Orientador: Prof. Dr. Hugo Barbosa Suffredini / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência & Tecnologia - Química, 2015. / Este trabalho buscou aplicar a tecnica de voltametria de onda quadrada em uma interface envolvendo dois liquidos imisciveis, sendo uma fase oleosa, contendo vitaminas lipossoluveis e outra aquosa, formada por solucoes-tampao em dois valores de pH (5,5 e 7,0). Foram realizados testes de interacao entre o tocoferol (lipossoluvel) e o acido ascorbico (hidrossoluvel adicionada a fase aquosa), de aplicacao direta da tecnica em um balsamo pos-barba e de microscopia eletroquimica de varredura. Com o uso de eletrodos de carbono impresso, foram obtidos valores numa escala relativa de potenciais de oxidacao para a vitamina A proximos de 0 V, no caso da vitamina K de -0,1 V e para a vitamina E os potencias foram de 0,1 V aproximadamente (todos em relacao ao potencial de Ag). Em relacao ao teste do balsamo, foi identificado um pico com o perfil e o potencial de oxidacao caracteristico do ¿¿-tocoferol, enquanto que na avaliacao da interacao entre as vitaminas E e C na interface, dados comprovaram o descrito na literatura. / This work applied the square wave voltammetry technique on an interface between two immiscible liquids, one being the oily one, containing the fat soluble vitamins and another one, aqueous, corresponding to a buffer solution on two pH values 5,5 and 7,0. Besides it, tests of tocopherol (vitamin E, fat soluble) and ascorbic acid (Vitamin C, water soluble interaction, a direct application on an after shaving balm and scanning microscopy electrochemistry tests were carried out. By applying screen printed carbon electrodes, the relative oxidation potential to Vitamin A was determined as being next to 0 V. In the case of vitamin K the oxidation potential was measured as -0,1 V and to vitamin E, the values were close to 0,1 V (all potential data was measured versus Ag potential). Concerning the balm, a peak was detected exactly with the same profile and potential of the á-tocopherol. Also, the interaction between vitamins C and E was measured directly on the interface with results near from what was expected by the literature.

[pt] Neste trabalho foram desenvolvidas metodologias eletroanalíticas baseadas na voltametria adsortiva de redissolução catódica com varredura de potencial de onda quadrada e de pulso diferencial para a determinação do ciclofenil em urina e em formulações farmacêuticas, e na voltametria anódica com varredura de potencial de onda quadrada e de pulso diferencial para a determinação da primaquina em formulações farmacêuticas. Comparando-se as duas técnicas de aquisição, a voltametria de onda quadrada foi escolhida para realizar as determinações do ciclofenil em urina e em formulação farmacêutica por se mostrar, além de uma técnica mais rápida, maior sensíbilidade. Para a determinação da primaquina a melhor técnica foi à voltametria de pulso diferencial. As condições experimentais que possibilitaram um melhor desempenho analítico em termos da obtenção do menor limite de detecção e maior reprodutibilidade das leituras foram otimizados. No caso do ciclofenil, o composto mostrou ser instável no meio aquoso e orgânico para determinação voltamétrica, com sistemática diminuição da corrente faradaica. Assim, fez-se uso das propriedades eletroquímicas de um derivado estável obtido pela derivatização fotoquímica do composto (o composto foi irradiado com irradiação UV por 45 minutos em um reator fotoquímico), a corrente máxima obtida apresentou um potencial a -1,28 V. As condições experimentais que possibilitaram este sinal foram obtidas com 30 s de tempo de deposição do analito sobre o eletrodo de mercúrio, solução Britton-Robbinson pH 9,0 como eletrólito de suporte, potencial de acumulação de -0,9 V, amplitude de 250 mV, incremento de potencial de 2,0 mV no modo de onda quadrada. Desta forma foi obtido limite de detecção da ordem de 10-8 mol L-1, faixa linear dinâmica de 2 ordens de grandeza, condições estas que possibilitaram a determinação do composto tanto em formulações farmacêuticas (Menopax) como em amostra de urina enriquecida com o analito de interesse. Foram feitos testes com subtâncias concomitantes da formulação farmacêutica e constatou-se que não existia problema com interferência na análise nesse tipo de amostra. Nas determinações em urina não houve a necessidade de se fazer tratamento prévio da amostra, apenas a irradiação UV para estabilizar o composto, as análises foram realizadas com o método de adição de analito, de forma a se corrigir a interferência de matriz. Em ambos os casos os resultados obtidos se encontram na faixa de 93,6 a 106,5 por cento, dentro da faixa de recuperação aceitável para este tipo de problema analítico segundo estabelecido pela Farmacopéia dos Estados Unidos da América. Usou-se ainda os resultados provenientes das voltametrias de pulso diferencial, de voltametria de onda quadrada e da voltametria cíclica para se obter informações sobre o processo redox que ocorria no eletrodo de trabalho. Constatou-se que a reação é reversível, com um processo de controle adsortivo, sendo que apenas o reagente adsorve no eletrodo de trabalho, não ocorrendo adsorção do produto da reação de redução. Constatou-se também que o processo envolve a transferência de apenas 1 elétron, e que a reação não possuía contribuição cinética. No caso da primaquina o sinal de redução ocorre em região anódica (0,592 V), foi portanto necessário utilizar um eletrodo de carbono para se poder fazer a determinação da primaquina. Visando a possibilidade do uso do eletrodo de mercúrio, tentou-se fazer uso da formação de derivados complexos da primaquina com vanádio, com cobre ou com íon iodeto (complexo de tranferência de carga), porém não foram observados sinal da reação redox na janela de potencial procurada. Nas condições experimentais otimizadas não se / [en] In this work, square-wave and differential pulse voltammetric methods were developed for the determination of cyclofenil and primaquine in pharmaceutical formulations and in urine samples. The use of the square- wave acquisition technique was found to enable better sensitivity and faster analysis time compared to the differential pulse technique. Experimental and instrumental conditions were optimized to allow the best analytical performance in terms of limit of detection and repeatability of the readings. In the case of cyclofenil, its unstable behavior in aqueous and organic solvents, with systematic decreasing of analyte current signal, makes impossible any voltammetric determination. As an alternative way, the electrochemical properties of a stable photochemical derivative of cyclofenil was used (the compound was irradiated with UV radiation for 45 min) with maximum current at -1,28 V. This analyte photoderivative could also be accumulated in the working electrode. The experimental conditions that allowed the maximum current was a 30 s of deposition time at the mercury electrode, Britton- Robbinson (pH 9,0) supporting electrolyte, accumulation potential of -0,9 V, amplitude of pulse of 250 mV, scan increment 2,0 mV. These optimized conditions allowed a limit of detection of 10-8 mol L-1 and dynamic linear range of 2 orders of magnitude to be achieved. These analytical figures of merit made possible the determination of cyclofenil either in a pharmaceutical formulation (Menopax) and in urine samples spiked with the analyte of interest. The potential interferences from concomitant substances used in the pharmaceutical formulation were also evaluated. For the analyte determination in urine, only UV irradiation of sample was necessary, in order to obtain stable cyclofenil derivative. The analyte addition method was used to analyze urine in order to minimize matrix interferences. Recovery results for the analysis of Menopax and for the analysis of urine were between 96,5 and 107,6 percent, within the acceptable recovery range established by the United States Pharmacopoeia. Information concerning the analyte redox reaction and electrode processes was also obtained from differential pulse voltammetry, square-wave voltammetry and cyclic voltammetry. It was verified that the cyclofenil photoderivative eletrochemical reaction is reversible with adsorption of only the reagent on the surface of the electrode. The adsorption of the electrochemical reduction product does not occur. It was also verified that the process involves the transference of only one electron, and there is no kinetics contribution in the reaction. In the case of the primaquine the analyte reduction occurs in anodic region (0,592 V), therefore, it was necessary the use the carbon glass electrode to allow the determination of this analyte. The pre-concentration of the analyte in the working carbon glass electrode was also not attained with the experimental conditions used. Several attempts were made to make possible the use of the mercury electrode, including the formation of charge transfer complexes with iodine and complexation with vanadium. However no success was obtained. Using the carbon glassy electrode and DPV technique the determination of primaquine in pharmaceutical formulations and urine was performed with average recovery of 101.7 percent. Limit of detention of 1,0 x 10-6 mol L- 1 was obtained.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O Dimetomorfe (DIM) pertence à classe dos fungicidas morfolÃnicos, tem aÃÃo sistÃmica, à persistente nas matrizes alimentÃcias e em solos de plantio onde foi aplicado e à um possÃvel interferente endÃcrino, o que justifica o desenvolvimento de metodologias para detecÃÃo e quantificaÃÃo desse composto. No estudo eletroquÃmico pode-se observar que DIM apresentou processo eletroquÃmico controlado por difusÃo e caracterizado como quasi-reversÃvel, com potencial de eletrodo em torno de 1,28 V vs. eletrodo de Ag/AgCl/Cl-(KCl sat.), referente à transferÃncia de dois elÃtrons. No desenvolvimento da metodologia eletroanalÃtica utilizando voltametria de onda quadrada e o eletrodo de diamante dopado com boro, constatou-se que as melhores condiÃÃes experimentais e voltamÃtricas foram obtidas em tampÃo Britton-Robinson pH 3, como eletrÃlito de suporte, frequÃncia de aplicaÃÃo dos pulsos de potencial de 30 s-1, amplitude dos pulsos de potencial de 50 mV e incremento de potencial de 2 mV. Partindo dessas condiÃÃes foi possÃvel desenvolver uma metodologia analÃtica com faixa linear de 4,57x10-6 a 3,78x10-4 mol L-1, limite de detecÃÃo de 3,11x10-7 mol L-1, limite de quantificaÃÃo de 1,04x10-6 mol L-1, repetibilidade de 0,13% (n = 10) e reprodutibilidade de 0,92% (n = 5). A avaliaÃÃo da interferÃncia das espÃcies iÃnicas presentes no eletrÃlito de suporte e do Mancozebe (MZB), presente em coformulaÃÃes de DIM, na exatidÃo e na precisÃo da metodologia mostrou que essas espÃcies exercem pouca influÃncia. A recuperaÃÃo em eletrÃlito foi de 97,25  0,70 %, com confianÃa de 95%, e BIAS de 2,74 %. O percentual de interferÃncia do MZB, em diferentes concentraÃÃes, foi menor que |10%|. A aplicaÃÃo da metodologia proposta na determinaÃÃo do DIM em uva in natura e em vinho tinto apresentou percentual de recuperaÃÃo de 101,0  12,1% e 105,1  10,8% com confianÃa de 95%, respectivamente, e BIAS menor que 6%. Baseando-se nas informaÃÃes quÃmico-computacionais, pode-se inferir que o sÃtio de oxidaÃÃo do DIM à na dupla ligaÃÃo nÃo aromÃtica. Os dados obtidos por cromatografia gasosa acoplada a um espectrÃmetro de massa levaram à conclusÃo que a natureza do substrato eletrÃdico nÃo interfere no mecanismo global da reaÃÃo de eletrooxidaÃÃo do DIM, sendo formado o (4-clorofenil)-(3,4-dimetoxifenil)metanona como produto majoritÃrio. / Dimethomorph (DIM) belongs to the class of morpholinic fungicides, it has systemic action, it is persistent in food matrices and in planting soils where was applied and a possible endocrine interferent, justifying the development of methodologies for detection and quantification of this compound. In the electrochemical study can be seen that the DIM had electrochemical process diffusion-controlled and characterized as quasi-reversible, with electrode potential of approximately 1.28 V vs. Ag/AgCl/Cl-(KCl sat.) electrode and involving two electrons transfer. In the development of electroanalytical methods using the square-wave voltammetry and the boron-doped diamond electrode, it was found that the best experimental and voltammetric conditions were obtained in Britton-Robinson buffer pH 3, as supporting electrolyte, pulse potential frequency of 30 s-1, square-wave amplitude of 50 mV and potential step increment of 2 mV. From these conditions it was possible to develop an analytical method with a linear range from 4.57x10-6 to 3.78x10-4 mol L-1, detection limit of 3.11x10-7 mol L-1, quantification limit of 1.04x10-6 mol L-1, 0.13% of repeatability (n = 10) and 0.92% of reproducibility (n = 5). The evaluation of the interference of the ionic compounds present in the supporting electrolyte and the Mancozebe (MZB), present in DIM co-formulations, in the accuracy and precision of the methodology showed that these species have little influence. The recovery in electrolyte was of 97.25  0.70%, with 95% confidence, and BIAS of 2.74%. The percentage of MZB interference, in different concentrations, was less than |10%|. The application of the proposed methodology for determining of the DIM in fresh grapes and red wine showed a percent recovery equal to 101.0  12.1% and 105.1  10.8% with 95% confidence, respectively, and BIAS less than 6 %. Based on the quantum-chemicals information, we can infer that the site of oxidation of DIM is the non-aromatic double bond. The data obtained by gas chromatography-mass spectrometry led to the conclusion that the electrodic substrate nature does not interfere in the overall mechanism of the DIM electrooxidation reaction, in which is formed the (4-chlorophenyl)-(3,4-dimethoxyphenyl)methanone as major product.

O presente trabalho teve por objetivos propor um método para testar a contribuição de cada genótipo e ambiente para a interação genótipos X ambientes em ensaios multi-ambientais através de um teste F e implementar uma rotina computacional para a realização da análise de dados segundo o teste proposto. O estudo avalia quatro conjuntos de dados, cada um com diferentes números de genótipos dentro de ambientes com quatro blocos. Para um dos conjuntos, simulou-se as somas de quadrados das linhas (genótipos) e colunas (ambientes) da matriz de interação genótipos X ambientes (GE) gerando 500, 5000 e 10000 experimentos para verificar a distribuição empírica. Os resultados indicaram um ajuste à distribuição qui-quadrado não-central para as linhas e colunas da matriz de interação GE, verificados também pelo teste de Kolmogorov-Smirnov e o gráfico QQplot. Na aplicação do teste F proposto aos quatro conjuntos de dados, identificou-se os genótipos e ambientes que contribuiram mais para a interação genótipos X ambientes. Dessa forma, os melhoristas podem selecionar bons genótipos e ambientes nos seus estudos. / The objective of the present work was to propose a method for testing the con- tribution of each element in a genotypes X environments interaction using multi-environment analyses by means of an F test and implementation of a computational routine to analyze the data according to the test proposed. The study evaluated four data sets, each with a di®erent number of genotypes and environments, in a block design with four repetitions. In one group, the sum of squares within rows (genotypes) and columns (environments) of the genotypes X environments (GE) matrix was simulated, generating 500, 5000 and 10000 experiments to verify the empirical distribution. Results indicate a non-central chi-squared distribution for rows and columns of the GE interaction matrix, which was also verified by the Kolmogorov-Smirnov test and QQplot graph. Application of the F test to the four data sets identified the genotypes and environments that contributed the most to the genotypes X environments interaction. In this way, geneticists can select good genotypes and environments in their studies.

Neste trabalho, são abordados os estudos eletroquímicos e químico-quânticos, bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para o antidepressivo tricíclico imipramina e para o neurotransmissor dopamina. Os experimentos foram realizados em solução tampão Britton Robinson (BR) 0,10 mol L-1 no pH de melhor resposta analítica para os referidos compostos. Com base nos parâmetros eletroquímicos extraídos das técnicas de voltametria cíclica e de onda quadrada, utilizando-se um eletrodo de grafite-poliuretana (GPU), foi possível diagnosticar o grau de reversibilidade das reações, a presença ou não de processos de adsorção e também o número de prótons e elétrons envolvidos nas reações eletroquímicas. Quanto aos cálculos químico-quânticos, a representação gráfica do HOMO (orbital molecular de mais alta energia ocupado) e os cálculos das cargas atômicas derivadas do potencial eletrostático forneceram uma estimativa do provável sítio de oxidação dos compostos. Os resultados indicaram que a reação de oxidação da imipramina é irreversível e dependente da adsorção do reagente na superfície do eletrodo, ocorrendo a formação subseqüente de um dímero em uma etapa química posterior à transferência de dois elétrons e um próton. O provável sítio de oxidação da molécula abrange a região do átomo de nitrogênio do anel, salientando que após a transferência de dois elétrons há uma deslocalização de cargas pelo anel aromático, fato este que sugere a formação do dímero na posição 2. Paralelamente, experimentos de eletrólise a potencial controlado foram realizados com o objetivo de gerar produtos de reação para serem analisados pela técnica de espectroscopia de massa com ionização por electrospray (ESI-MS). Tomando-se por base os resultados obtidos pelas técnicas voltamétricas, pelos cálculos químico-quânticos e pelos espectros de massa, foi sugerido o provável mecanismo de oxidação da imipramina nas condições estudadas. A metodologia analítica desenvolvida para a imipramina é rápida, sensível e exata para a análise de rotina em comprimidos de Tofranil®. A sensibilidade alcançada pela metodologia permitiu ainda a análise direta de concentrações plasmáticas terapêuticas do antidepressivo e de seu metabólito (desipramina) em amostra de soro humano sintético. No entanto, a seletividade da metodologia ficou comprometida pela proximidade dos potenciais de pico dos dímeros formados após a oxidação da imipramina (-41 mV) e da desipramina (23 mV). A aplicação de um método matemático de deconvolução (Origin 6.0) tornou possível a determinação simultânea da imipramina e da desipramina. A dopamina, por sua vez, é oxidada a dopamina orto quinona em um processo reversível com a adsorção de reagente e produto na superfície do eletrodo. O processo envolve a participação de dois elétrons e dois prótons. A metodologia analítica desenvolvida para a dopamina foi aplicada na análise de rotina em ampolas de Revivan® com boa exatidão e precisão. Além disso, a sensibilidade e a seletividade alcançada pela metodologia resultou na determinação de dopamina em fluído cerebrospinal sintético. A separação dos picos de oxidação da dopamina (Ep = 200 mV) e do ácido ascórbico (Ep = 40 mV) deve-se, provavelmente, às interações eletrostáticas favoráveis entre a superfície do eletrodo de GPU e o ânion ascorbato. De maneira geral, os resultados obtidos foram bastante satisfatórios para as determinações pretendidas, concluindo que o eletrodo de GPU é um material promissor para a análise de moléculas de interesse biológico. / In this work, the electrochemical and quantum-chemical studies are discussed, as well as the development of analytical methodologies for the imipramine tricyclic antidepressant and for the dopamine neurotransmitter. Experiments were performed in 0.10 mol L-1 Britton Robinson (BR) buffer solution at the best analytical response pH for the mentioned compounds. From the electrochemical parameters extracted of cyclic and square wave voltammetric techniques, using a graphite-polyurethane electrode (GPU), it was possible to diagnose the reactions reversible degree, the presence or not of adsorptions processes and also the number of protons and electrons involved in the electrochemical reactions. Concerning to the quantum-chemical calculations, the graphic representation of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and the calculation of the atomic charge derived from electrostatic potential provided an estimation of the probable oxidation sites of the compounds. The results indicated that the oxidation reaction of imipramine is reversible and dependent of the reagent adsorption at the electrode surface, occuring the formation of a dimer in a chemical step after the transference of two electrons and one proton. The probable oxidation site of the molecule includes the nitrogen atom region of the ring, emphasizing that after the transference of the two electrons there is a deslocalization of the charges though the aromatic ring, suggesting the formation of the dimeric specie at postion 2. At the same time, experiments of controlled potential electrolysis were carried out in order to generate reaction products to be analysed by electrospray ionization mass espectrosmmetry (ESI-MS). From the results obtained by voltammetric techniques, by quantum-chemical calculations and by mass spectroscopy, it was suggested a probable mechanism for the imipramine oxidation in the studied conditions. The analytical methodology developed for imipramine is fast, sensible and accurate for routine analysis in Tofranil® tablets. The reached sensibility also allowed the direct analysis of therapeutical plasmatic concentrations of the antidepressant and its methabolic (desipramine) in synthetic human serum sample. However, the selectivity of the methodology was compromised by the peak potentials proximity of the dimers formed after the oxidation of imipramine (-41 mV) and of desipramine (23 mV). The application of a deconvolution mathematical xviii method (Origin 6.0) permitted the simultaneous analysis of imipramine and desipramine. On the other hand, dopamine is oxidized to dopamine ortho-quinone in a reversible process with the adsorption of reagent and product at the electrode surface. The process involves the participation of two electrons and two protons. The analytical methodology developed for dopamine was applied in the routine analysis in Revivan® injections with good accuracy and precision. Besides that, the sensitivity and the selectivity reached by the methodology resulted in the determination of dopamine in synthetic cerebrospinal fluid. The separation of the oxidation peaks of dopamine (Ep = 200 mV) and of ascorbic acid (Ep = 40 mV) is probably due to the favorable electrostatic interactions between the GPU electrode surface and the ascorbate anion. In general way, the obtained results were very satisfatory for the desirable determinations, concluding that the GPU electrode is a promissing material for the analysis of biological interest molecules.

O presente trabalho apresenta um estudo eletroquímico da redução dos herbicidas 2,4-D e metribuzin bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para determinação destes compostos em amostras naturais. Os experimentos foram realizados sobre eletrodo compósito de grafite-poliuretana (GPU) utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada (SWV). A técnica de Voltametria Cíclica (VC) foi utilizada para diagnosticar o grau de reversibilidade da reação de redução dos herbicidas assim como a natureza do transporte da material eletroativo para a superfície do eletrodo de GPU. Os eletrólitos suportes utilizados nos experimentos foram: tampão Britton-Robinson (BR) para o 2,4-D e água acidificada com H2SO4 0,1 mol L-1 para o metribuzin, ambos em pH 2. Os resultados indicaram que tanto o 2,4-D quanto para o metribuzin, apresentam um único pico de redução com características de processo irreversível controlado pela adsorção de reagente na superfície do eletrodo. Os parâmetros da técnica de SWV (freqüência, amplitude e incremento de varredura), bem como o tempo e potencial de acumulação foram otimizados para obtenção de maior sensibilidade analítica. Curvas analíticas dos dois herbicidas foram obtidas no intervalo de 1,5 a 12 µmol L-1 para os dois herbicidas. Os limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) obtidos para o 2,4-D, foram de 17,6 µg L-1 e 58,6 µg L-1, respectivamente. Para o metribuzin, o LD foi de 1,67 µg L-1 e o LQ 5,56 µg L-1. A precisão das metodologias desenvolvidas foi avaliada por meio da repetibilidade e a reprodutibilidade e a exatidão determinada pelo erro relativo. Os testes de recuperação realizados pelo método de adição de padrão forneceram valores de 104 % para o 2,4-D e 102 % para o metribuzin. As metodologias eletroanalíticas desenvolvidas para determinação do 2,4-D e do metribuzin, foram aplicadas em um estudo para avaliação do tempo de percolação dos mesmos em dois solos com características distintas. Os resultados indicaram que os dois herbicidas apresentam alta mobilidade nos solos estudados, pois 24 horas após a aplicação já foi possível detectar a presença dos mesmos na solução do solo extraída. Para o 2,4-D, 7 dias após o início do experimento, foram encontrados apenas resíduos de herbicida, enquanto que para o metribuzin obteve-se concentrações próximas a 1 mg L-1, mesmo depois de 14 dias. Após 100 dias do início do experimento observou-se um maior acúmulo de 2,4-D no solo arenoso, que pode ter ocorrido devido ao teor mais elevado de MO do solo argiloso, que proporciona uma quantidade maior de microorganismos no solo e que podem degradar o 2,4-D. Já para o metribuzin pode-se observar que este fica adsorvido nas primeiras profundidades do solo argiloso, possivelmente pelas maiores quantidades de MO e CTC. O eletrodo de GPU com a técnica de SWV apresentou bons resultados no que diz respeito à sensibilidade e ao tempo de análise, sendo uma excelente alternativa ao eletrodo de mercúrio, usualmente utilizado em medidas eletroanalíticas do 2,4-D e metribuzin. Os resultados obtidos com amostras de solo e formulação comercial dos herbicidas são bastante coerentes, considerando a dinâmica da dissipação espacial e temporal dos herbicidas no perfil do solo. / This research presents an electrochemical study of the herbicides 2,4-D and metribuzin reductions and the development of analytical methodologies for the determination of such substances in natural samples. The experiments were done with a graphite-polyurethane composite electrode (GPU) using the square wave voltammetry (SWV). The cyclic voltammetry (CV) was used to evaluate the reversibility degree of the herbicides reductions and thus the transport nature of the electroactive material to the surface of the GPU electrode. The supporting electrolytes used in the experiments were Britton-Robinson (BR) buffer for the 2,4-D and acidified water with H2SO4 0,1 mol L-1 for the metribuzin, both at pH 2. Results indicated that the 2,4-D and metribuzin show one reduction peak reduction with irreversible process characteristics, which are controlled by the adsorption of the reagent in the electrode surface. The SWV technique parameters (frequency, amplitude and scanning increment) and the time and potential of accumulation were optimized in order to obtain the highest analytic sensibility. Analytical curves were obtained from 0,33 mg L-1 to 2,62 mg L-1 for 2,4-D and 0,32 mg L-1 to 4,72 mg L-1 for metribuzin. The detection (LD) and quantification limits (LQ) obtained for 2,4-D were 17,6 µg L-1 and 58,6 µg L-1, respectively. For metribuzin, the LD was 1,67 µg L-1 and the LQ was 5,56 µg L-1. The precision of the developed methodologies was evaluated though its repeatability and reproductibility, besides the accuracy were determined by the relative error. Recovery experiments done by the standard addition method, provided values of 104 % for the 2,4-D and 102 % for the metribuzin. The electroanalytical methodologies developed for the determination of these herbicides were applied in two different soils with distinct characteristics, one sandy and other clayed soil. Results indicate that the herbicides present high mobility in the studied soils and 24 hours after its application it was possible to detect the presence of the herbicides in the soil solution extract. For the 2,4- D, seven days after the beginning of the experiment it was measured only residues, but for the metribuzin it is possible to measure concentrations around 1 mg L-1, even after fourteen days. After 100 days it was observed the highest accumulation of the 2,4-D in the sandy soil, that can be explained by the highest content of OM in the clay soil, which provides a higher content of 2,4-D degrading microorganisms. The herbicide metribuzin was adsorbed in the first layers of the clay soil, possibly due to the higher CTC and OM amounts in the soil profile. The GPU electrode with the SWV technique presented very good results when considered the sensibility and time analyses, being an excellent alternative for the mercury electrode usually used in the electroanalytical measurements of the 2,4-D and metribuzin. The obtained results with soil samples and commercial formulation of the herbicides are very consistent, considering the spatial and temporal dissipation dynamics of the herbicides in the soil.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Helmara.pdf: 1239564 bytes, checksum: f5a4e670235603269ce13bb3db2a2938 (MD5) Previous issue date: 2013-06-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Due to the implementation of more restricted environmental regulation laws, the control of pollution agent such as sulfur compounds has provides the development of new analytic methodologies for its quantification on different matrices, including biodiesel fuel. Thus, this work aims to compare three different sensors - film bismuth and mercury film on the surface of a glassy carbon electrode and solid silver amalgam (dental) - for the determination of sulfur in biodiesel, by means of stripping voltammetric cathodic square wave mode (VRC/SW) as supporting electrolyte with a solution of sodium acetate (1,4 mol.Lˉ¹) and acetic acid (0.33 mol.Lˉ¹) in metanol/2-propanol. In general, the mercury film electrode (MFE) has presented the best electrochemical behavior to the definition of peak reduction, being then selected as standard electrode to the measurements. The sulfur quantization on biodiesel samples was performed by adding 70 μL of soybean biodiesel and tallow fatty with TMAH, adding later, aliquots of standard sulfur. The method showed good linearity (0.998), suggesting an average sulfur concentration of 6,870x10ˉ7 (± 6,857x10ˉ⁸) mol.Lˉ¹, within a confidence interval of 95%, to a limit of detection 3,294x10ˉ¹º mol.Lˉ¹ and quantification limit of 1,098x10ˉ9 mol.Lˉ¹. Besides, for the untreated sample, the experimental has provided a LD of 6,54 x 10ˉ9 mol.Lˉ¹. Finally the proposed method has been compared with the results of a collaborative study (ANP 01/2012) of the same sample using the Teste-t de Student, verifying that the proposed method and official methods (EN ISO 20846, EN ISO 20884) are statistically equivalent to a confidence level of 95%, thereby demonstrating the feasibility of the method. / O controle da poluição ambiental tem exigido, cada vez mais, a determinação de enxofre em uma variedade de matrizes. Diferentes métodos analíticos têm sido desenvolvidos para determinação deste analito em biodiesel, empregando várias técnicas, que vão desde a análise cromatográfica aos métodos espectroanalíticos. No presente trabalho são apresentados os resultados da avaliação de diferentes sensores eletroquímicos para determinação de enxofre em Biodiesel, utilizando a técnica voltamétrica de redissolução catódica no modo onda quadrada (VRC/SW) tendo como eletrólito suporte uma solução de acetato de sódio (1,4 mol.Lˉ¹) e ácido acético (0,33 mol.Lˉ¹), em metanol/2-propanol. Foram avaliados três sensores (filme de bismuto e filme de mercúrio na superfície de carbono vítreo, e eletrodo sólido de amálgama de prata dentária) na determinação de enxofre, sendo observado que o eletrodo de filme de mercúrio (EFM) apresentou os melhores resultados relacionados ao comportamento eletroquímico na definição do pico de redução. Portanto, o EFM foi o sensor escolhido para aplicação na amostra de biodiesel. A determinação do analito em Biodiesel foi realizada adicionando-se 70 μL de Biodiesel de Soja e Sebo (01/2012, interlaboratorial) tratado com TMAH, adicionando, posteriormente, alíquotas de padrão de enxofre. O método apresentou uma boa linearidade (0,998), determinando-se assim uma concentração média de enxofre de 3,687 x 10ˉ7± 6,857 x 10ˉ⁸ mol.Lˉ¹, a um intervalo de confiança de 95%, para um limite de detecção de 3,294 x 10-10 mol.Lˉ¹ e limite de quantificação de 1,098 x 10ˉ9 mol.Lˉ¹, o que demonstra uma boa sensibilidade da técnica. Além disso, avaliou-se o estudo sem tratamento da amostra, na qual obteve-se LD de 6,54 x 10ˉ9 mol.L-1. O presente método foi comparado com os resultados de um estudo interlaboratorial (ANP 01/2012) da mesma amostra, utilizando o Teste-t de Student, verificando que o método proposto e os métodos oficiais (EN ISO 20846; EN ISO 20884) são estatisticamente equivalentes a um nível de confiança de 95%, demonstrando assim a viabilidade do método.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-05-30T12:08:23Z No. of bitstreams: 1 gléversonfabnercondelemos.pdf: 2102819 bytes, checksum: e934ec8e8bf0daaaa39a52749b708828 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-30T13:52:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gléversonfabnercondelemos.pdf: 2102819 bytes, checksum: e934ec8e8bf0daaaa39a52749b708828 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T13:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gléversonfabnercondelemos.pdf: 2102819 bytes, checksum: e934ec8e8bf0daaaa39a52749b708828 (MD5) Previous issue date: 2011-09-12 / A presente dissertação versa sobre técnicas de baixo custo para detecção, modulação e demodulação de constelações M-QAM (quadrature amplitude modulation) de ordem elevada, ou seja, M = 2n, n = {2,3, · · · ,16}. Al´em disso, s˜ao propostas constelações alternativas para M-QAM, M = 22n, n = {1,2, · · · ,8}, que buscam minimizar a PAPR (peak to average power ratio) quando um sistema OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) ´e utilizado para a transmissão de dados. Uma implementação, de baixo custo e em dispositivo FPGA (field programmable gate array), de um esquema de modulação constante e adaptativa para sistemas OFDM, quando a modulação é MQAM, M = 22n, n = {1,2, · · · ,8}, é descrita e analisada. O desempenho das técnicas de detecção propostas é avaliado através de simulações computacionais quando o ruído é AWGN (additive white Gaussian noise) e AIGN (additive impulsive Gaussian noise). Os resultados em termos de BER × Eb/N0 indicam que as perdas de desempenho geradas com as técnicas propostas não são significativas e, portanto, tais técnicas são candidatas adequadas para a implementação de um sistema OFDM com elevada eficiência espectral. Os resultados computacionais revelam ainda que as propostas alternativas para constelações M-QAM reduzem a PAPR, mas, em contrapartida, degradam consideravelmente a BER. Finalmente, a análise da complexidade computacional das técnicas de detecção e demodulação, as quais foram implementadas em dispositivo FPGA, indica que há uma redução do custo computacional, ou seja, redução do uso de recursos de hardware do dispositivo FPGA quando tais técnicas são implementadas para a demodulação e detecção de símbolos M-QAM de ordem elevada. / This dissertation deals with low-cost techniques for detection, modulation and demodulation of high order M-QAM (quadrature amplitude modulation) constellations, i.e., M = 2n, n = {2,3, · · · ,16}. In addition, alternative constellations are proposed to M-QAM, M = 22n, n = {1,2, · · · ,8}, which seek to minimize the PAPR (peak to average power ratio) when an OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) system is used for data transmission. A low-cost implementation using a FPGA (field programmable gate array) device of a modulation scheme for constant and adaptive OFDM systems when the modulation is M-QAM, M = 22n, n = {1,2, · · · ,8}, is described and analyzed. The performance of the proposed detection techniques is evaluated through computer simulations when the noise is AWGN (additive white Gaussian noise) and AIGN (additive impulsive Gaussian noise). The results in terms of BER × Eb/N0 indicate that the performance losses generated by the proposed techniques are not significant and, therefore, such techniques are appropriate candidates for the implementation of an OFDM system with high spectral efficiency. The computational results reveal that the alternative proposals for M-QAM constellations reduce the PAPR, but, considerably degrade the BER. Finally, the analysis of computational complexity of detection and demodulation techniques, which were implemented in a FPGA device, indicates that there is a computational cost reduction, i.e., a reduction of resource usage of hardware device such as FPGA when these techniques are implemented for the demodulation and detection of high-order M-QAM symbols.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-20T14:04:12Z No. of bitstreams: 1 lucasviniciusdefaria.pdf: 2100582 bytes, checksum: 25d968a4baa8a369f530d1dff0826872 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T12:56:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasviniciusdefaria.pdf: 2100582 bytes, checksum: 25d968a4baa8a369f530d1dff0826872 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T12:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasviniciusdefaria.pdf: 2100582 bytes, checksum: 25d968a4baa8a369f530d1dff0826872 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Produtos cosméticos como sombra para os olhos, pó compacto e batom são utilizados demasiadamente pela sociedade feminina em busca de uma melhor aparência. Entretanto é importante destacar que nem todos produtos estão isentos de impurezas como metais, os quais podem ser tóxicos ao ser humano. O objetivo deste trabalho foi otimizar um procedimento adequado para o tratamento de amostra de cosméticos faciais (batom, pó compacto e sombra) empregando planejamento de experimentos (Box Behnken e fatorial 32 com triplicata no ponto central) com digestões em chapa de aquecimento e forno micro-ondas utilizando misturas de ácido nítrico e clorídrico concentrados, para a determinação eletroquímica de cobre, chumbo e zinco. Para análise destes metais trabalhou-se com um conjunto de três eletrodos: eletrodo de carbono vítreo modificado com mercúrio (trabalho), Ag/AgCl (referência) e platina (auxiliar). A modificação do eletrodo de carbono vítreo com mercúrio foi feita in situ, isto é, simultaneamente com a deposição dos analitos, sendo necessário o tempo de 300 s para deposição. Parâmetros envolvidos com a etapa de redissolução da voltametria de onda quadrada como frequência, amplitude e incremento de potencial foram otimizados de modo univariado, sendo as condições otimizadas respectivamente (60 Hz, 45 mV e 7 mV). As análises de cobre e chumbo foram feitas simultaneamente utilizando como eletrólito suporte ácido clorídrico 0,1 mol L-1, enquanto que o zinco foi analisado separadamente empregando o tampão acetato 0,1 mol L-1 (pH=4,6) como eletrólito suporte. O forno micro-ondas foi o método escolhido para digestão de todas as amostras de cosméticos faciais, onde as recuperações variaram de 83108%, 67-76% e 75-103% respectivamente para cobre, chumbo e zinco. Os limites de detecção do método para cobre, chumbo e zinco variaram de 0,05-0,36 µg g-1, e os limites de quantificação de 0,36-1,16 µg g-1. Foram analisadas 9 amostras, sendo que as concentrações de Cu, Pb e Zn variaram respectivamente em 14-26,68 µg g-1; 1,31-9,74 µg g-1 e 7,1-42064 µg g1. Para validação dos resultados obtidos eletroquimicamente, empregou-se a F AAS (Cu e Zn) e GF AAS (Pb). A partir de testes estatísticos verificou-se que não houve evidências de diferenças significativas entre o método desenvolvido eletroquimicamente e F AAS, GF AAS com 95% de confiança. Os níveis de concentrações encontrados para os metais ficaram abaixo do nível estabelecido pela sociedade europeia, não oferecendo risco a saúde humana, no que tange aos metais analisados. / Cosmetic products such as eye shadow, compact powder and lipstick are used too much by the feminine society in search of a better appearance. However, it is important to note that not all products are free from impurities such as metals, which can be toxic to humans. The objective of this work was to optimize a suitable procedure for the treatment of facial cosmetic samples (lipstick, compact powder and eye shadow), employing experiment planning (Box Behnken and factorial 32 with triplicate at the central point), With digestion in heating plate and microwave oven using concentrated nitric and hydrochloric acid mixtures, for the electrochemical determination of copper, lead and zinc. For analysis of these metals we worked with a set of three electrodes: mercury modified glass carbon electrode (work), Ag / AgCl (reference) and platinum (auxiliary).The modification of the glassy carbon electrode with mercury was done in situ, that is, simultaneously with the deposition of the analytes, being necessary the time of 300 s for deposition. Parameters involved with the step of redissolution of the square wave voltammetry frequency, amplitude and potential increase were optimized univariate. being the conditions optimized respectively (60 Hz, 45 mV and 7 mV). Copper and lead analyzes were performed simultaneously using 0.1 M hydrochloric acid as the electrolyte, While the zinc was analyzed separately using the 0.1 M acetate buffer (pH = 4.6) as the electrolyte. The microwave oven was the method chosen for digestion of all samples of facial cosmetics, where recoveries varied from 83-108%, 67-76% and 75-103% respectively for copper, lead and zinc. Limits of detection of the method for copper, lead and zinc varied from 0,05-0,36 μg g -1, and the limits of quantification of 0,36-1,16 μg g -1. Nine samples were analyzed, with concentrations of Cu, Pb and Zn varying respectively in 14-26.68 μg g-1; 1.319.74 μg g-1 and 7.1-42064 μg g -1. For the validation of the results obtained electrochemically, an F AAS (Cu and Zn) and GF AAS (Pb) were used. From statistical tests it was verified that there was no evidence of significant differences between the electrochemically developed method and F AAS, GF AAS with 95% confidence. The concentration levels found for metals are below the level established by the European company and do not pose a risk to human health as regards the metals analyzed.

Sensores de filme de carbono, construídos a partir de resistores com 2 Ω de resistência nominal, foram utilizados para aplicações em áreas de interesse ambiental e farmacêutico sem a modificação prévia de suas superfícies. Através de um tratamento eletroquímico em meio ácido, é possível obter uma faixa de potencial (para ambos os limites anódico e catódico) maior comparado aos eletrodos de carbono convencionalmente utilizados. Devido ao fato dos sensores serem confeccionados em escala industrial na Alemanha, seu custo é muito baixo, tornando possível sua utilização na forma de eletrodos descartáveis. Além disso, são caracterizados por uma grande versatilidade, reprodutibilidade e estabilidade. Para comprovar a viabilidade dos eletrodos de filme de carbono como transdutores voltamétricos, amostras de paraquat foram analisadas em águas de rio e potável. A associação com a voltametria de onda quadrada possibilitou obter um limite de detecção inferior ao limite máximo estabelecido para o herbicida em água potável. Estudos por voltametria cíclica mostraram dois picos para a redução do paraquat, similares aos descritos na literatura. Os sensores de filme de carbono também foram adaptados ao sistema de análise por injeção em fluxo para a determinação amperométrica de paracetamol e de ambroxol em formulações farmacêuticas. Em ambos os estudos, foi possível obter ampla faixa linear de concentração, baixos limites de detecção e sensibilidade elevada. Estudos de repetibilidade com os dois analitos apresentaram desvios padrões relativos de até 3%, comprovando a ausência de efeito de memória. Os resultados obtidos durante as análises em fluxo com os novos sensores amperométricos concordaram com as metodologias descritas nas farmacopéias. Ao longo dos quatro anos de doutoramento também foram desenvolvidos outros estudos, os quais estão descritos nos apêndices desta tese. / Carbon film sensors, built from resistors of 2 Ω nominal resistance, were employed for application in the environment and pharmaceutical fields without previous modification of the electrode surface. When these sensors are electrochemically treated they obtain a wider potential window (both anodic and cathodic regions) than many other forms of carbon. Due to the fact that sensors are produced on industrial scale in Germany, the cost of each unit is very low, a feature that enables the use of these electrodes in disposable form. Moreover, they have great versatibility, reproducibility and stability. To prove the suitability of the carbon film electrodes as voltammetric sensors paraquat samples were analysed in river and drinking water. The association with the square wave voltammetry led to a detection limit below the allowed upper limit for herbicide analysis in drinking water. Previous results with cyclic voltammetry showed two peaks for paraquat reduction, in agreement with the literature data. The carbon film sensors were also adapted to the flow injection analysis system for amperometric determination of acetaminophen and ambroxol in pharmaceutical formulations. It was possible to obtain a wide linear working range, low detection limit and high sensitivity for both analytes. During the repeatabilty studies, acetaminophen and ambroxol showed relative standard desviations lower than 3% without any memory effect. The results obtained with a new amperometric sensor associated to FIA were in good agreement with those recommended by pharmacopoeias. In the appendices of this thesis are described other studies which have been developed for four years of PhD.