos de titânio bem como no estado de oxidação dos átomos de manganês à medida que a quantidade de manganês aumenta. Desta forma, a variação da intensidade fotoluminescente não pôde ser atribuída a estes fatores. O aumento da temperatura de calcinação leva a uma diminuição significativa da intensidade fotoluminescente. Uma análise dos espectros XANES medidos na borda K do titânio destas amostras mostrou que ocorre uma maior ordenação dos átomos de Ti nos octaedros de oxigênio [TiO6] a medida que a temperatura de calcinação aumenta, ou seja, à medida que aumenta o grau de cristalinidade das amostras. / Nanostructured SrTi1-xMnxO3 (STM) powder samples with x = 0%, 0.5%, 1%, 2.5%, 5% and 10% were synthesized by the polymeric precursors method. The thermal, structural and optical properties of STM samples heat-treated at different temperatures were analyzed by thermal analysis, X-ray diffraction, X-ray absorption spectroscopy and photoluminescence techniques. The thermal analysis results have shown that manganese ion causes a retarding effect, increasing the onset of the crystallization temperature. The XRD results showed that manganese ion is incorporated in a solid solution in the B site of the SrTiO3 (ST) network for the range of solubility studied, with oxidation states between +3.4 and +3.7, indicating the creation of charge compensation defects, keeping the materials electrical neutrality. The analysis of the photoluminescence (PL) spectra of the STM amorphous samples showed that the PL intensity increases when the amount of manganese is up to 1%. However, higher manganese concentrations leads to a pronounced decrease of the photoluminescence intensity. The amorphous samples showed no significant change of the local order around the titanium atoms, observed as well as in the oxidation state of the manganese atoms as the amount of manganese increases. Thus, the variation of the photoluminescence intensity cannot be explained by these factors. Increasing the calcination temperature leads to a significant decrease of the photoluminescence intensity. An analysis of the XANES spectra measured at the titanium K edge of these samples showed that as the calcination temperature increases, i. e., as it increases the degree of crystallinity, the ordering of the Ti atoms in the oxygen octahedra TiO6 of the samples increases.

Foram estudados os equilíbrios dos complexos de Mn (II) com íons azoteto, em meio aquoso, por método potenciométrico indireto, através de medidas de pH, em meio de azoteto 0 a 1,8 M, e a 25,0 ºC, utilizando força iônica 2,00 M mantida com perclorato de sódio. Nas diferentes concentrações de íon metálico empregadas, 20, 40, 60, 80 e 100 mM, obteve-se uma mesma curva de formação de número médio de ligantes vs. concentração de ligante livre, o que configura a inexistência de complexos polinucleares nessas condições experimentais. Os valores de número médio de ligantes n¯, e de concentração de ligante livre, [L], foram utilizados para a integração de função de Bjerrum, obtendo-se a função de Fronaeus, F0(L), a partir da qual calcularam-se, por métodos gráficos e matemáticos, as quatro sucessivas constantes globais de equilíbrio: β1 = 4,15 ± 0,02 M-1 , β2 = 6,61 ± 0,04 M-2 , β3 = 3,33 ± 0,02 M-3 , β4 = 0,63 ± 0,01 M-4 . Avaliando os valores das constantes, observa-se que os complexos formados são fracos e, em obediência à regra de Irving e Williams, são menos estáveis que os complexos de cobalto (II) e de níquel (II). Em concentrações de ligante superiores a 1M há condições para lenta oxidação espontânea dos complexos de manganês(II) a manganês(III) com significativas mudanças espectrais. / The equilibria of complex formation between manganese(II) cations and azide anions were studied in aqueous medium by an indirect potentiometric method, at 25°C and ionic strengh 2.0 M (NaClO4). The equilibrium data were based on pH measurements of Mn(II) in N3¯/HN3 buffers. Metal ion concentration changing from 20 to 100 mM have defined one single formation curve of n_ (Bjerrum function) vs. [N 3 ¯ ] which is an evidence that only mononuclear species ara present in the working solutions. Integration of the formation curve from the best n¯vs. [N3¯] data leads to Fronaeus function data. They were properly treated to obtain the formation by a variety of methods (graphic and mathematical). The best set formed is: β1 = 4,15 ± 0,02 M-1 , β2 = 6,61 ± 0,04 M-2 , β3 = 3,33 ± 0,02 M-3 , β4 = 0,63 ± 0,01 M-4 . The complex are weaks and are is agreement with the Irving and Williams rule, i. e., less stable than the corresponding complexes of Ni(II) and Co(II). At ligand concentration higher t than 1,0 M there were conditions for a slow spontaneous oxidation of manganese(II) complexes to manganese to manganese(III), with remarkable spectral changes.

Sistemas de análises em fluxo com minibombas solenoide foram desenvolvidos para a determinação de glicerol livre e total em biodiesel e manganês em águas. Em um primeiro trabalho, glicerol livre foi determinado por espectrofotometria após oxidação com periodato, levando à formação de formaldeído, que reagiu com acetilacetona, formando o composto 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidina (DDL). O analito foi extraído com água, em substituição à extração utilizando solventes orgânicos. Resposta linear foi observada de 5 a 50 mg L-1, com limite de detecção estimado em 1 mg L-1 (99,7% de confiança), equivalente a 0,0004% em massa de biodiesel, valor 50 vezes menor que o limite estabelecido pelas legislações Brasileira, Norte americana e Europeia. O coeficiente de variação foi inferior a 1,5% (n = 10) e a frequência de amostragem foi estimada em 34 amostras h-1, com consumo de 340 µg de KIO4 e 15 mg de acetilacetona por determinação. A mesma reação foi explorada para detecção fluorimétrica de glicerol livre e total em biodiesel, sendo essa espécie quantificada após reação de saponificação dos mono-, di- e triglicerídeos remanescentes no biodiesel. Para a determinação de glicerol livre, resposta linear foi observada no intervalo de 5 - 70 mg L-1, com limite de detecção estimado em 0,5 mg L-1, equivalente a 0,0002% (m/m) de biodiesel, com coeficiente de variação menor que 1,0 % (n = 20). Na determinação de glicerol total, faixa linear foi observada no intervalo de 25 - 300 mg L-1, com limite de detecção de 1,5 mg L-1 e coeficiente de variação de 1,4% (n = 10). As frequências de amostragem foram de 35 e 30 amostras h-1, para glicerol livre e total, respectivamente, consumindo 190 µg de KIO4 e 13 mg de acetilacetona por determinação. Os resultados obtidos para as análises de biodiesel foram concordantes com os procedimentos de referência. A formação do complexo Mn(III)/EDTA foi explorada para a determinação de manganês em amostras de águas. Mn(II) foi oxidado em linha em um reator contendo dióxido de chumbo imobilizado em um poliéster. Espectrofotometria com longo caminho óptico foi empregada para aumento de sensibilidade, visando atender o limite máximo tolerado deste metal, estabelecido pelas legislações ambientais vigentes. Resposta linear foi observada no intervalo de 25 a 1500 µg L-1, com limite de detecção estimado em 6 µg L-1 (99,7% de confiança). Frequência de amostragem e coeficiente de variação foram estimados em 36 amostras h-1 e 2,6 % (n = 10), respectivamente, consumindo 500¨µg de EDTA por determinação. A quantidade de chumbo no resíduo corresponde a 250 µg por determinação e, com o reator empregado, é possível realizar até 1600 determinações. Interferências causadas por matéria orgânica nas amostras foram observadas e carvão ativo foi usado para remoção destes interferentes. Os resultados obtidos pelo procedimento proposto e por GF AAS foram concordantes (99,7 % de confiança). / Flow injection procedures based on solenoid micro pump were developed for free and total glycerol determination in biodiesel samples and manganese in fresh water. In a first work, free glycerol was determined by spectrophotometry, after glycerol oxidation by periodate, yielding formaldehyde, followed by formation of the colored product 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidine (DDL) upon reaction with acetylacetone. The analyte was extracted with water in replacement of organic solvents. A linear response was observed from 5 to 50 mg L-1, and detection limit was estimated as 1 mg L-1 (99.7% confidence level) equivalent to 0.0004% (w/w), 50 times lower than the threshold value established by Brazilian, European and American regulations. The coefficient of variation was lower than 1.5% (n=10) and sampling rate was estimated at 34 samples h-1, consuming 340 µg of KIO4 and 15 mg of acetylacetone per determination. The same reaction was exploited for fluorimetric detection of free and total glycerol in biodiesel, and glycerol total was quantified after saponification of mono-, di- and triglycerides remaining in biodiesel. To free glycerol determination a linear response was observed from 5 to 70 mg L-1, with a detection limit of 0.5 mg L-1, which corresponds to 0.0002% (w/w) in biodiesel, and coefficient of variation was lower than 1.0% (n=10). To total glycerol determination, a linear response was observed from 25 to 300 mg L-1, with a detection limit of 1.5 mg L-1, and coefficient of variation of 1.4% (n=10). The sampling rate was estimated at 35 and 30 samples h-1, to free and total glycerol, respectively. The results obtained to biodiesel samples agreed at the 95% confidence level with reference procedures. The formation of the Mn(III)/EDTA complex was exploited for manganese determination in water. Mn(II) was oxidized in a reactor containing lead dioxide immobilized on polyester. Long pathlength spectrometry was exploited to increase sensitivity, aiming to reach the threshold limit established by environmental legislation. A linear response was observed from 25 to 1500 µg L-1, with a detection limit of 6 µg L-1(99.7% confidence level). Sample throughput and coefficient of variation were 36 samples h-1 and 2.6% (n=10), respectively, consuming 500 µg of EDTA. The amount of lead in the residue corresponds to 250 µg per determination, and it is possible to perform up to 1600 measurements. Interferences by organic matter were observed and active charcoal was employed to remove the interfering species. Results were in agreement with those attained by GF AAS at the 95% confidence level.

Este trabalho compreendeu estudar e definir as condições de cultivo que maximizam a produção de manganês peroxidases (MnPs) e lacases (Lacs) por C. subvermispora, fungo de degradação branca da madeira envolvido em processos industriais de biopolpação. O estudo envolveu cultivos submersos, em superfície ou com micélio imobilizado em espuma de poliuretano em meios complexo ou definido, e cultivos imobilizados em meio definido nos quais foram avaliados os efeitos: de diferentes concentrações de Mn2+, dos indutores 2,5-xilidina e álcool veratrílico, e do surfactante Tween 80, que levaram a diferentes níveis de expressões de Lacs e MnPs. Para a determinação de como essas condições afetam a produção das enzimas oxidativas (MnPs e Lacs), os cultivos foram avaliados cineticamente quanto à concentração de proteínas, às atividades enzimáticas, ao espectro de absorção de luz na região UV-VIS, ao teor de açúcares redutores, ao crescimento micelial, ao teor de amônio, ao pH, à condutividade elétrica. Também foram realizadas análises eletroforéticas de extratos de cultivos selecionados. Nos cultivos que tiveram como inóculo discos de micélio, a condição imobilizada em meio de composição complexa demonstrou potencial para produção de Lac (147,5 UI/L). Já nos cultivos inoculados com suspensão de micélio macerado em água, a condição imobilizada em meio de composição definida se destacou com produção seletiva de MnP (277,5 UI/L). Verificou-se que os cultivos em meio complexo nas formas submersa e imobilizada favoreceram a produção de Lac em detrimento de MnP. Nos cultivos de C. subvermispora imobilizado em espuma de poliuretano, em meio definido, a variação da concentração de manganês no meio de cultura alterou a produção de MnP, sendo a concentração de 11 ppm de Mn+2 promotora da máxima atividade (108,5 UI/L). No entanto, ao suprimir manganês do meio, ocorreu produção seletiva de Lac (15,5 UI/L). Com a suplementação do meio contendo 11 ppm de Mn+2 com 0,5 e 1,0 mM de 2,5-xilidina, foram alcançados máximos de atividade de Lac de 14,0 e 22 UI/L, respectivamente. A atividade máxima de MnP não foi afetada pela adição de 2,5-xilidina. Não houve aumentos significativos nas atividades máximas de Lac e de MnP quando o meio foi suplementado com álcool veratrílico. A suplementação do meio contendo 11 ppm de Mn+2 com Tween 80 nas concentrações de 0,05% e 0,5% v/v, em adição a 2,5-xilidina 1,0 mM, aumentou ainda mais a produção de Lac, com máximos de atividade de 53 e 61 UI/L, e de MnP, com picos de 175 e 182 UI/L, respectivamente. As eletroforeses em condições desnaturantes revelaram bandas proteicas de 12,4 a 118,3 KDa e nos géis de atividade foram detectadas atividades de MnP e Lac com mais de uma banda de atividade. Durante os cultivos, a exaustão de açúcares redutores acarretou em diminuição da concentração de micélio fúngico e aumento da concentração de nitrogênio amoniacal no meio, provavelmente devido à ocorrência de autólise celular. O pH e a condutividade variaram relativamente pouco. Em meio complexo, obsevou-se aumento da condutividade durante o cultivo, provavelmente devido à secreção de ácidos orgânicos pelo fungo. / This work involved the research and definition of the culture conditions that maximize the production of manganese peroxidase (MnP) and laccase (Lac) by C. subvermispora, a white-rot fungus studied in biopulping industrial processes. The study involved submerged or static cultures with immobilized mycelium in polyuretane foam in complex or defined medium, and immobilized cultures in defined medium with different concentrations of Mn2+ and inductors, 2.5-xylidin and veratryl alcohol, and surfactant, Tween 80, resulting in different expressions levels of MnPs and Lacs. To determine how these conditions affect the production of oxidative enzymes (MnP and Lac), the cultures were evaluated kinetically regarding the concentration of proteins, enzymatic activities, the absorption of light in the UV-VIS regions, the concentration of reducing sugars, the micelyal growth, the concentration of ammonium, pH, electrical conductivity. We also performed electrophoretic analysis of some selected cultures. In the cultures inoculated whith discs of mycelium, the condition immobilized in poliuretane foam whith complex medium showed potential for producing Lac (147.5 IU / L). In the cultures inoculated with homogenized mycelium, the immobilized condition whith defined medium showed selective production of MnP (277.5 IU/L). It was found that the submerged and immobilized cultures in complex medium increased the production of Lac instead of MnP. In the immobilized cultures with defined medium, the variation of the concentration of manganese in the medium altered the production of MnP, being the concentration of 11 ppm that promoting maximum activity (108.5 IU/L). However, in the absence of manganese in the medium, the selective production of Lac (15.5 IU / L) was observed. With the supplementation of the defined medium containing 11 ppm Mn+2 with 0.5 or 1.0 mM 2.5-xylidine, maximum activities of Lac of 14.0 and 22.0 IU / L, respectively, were achieved. The maximum activity of MnP was not affected by the addition of 2.5-xylidine. There was no significant increase in the maximum activities of Lac and MnP when the medium was supplemented with veratryl alcohol. Supplementation of the medium with Tween 80, at concentrations of 0.05% and 0.5% v/v, in addition to 11 ppm Mn+2 and 1.0 mM 2.5-xylidine, further increased the production of Lac, with highest activities of 53 and 61 IU/L; MnP activities were 175 and 182 IU/L, respectively. Electrophoresis under denaturing conditions revealed bands of approximately 12.4-118.3 KDa in the electrophoresis non-denaturing PAGE showed MnP and Lac activities in differents bands. During the cultivations, the exhaustion of sugars led to decreased concentrations of mycelium and increased concentrations of ammonia in the extracts, probably due to the occurrence of cellular autolysis. The pH and conductivity showed low variations. The culture in complex medium showed an increased conductivitywith time, probably due to the secretion of organic acids by the fungus.

A influência do butirato de sódio (NaBu), do cloreto de manganês (MnCl2), combinados ou isolados, e da cicloheximida (CHX) na síntese de tireotrofina humana recombinante (r-hTSH) derivada de células CHO foi investigada pela primeira vez. Com exceção da CHX, que gerou uma redução de 1,5 vezes na produtividade volumétrica, todos os reagentes geraram um aumento (1,4 vezes para o MnCl2 e 3 vezes para o NaBu e NaBu+MnCl2) na produtividade volumétrica. Também foi observada uma diminuição no número de células viáveis com a utilização de todos os reagentes. A adição destes reagentes ao meio de cultura de células CHO produtoras de hTSH gerou também alterações na glicosilação do r-hTSH. As alterações geradas pela presença de CHX foram todas negativas, resultando em uma diminuição de 5,5% no conteúdo de ácido siálico, 10% na ocupação dos sítios de glicosilação, além de uma diminuição no conteúdo de todos os monossacarídeos neutros. Os demais reagentes, por outro lado, resultaram em alterações positivas. A presença de NaBu no meio de cultura acarretou um aumento de 12% no conteúdo de ácido siálico e de 3% na ocupação dos sítios de glicosilação. Com relação às estruturas de carboidratos presentes no hTSH, foi observado um aumento de 14% nas estruturas bi-antenárias, aumento no conteúdo de manose e fucose e uma diminuição no conteúdo de galactose e N-acetilglucosamina. A presença de MnCl2 no meio de cultura resultou em um aumento de 1,7% no conteúdo de ácido siálico e de 1,3% na ocupação dos sítios de glicosilação. Houve ainda um aumento no conteúdo de manose e N-acetilglucosamina e uma diminuição no conteúdo de fucose e galactose. Um aumento de 7% na freqüência de estruturas bi-antenárias foi também observado quando MnCl2 foi utilizado. O uso simultâneo de NaBu e MnCl2 proporcionou um aumento de 14% no conteúdo de ácido siálico e de 3% na ocupação dos sítios de glicosilação, bem como um aumento no conteúdo de todos os monossacarídeos neutros. Não houve, entretanto, alterações na freqüência das estruturas de carboidratos. Apesar de todas as alterações causadas pelos diferentes reagentes, não foram observadas diferenças na atividade biológica ou no comportamento farmacocinético das diferentes preparações de hTSH estudadas. Este estudo é extremamente relevante, tanto do ponto de vista do desenvolvimento de novos biofármacos, quanto do ponto de vista do controle de qualidade das glicoproteínas hormonais já utilizadas na clínica médica. / The influence of sodium butyrate (NaBu), manganese chloride (MnCl2), combined or isolated, and cycloheximide (CHX) on the synthesis of human thyrotropin CHO-derived (r-hTSH) was investigated for the first time. Exception made for CHX, which caused 1.5-fold reduction on volumetric productivity, all other reagents caused an increase in the volumetric productivity of 1.4-fold with MnCl2 and 3-fold with NaBu and NaBu+MnCl2. The number of viable cells decreased in presence of all these reagents. They also caused alterations in the glycosylation of r-hTSH. When CHX was utilized, a decrease in the content of sialic acid (5.5%), in the site occupancy (10%) and in the content of neutral monosaccharides was observed. In contrast, the addition of NaBu to culture medium caused an increase of about 12% in the sialic acid content and of 3% in the site occupancy. Concerning to carbohydrate structures, an increase of 14% of bi-antennary structures was achieved. In addition, an increased content of mannose and fucose and a decrease in the content of galactose and N-acetyl glucosamine was also observed. When MnCl2 was utilized, an increase of 1.7% in the sialic acid content and of 1.3% in site occupancy occurred. An increased content of mannose and N-acetyl glucosamine was also observed, while the content of fucose and galactose decreased. Concerning to carbohydrate structures, an increase of 7% on bi-antennary structures was achieved. When NaBu and MnCl2 were utilized simultaneously, we observed an increase of about 14% in the sialic acid content, of 3% in the site occupancy, as well as an increase in the content of all neutral monosaccharides. The frequency of carbohydrates structures, however, was not altered. Despite all the changes caused by these different reagents, in vivo biological activity and pharmacokinetic behavior were found not significant different in all the hTSH preparations studied in the present work.