FORTE, C. M. S.; Determinação e quantificação de cefalexina e cefuroxima em diferentes matrizes utilizando técnicas eletroquímicas. 2012. 101 f. Tese (Dissertação em Química Orgânica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, 2012. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-13T17:37:35Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_cmforte.pdf: 1136128 bytes, checksum: aa7bcf72e845e2519a3644fc30d38dff (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-11-11T20:52:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_cmforte.pdf: 1136128 bytes, checksum: aa7bcf72e845e2519a3644fc30d38dff (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-11T20:52:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_cmforte.pdf: 1136128 bytes, checksum: aa7bcf72e845e2519a3644fc30d38dff (MD5) Previous issue date: 2012 / The present work describes the electrochemical behavior of the antibiotic cefuroxime (CFX) and cephalexin (CFA) by cyclic voltammetry (CV) and the development of an electroanalytical methodology for CFX and CFA determination on mercury electrodes allied to the square wave voltammetry (SWV). In this work, CFX showed two irreversible reduction peak at -0.35 V (peak 1) and -1.03 V (peak 2), with the participation of two electrons and two protons for both peaks. It is suggested that the reduction reaction of the CFX occurs on the group – C = N – for the peak one and on the group – CH2 – R for the peak two. Under optimized conditions, the results were obtained in BR buffer pH 2.0, f = 90 s-1, a = 30 mV and ΔEs = 2 mV. Considering the peak 1, analytical curves were constructed and the limits of detection (LOD) and quantitation (LOQ) were calculated with LOD = 4.92×10-9mol L-1and LOQ = 1.64×10-8mol L-1. The recovery in electrolyte was 109.15% with RSD = 2.39% (n = 3). The methodology was applied in raw natural waters, commercial formulations and bovine milk obtaining recovery values from 96.40 to 129.4%. CFA reductions waves are observed at -0.97 V (peak 1) and -1.2 V (peak 2). These reduction waves are attributed to the reduction of ethylenic bond of CFA involving the transfer of two electrons and two protons. The optimized conditions were obtained in BR buffer pH 2.0, f = 100 s-1, a = 30 mV and ΔEs = 4 mV. Considering the peak at -1.2 V, analytical curves were constructed and were calculated with LOD = 1.27×10-8mol L-1and LOQ = 4.23×10-8 mol L-1. The recovery in electrolyte was 89.19% with RSD = 1.51% (n = 3). The methodology was applied to quantify in raw natural waters, commercial formulations and bovine milk obtaining recovery values from 78.45 to 92.13%. In developed methodologies, we obtained low values of LOD and LOQ, recovery between 78.00 to 130.00% and reproducibility below 5.00%, showing that those methods had excellent sensitivity, precision and efficiency. / Este trabalho descreve o comportamento eletroquímico dos antibióticos cefuroxima (CFX) e cefalexina (CFA) por voltametria cíclica (VC) e o desenvolvimento de metodologia eletroanalítica por voltametria de onda quadrada (VOQ) para a determinação de CFX e de CFA sobre eletrodo de gota pendente de mercúrio (HMDE, do inglês Hanging Mercury Drop Electrode). CFX apresentou dois processos catódicos irreversíveis em -0,35 V (pico 1) e em -1,03 V (pico 2), com a participação de dois elétrons e dois prótons tanto para o pico 1 como para o pico 2. Sugere-se que a reação de redução da molécula de CFX ocorre no grupo – C = N – para o pico 1 e no grupo – CH2 – R para o pico 2. Os parâmetros experimentais e voltamétricos foram otimizados, com as respostas sendo obtidas em tampão BR pH 2,0,f = 90 s-1, a = 30 mV e ΔEs = 2 mV. Os limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) foram calculados utilizando-se o pico 1, com LD = 4,92x10-9 mol L-1 e LQ = 1,64x10-8 mol L-1 e recuperação 109,15% com desvio padrão relativo (RSD, do inglês Relative Standart Deviation) de 2,39% (n = 3) em eletrólito de suporte. A metodologia desenvolvida foi aplicada em amostras de medicamentos, leite bovino e águas naturais, com recuperações variando de 96,40 a 129,4%. Para CFA constatou-se a presença de processos catódicos em -0,97 V (pico 1) e em -1,2 V (pico 2). Nesse caso, tem-se que a redução ocorre na dupla ligação do grupo etilênico envolvendo a transferência de dois elétrons e dois prótons. Os parâmetros experimentais e voltamétricos foram avaliados com as respostas otimizadas sendo obtidas em tampão BR pH 2,0, f = 100 s-1, a = 30 mV e ΔEs = 4 mV. Considerando-se o pico em -1,2 V, curvas analíticas foram construídas, a partir delas os limites de detecção e de quantificação foram calculados, LD = 1,27x10-8 mol L-1 e LQ = 4,23x10-8 mol L-1 com recuperação de 89,19% com RSD = 1,51% (n = 3) em eletrólito de suporte. A metodologia foi aplicada na quantificação de amostras de medicamentos, leite bovino e águas naturais, com percentuais de recuperação variando de 78,45 a 92,13%. Nas metodologias desenvolvidas, foram obtidos baixos valores de LD e de LQ, recuperação entre 78,00-130,0% e precisão intermediária com RSD < 5,00%, mostrando que estas metodologias apresentam ótima sensibilidade, eficiência e precisão.

Um eletrodo de carbono vítreo foi modificado pela deposição de uma camada de nanotubos de carbono de paredes múltiplas, funcionalizados e decorados com nanopartículas de ouro. Este eletrodo foi caracterizado por microscopia ótica, mostrando uma superfície homogeneamente recoberta. Além disto, a sua morfologia foi investigada por microscopia eletrônica de transmissão, onde observou-se a distribuição e o tamanho médio aproximado de 20 nm das nanopartículas de ouro. Estas nanopartículas metálicas também foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do UV-vis, mostrando um máximo de absorção em aproximadamente 525nm, o que confirma o seu tamanho médio de 20 nm. Os eletrodos modificados foram caracterizados eletroquimicamente pelo seu comportamento voltamétrico em uma solução de H2SO4 0,1 mol L-1, com uma velocidade de varredura de 0,100 V s-1. Nestes experimentos, ficou evidente os picos de formação e redução do óxido de ouro em potenciais acima de 0,8 V vs Ag/AgCl. Ainda foi observado o bom funcionamento dos eletrodos pela resposta voltamétrica do par redox [Ru(NH3)6]Cl2 / [Ru(NH3)6]Cl3 em meio de KCl. O desempenho deste eletrodo modificado para a oxidação dos pesticidas carbaril, etil-paration, malation e carbendazim foi investigado por voltametria de onda quadrada em tampão fosfato pH 7, porém apenas o inseticida e fungicida carbendazim mostrou eletroatividade. Desta forma, os estudos posteriores se focaram neste pesticida. O voltamograma cíclico do carbendazim mostrou um pico de oxidação e, na varredura reversa, um pico bem menor de redução. Isto sugeriu um mecanismo EC e um esquema da reação de oxidação foi proposto. Com o perfil voltamétrico estabelecido, a voltametria de onda quadrada foi utilizada para a determinação da curva analítica para o pesticida. Com todos os parâmetros da voltametria de onda quadrada otimizados, uma dependência linear da corrente de pico de oxidação com a concentração de carbendazim foi obtida, com a equação: Ip = 0,1 + 4,30 [carbendazim], com r2 = 0,9911 (n = 5). Esta curva analítica mostrou que a metodologia apresenta um limite de detecção de 17 x 10-8 mol L-1. Esta metodologia foi empregada na determinação de carbendazim em amostras de suco de laranja contaminadas artificialmente. A utilização de um teste t, de Student, mostrou que os valores recuperados pela voltametria não apresentaram qualquer diferença significante em relação àqueles adicionados às amostras. Assim, esta metodologia foi validada para a utilização na análise de suco de laranja contaminado com carbendazim / A glassy carbon electrode was modified by depositing a layer of multi-walled carbon nanotubes, functionalized and decorated with gold nanoparticles. This electrode was characterized by optical microscopy, showing a evenly coated surface. In addition, the morphology was investigated by transmission electron microscopy, where the distribution and the average size of 20 nm of the gold nanoparticles were observed. These metal nanoparticles were also characterized by absorption spectroscopy in the UV-vis region showing an absorption maximum at approximately 525 nm, which confirms their average size of 20 nm. The modified electrodes were electrochemically characterized by its voltammetric behavior in a 0.1 mol L-1H2SO4 solution, with a scanning rate of 0.100 V s-1. In these experiments, it became clear the formation and reduction of gold oxide peaks at potentials above 0.8 V vs. Ag/AgCl. It was also observed the proper functioning of the electrodes for the voltammetric response of the redox couple [Ru(NH3)6]Cl2/[Ru(NH3)6]Cl3 in a KCl electrolyte. The performance of the modified electrode for the oxidation of the pesticides: carbaryl, ethyl-parathion, malathion and carbendazim was investigated by square wave voltammetry in phosphate buffer, pH 7, but only the insecticide and fungicide carbendazim showed electroactivity. Thus, future studies focused on this pesticide. The cyclic voltammogram of carbendazim in phosphate buffer showed an oxidation peak and in the reverse scan, a much smaller reduction one. It suggested an EC mechanism and an oxidation reaction scheme was proposed. With the voltammetric profile established, square wave voltammetry was used to determine the calibration curve for the pesticide. With all square wave voltammetric parameters optimized, a linear dependence of the oxidation peak current with the concentration of carbendazim was obtained, with equation: Ip = 0.1 ± 4.30 [carbendazim] with r2 = 0, 9911 (n = 5). This calibration curve showed that the method has a detection limit of 17 x 10-8mol L-1. This methodology was used in the determination of carbendazim in orange juice samples artificially contaminated. A t-test of Student showed that the amounts recovered by voltammetry showed no significant difference in relation to those added to the samples. Thus, this methodology has been validated for use in analysis of orange juice contaminated with carbendazim

Um eletrodo de carbono vítreo foi modificado pela deposição de uma camada de nanotubos de carbono de paredes múltiplas, funcionalizados e decorados com nanopartículas de ouro. Este eletrodo foi caracterizado por microscopia ótica, mostrando uma superfície homogeneamente recoberta. Além disto, a sua morfologia foi investigada por microscopia eletrônica de transmissão, onde observou-se a distribuição e o tamanho médio aproximado de 20 nm das nanopartículas de ouro. Estas nanopartículas metálicas também foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do UV-vis, mostrando um máximo de absorção em aproximadamente 525nm, o que confirma o seu tamanho médio de 20 nm. Os eletrodos modificados foram caracterizados eletroquimicamente pelo seu comportamento voltamétrico em uma solução de H2SO4 0,1 mol L-1, com uma velocidade de varredura de 0,100 V s-1. Nestes experimentos, ficou evidente os picos de formação e redução do óxido de ouro em potenciais acima de 0,8 V vs Ag/AgCl. Ainda foi observado o bom funcionamento dos eletrodos pela resposta voltamétrica do par redox [Ru(NH3)6]Cl2 / [Ru(NH3)6]Cl3 em meio de KCl. O desempenho deste eletrodo modificado para a oxidação dos pesticidas carbaril, etil-paration, malation e carbendazim foi investigado por voltametria de onda quadrada em tampão fosfato pH 7, porém apenas o inseticida e fungicida carbendazim mostrou eletroatividade. Desta forma, os estudos posteriores se focaram neste pesticida. O voltamograma cíclico do carbendazim mostrou um pico de oxidação e, na varredura reversa, um pico bem menor de redução. Isto sugeriu um mecanismo EC e um esquema da reação de oxidação foi proposto. Com o perfil voltamétrico estabelecido, a voltametria de onda quadrada foi utilizada para a determinação da curva analítica para o pesticida. Com todos os parâmetros da voltametria de onda quadrada otimizados, uma dependência linear da corrente de pico de oxidação com a concentração de carbendazim foi obtida, com a equação: Ip = 0,1 + 4,30 [carbendazim], com r2 = 0,9911 (n = 5). Esta curva analítica mostrou que a metodologia apresenta um limite de detecção de 17 x 10-8 mol L-1. Esta metodologia foi empregada na determinação de carbendazim em amostras de suco de laranja contaminadas artificialmente. A utilização de um teste t, de Student, mostrou que os valores recuperados pela voltametria não apresentaram qualquer diferença significante em relação àqueles adicionados às amostras. Assim, esta metodologia foi validada para a utilização na análise de suco de laranja contaminado com carbendazim / A glassy carbon electrode was modified by depositing a layer of multi-walled carbon nanotubes, functionalized and decorated with gold nanoparticles. This electrode was characterized by optical microscopy, showing a evenly coated surface. In addition, the morphology was investigated by transmission electron microscopy, where the distribution and the average size of 20 nm of the gold nanoparticles were observed. These metal nanoparticles were also characterized by absorption spectroscopy in the UV-vis region showing an absorption maximum at approximately 525 nm, which confirms their average size of 20 nm. The modified electrodes were electrochemically characterized by its voltammetric behavior in a 0.1 mol L-1H2SO4 solution, with a scanning rate of 0.100 V s-1. In these experiments, it became clear the formation and reduction of gold oxide peaks at potentials above 0.8 V vs. Ag/AgCl. It was also observed the proper functioning of the electrodes for the voltammetric response of the redox couple [Ru(NH3)6]Cl2/[Ru(NH3)6]Cl3 in a KCl electrolyte. The performance of the modified electrode for the oxidation of the pesticides: carbaryl, ethyl-parathion, malathion and carbendazim was investigated by square wave voltammetry in phosphate buffer, pH 7, but only the insecticide and fungicide carbendazim showed electroactivity. Thus, future studies focused on this pesticide. The cyclic voltammogram of carbendazim in phosphate buffer showed an oxidation peak and in the reverse scan, a much smaller reduction one. It suggested an EC mechanism and an oxidation reaction scheme was proposed. With the voltammetric profile established, square wave voltammetry was used to determine the calibration curve for the pesticide. With all square wave voltammetric parameters optimized, a linear dependence of the oxidation peak current with the concentration of carbendazim was obtained, with equation: Ip = 0.1 ± 4.30 [carbendazim] with r2 = 0, 9911 (n = 5). This calibration curve showed that the method has a detection limit of 17 x 10-8mol L-1. This methodology was used in the determination of carbendazim in orange juice samples artificially contaminated. A t-test of Student showed that the amounts recovered by voltammetry showed no significant difference in relation to those added to the samples. Thus, this methodology has been validated for use in analysis of orange juice contaminated with carbendazim

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T15:04:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_VariaveisTermicasSolidificacao.pdf: 3783156 bytes, checksum: 09439df2a825bda18e3a37c1e6addeb0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T16:25:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_VariaveisTermicasSolidificacao.pdf: 3783156 bytes, checksum: 09439df2a825bda18e3a37c1e6addeb0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T16:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_VariaveisTermicasSolidificacao.pdf: 3783156 bytes, checksum: 09439df2a825bda18e3a37c1e6addeb0 (MD5) Previous issue date: 2008 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No presente trabalho, é realizada uma seqüência de experimentos com ligas hipoeutéticas Al-Ni para analisar a solidificação unidirecional vertical ascendente em condições transitórias de fluxo de calor. Abordagens experimentais são desenvolvidas para a determinação quantitativa de variáveis térmicas de solidificação, tais como: tempos locais de solidificação; velocidades de deslocamento das isotermas liquidus; taxas de resfriamento à frente da isoterma liquidus e gradientes térmicos à frente da interface sólido / líquido. O trabalho analisa também a dependência dos espaçamentos dendríticos secundários em relação às variáveis térmicas de solidificação e ao teor de soluto das ligas, além de relacionar estes parâmetros com a resistência à corrosão destas ligas. Esses parâmetros dendríticos experimentais, referentes à solidificação das ligas Al - 1, 1,4 e 1,8 % Ni, não puderam ser comparados com os principais modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura, pois, para as ligas em estudo há uma escassez de propriedades termofísicas, impossibilitando assim esta comparação. O comportamento corrosivo é analisado pela técnica de polarização potenciodinâmica e técnica de polarização potenciodinâmica cíclica conduzidas em solução de 3,5% NaCl em temperatura ambiente, estruturas dendríticas mais grosseiras tendem a aumentar as taxas de corrosão das ligas hipoeutéticas do sistema Al-Ni. Os resultados experimentais obtidos através de ensaios de corrosão são correlacionados com a microestrutura dendrítica. Dessa forma, são determinadas tendências experimentais de crescimento dendrítico e resistência à corrosão para a solidificação unidirecional vertical ascendente. / In this research is carried out a sequence of experiments with Al-Ni hypoeutectic alloys to analyze the upward vertical directional solidification on transient conditions of heat flow. Experimental approaches were developed to quantitative the thermal variables of solidification, as follow: local time solidification; dislocation rate of liquidus isotherms, tip cooling rates and thermal gradients. This study analyzes the dendrite secondary arms spacing in relation to solidification thermal variables and to alloy composition, beyond link these parameters with corrosion resistance of these alloys. These experimental dendrite parameters, concerning to alloys solidification as Al - 1, 1,4 and 1,8%Ni, couldn’t be compared with the main theoretical model of dendrite growth by others researches, because, to alloy studied there shortage of thermophysic properties, impossible this comparison. The corrosive behavior is analyzed by potentiodynamic polarization technique and cyclic polarization technique lead into 3,5%NaCl solution on room temperature, coarse structure dendritics tend to increase the corrosion rates of Al-Ni hypoeutectic alloys. The experimental results obtained by the corrosion tests were correlated with dendrite microstructure. This way, experimental tendencies of growth dendrite were determined to upward vertical directional solidification.

Neste trabalho foi realizado um estudo estatístico do desempenho analítico das técnicas eletroquímicas Voltametria de pulso diferencial (VPD), Voltametria de onda quadrada (VOQ) e Voltametria de múltiplas ondas quadradas (VMOQ) para a redução do herbicida paraquat em ultramicroeletrodo de ouro (UME-Au) e sua análise e quantificação em águas puras e naturais. Os estudos da redução eletroquímica do paraquat foram realizados em eletrólito de suporte Na2SO4 0,1 mol L-1 em pH = 5,5. Os resultados mostraram a presença de dois picos de redução bem definidos , com o pico 1 em -0,64 V e o pico 2 em -0,94 V vs Ag/AgCl 3,0 mol L-1. Para as análises foi utilizado o pico 1 que é referente a uma reação em solução, onde a superfície eletródica serve apenas como intermediadora na transferência eletrônica. Utilizando-se os parâmetros experimentais e voltamétricos otimizados, curvas de trabalho foram construídas em eletrólito de suporte preparado com água ultrapurificada. Para a VPD, VOQ e VMOQ, os limites de detecção encontrados utilizando-se o método descrito em Miller & Miller e considerando-se o pico 1 foram: 55,35 ± 0,18 &micro;g L-1 , 37,50 ± 0,32 &micro;g L-1 e 21,42 ± 0,51 &micro;g L-1, respectivamente. A metodologia foi aplicada em amostras de águas coletadas no Rio Mogi-Guaçu na cidade de São Carlos-SP. A variação da inclinação das curvas de trabalho obtida nas análises destas amostras foi praticamente insignificante em relação àquela obtida utilizando-se o eletrólito de suporte preparado com água ultrapurificada para as três técnicas utilizadas, mostrando pouca interferência da matéria orgânica presente nas amostras de águas naturais. Os menores valores de concentração mensuráveis de paraquat nas amostras de águas naturais foram inferiores ao valor máximo de resíduos permitido pela legislação brasileira para águas residuárias (100 &micro;g L-1), mostrando a viabilidade na aplicação da metodologia proposta. Os cálculos dos limites de detecção e quantificação, a avaliação dos erros experimentais e os limites de confiança foram realizados a partir do procedimento estatístico descrito em Miller & Miller. Os valores de limites de detecção encontrados apresentam um significado físico e realístico para esta grandeza, já que foram determinados por interpolação nas curvas analíticas, construídas a partir da relação entre as concentrações do pesticida e os sinais obtidos. Estes mesmos limites foram calculados utilizando-se o método recomendado pela IUPAC e os valores encontrados foram 29,43 &micro;g L-1 para VPD, 3,63 &micro;g L-1 para VOQ e 0,37 &micro;g L-1 para VMOQ. Estes resultados mostram diferenças de até 2 ordens de grandeza de uma técnica para outra, que se não forem bem avaliados podem levar o analista a conclusões equivocadas. / Statisctic studies of the analytical performance of Differential pulse voltammetry (DPV), Square wave voltammetry (SWV) and Multiple square wave voltammetry (MSWV) electrochemical techniques was performed for the electrochemical reduction of the paraquat herbicide on an gold ultramicroelectrode (Au-UME), aiming its analysis and quantification in pure and natural waters. The electrochemical reduction of paraquat was studied in 0.1 mol L-1 Na2SO4 support electrolyte in pH = 5.5 . The electrochemical responses showed two well-defined reduction peaks with potentials of -0.64 and -0.94 V vs Ag/AgCl 3.0 mol L-1 for peaks 1 and 2, respectively. The mathematical treatment was performed with data from peak 1, which is associated with a reversible solution reaction, where the electrode surface acts only as the electron transfer mediator. Working curves were obtained using the optimized experimental parameters in support electrolyte prepared with high purity water. To DPV, SWV and MSWV, the detection limits found for the peak currents associated to peak 1 were: 55.35 ± 0.18 &micro;g L-1, 37.50 ± 0.32 &micro;g L-1 and 21.42 ± 0.51 &micro;g L-1, respectively. An analogous analytical procedure was applied in water samples collected in Mogi-Guaçu River, in São Carlos County, state of São Paulo. The variation in slope values, between curves obtained from pure water and those from river waters were practically depreciable for the three analytical methods, showing that the organic components and others contaminants present in natural waters caused only a minor interference in the measurements. The lower measurable values for paraquat in water samples were smaller than the allowed maximum of residue established by the Brazilian legislation for waste waters (100 &micro;g L-1), indicating the developed methodology as convenient to such application. Calculations of detection and quantification limits, the evaluation of experimental errors and the limits of confidence were performed by the statistical procedure reported by Miller & Miller. The obtained detection limits values present a true physical significance, in a realistic order of magnitude, as they were determined by interpolation of the experimental analytical curves. The same analytical curves were submitted to the IUPAC methodology yielding the values of 29.43, 3.63 and 0.37 &micro;g L-1 para DPV, SWV and MSWV, respectively, for pure water measurements. These results showed a difference up to two orders of magnitude from those obtained by the statistical methodology and may promote false conclusions, if not properly evaluated.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-27T11:14:41Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leonardo Gomes de Sá e Carvalho - 2014.pdf: 5044636 bytes, checksum: 3871b0d2777c9ab38b3d7c7cb34138cc (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-27T14:38:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leonardo Gomes de Sá e Carvalho - 2014.pdf: 5044636 bytes, checksum: 3871b0d2777c9ab38b3d7c7cb34138cc (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-27T14:38:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leonardo Gomes de Sá e Carvalho - 2014.pdf: 5044636 bytes, checksum: 3871b0d2777c9ab38b3d7c7cb34138cc (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / Corrosion of reinforcement in concrete structures constitutes one of the most serious and costly problems to be solved in construction. Currently, a number of professionals are somehow mobilized in order to prevent, control and repair concrete structures subjected or with steel corrosion. This paper presents and discusses the main results of an experimental study aimed to verify the corrosion resistance of two different types of steel, CA24 and CA50. The CA24 steel was widely used in construction of the 1930s to 1960s, and CA50 steel is the most currently employed as reinforcement of concrete structures. Besides the type of steel, the study evaluated the influence of bar diameter (5mm and 25mm ) in the process of passivation, depassivation and propagation of corrosion. For the study, steel bars 5mm and 25mm, of the CA24 and CA50 were introduced in body-of-proof molded prismatic with a reference concrete. The bodies of the specimen underwent regular cycles of immersion in NaCl solution with 2 % concentration and drying. Were also shaped bodies-specimens with 3% sodium chloride in the mixing water by mass of cement. These remained initially in place with controlled humidity 55 ± 15 % and subsequently passed through cycles of immersion in clean water and drying. Monitoring for 210 days, the corrosion was evaluated by the electrochemical corrosion potential measurements (Ecorr) and polarization resistance (icorr). The concrete was monitored by measurements of surface resistivity (ρ). Before corrosion valuation, metallographic tests, chemical composition and mechanical tests for steel characterization were performed. The electrochemical mass loss were compared with the gravimetric weight loss, showing that steel CA50 to CA24 in comparison, is more susceptible to corrosion. The study also showed that steels with smaller diameter have lower corrosion resistance. / A corrosão de armaduras em estruturas de concreto constitui-se em um dos problemas mais sérios e onerosos a serem resolvidos na construção civil. Atualmente, vários profissionais estão mobilizados no sentido de prevenir, controlar e reparar estruturas sujeitas ou com corrosão de armaduras. O presente trabalho apresenta e discute os principais resultados de uma pesquisa experimental cujo objetivo foi verificar a resistência à corrosão de dois diferentes tipos de aço, o CA24 e o CA50. O aço CA24 foi amplamente empregado nas construções das décadas de 40 a 60, e o aço CA50 é o mais empregado atualmente como armadura de estruturas de concreto. Além do tipo de aço, o estudo avaliou a influência do diâmetro da barra (5mm e 25mm) nos processos de passivação, despassivação e propagação da corrosão. Para a realização do estudo, foram introduzidas barras de aço de 5mm e 25mm, de CA24 e CA50, em corpos-de-prova prismáticos moldados com um concreto de referência. Os corpos-de-prova foram submetidos a ciclos regulares de imersão, em solução de 2% de NaCl com 2%, e secagem. Foram moldados, também, corpos-de-prova com 3% de cloretos de sódio na água de amassamento, em relação à massa de cimento. Estes permaneceram, inicialmente, em local com umidade controlada de 55 ± 15% e, posteriormente, passaram por ciclos de imersão em água potável e secagem. Durante 210 dias de monitoramento, a corrosão foi avaliada por meio das medidas eletroquímicas de potencial de corrosão (Ecorr) e resistência de polarização (icorr). O concreto foi monitorado por meio de medidas de resistividade superficial (ρ). Antes do inicio dos ensaios de corrosão, foram realizados os ensaios de metalografia, composição química e ensaios mecânicos, para a caracterização das barras de aço. As perdas de massa eletroquímicas foram comparadas com as perdas de massa gravimétricas, mostrando que o aço CA50, em comparação ao CA24, é mais suscetível à corrosão. O estudo mostrou também que aços com menor diâmetro possuem menor resistência à corrosão.

Neste trabalho foi realizado um estudo estatístico do desempenho analítico das técnicas eletroquímicas Voltametria de pulso diferencial (VPD), Voltametria de onda quadrada (VOQ) e Voltametria de múltiplas ondas quadradas (VMOQ) para a redução do herbicida paraquat em ultramicroeletrodo de ouro (UME-Au) e sua análise e quantificação em águas puras e naturais. Os estudos da redução eletroquímica do paraquat foram realizados em eletrólito de suporte Na2SO4 0,1 mol L-1 em pH = 5,5. Os resultados mostraram a presença de dois picos de redução bem definidos , com o pico 1 em -0,64 V e o pico 2 em -0,94 V vs Ag/AgCl 3,0 mol L-1. Para as análises foi utilizado o pico 1 que é referente a uma reação em solução, onde a superfície eletródica serve apenas como intermediadora na transferência eletrônica. Utilizando-se os parâmetros experimentais e voltamétricos otimizados, curvas de trabalho foram construídas em eletrólito de suporte preparado com água ultrapurificada. Para a VPD, VOQ e VMOQ, os limites de detecção encontrados utilizando-se o método descrito em Miller & Miller e considerando-se o pico 1 foram: 55,35 ± 0,18 &micro;g L-1 , 37,50 ± 0,32 &micro;g L-1 e 21,42 ± 0,51 &micro;g L-1, respectivamente. A metodologia foi aplicada em amostras de águas coletadas no Rio Mogi-Guaçu na cidade de São Carlos-SP. A variação da inclinação das curvas de trabalho obtida nas análises destas amostras foi praticamente insignificante em relação àquela obtida utilizando-se o eletrólito de suporte preparado com água ultrapurificada para as três técnicas utilizadas, mostrando pouca interferência da matéria orgânica presente nas amostras de águas naturais. Os menores valores de concentração mensuráveis de paraquat nas amostras de águas naturais foram inferiores ao valor máximo de resíduos permitido pela legislação brasileira para águas residuárias (100 &micro;g L-1), mostrando a viabilidade na aplicação da metodologia proposta. Os cálculos dos limites de detecção e quantificação, a avaliação dos erros experimentais e os limites de confiança foram realizados a partir do procedimento estatístico descrito em Miller & Miller. Os valores de limites de detecção encontrados apresentam um significado físico e realístico para esta grandeza, já que foram determinados por interpolação nas curvas analíticas, construídas a partir da relação entre as concentrações do pesticida e os sinais obtidos. Estes mesmos limites foram calculados utilizando-se o método recomendado pela IUPAC e os valores encontrados foram 29,43 &micro;g L-1 para VPD, 3,63 &micro;g L-1 para VOQ e 0,37 &micro;g L-1 para VMOQ. Estes resultados mostram diferenças de até 2 ordens de grandeza de uma técnica para outra, que se não forem bem avaliados podem levar o analista a conclusões equivocadas. / Statisctic studies of the analytical performance of Differential pulse voltammetry (DPV), Square wave voltammetry (SWV) and Multiple square wave voltammetry (MSWV) electrochemical techniques was performed for the electrochemical reduction of the paraquat herbicide on an gold ultramicroelectrode (Au-UME), aiming its analysis and quantification in pure and natural waters. The electrochemical reduction of paraquat was studied in 0.1 mol L-1 Na2SO4 support electrolyte in pH = 5.5 . The electrochemical responses showed two well-defined reduction peaks with potentials of -0.64 and -0.94 V vs Ag/AgCl 3.0 mol L-1 for peaks 1 and 2, respectively. The mathematical treatment was performed with data from peak 1, which is associated with a reversible solution reaction, where the electrode surface acts only as the electron transfer mediator. Working curves were obtained using the optimized experimental parameters in support electrolyte prepared with high purity water. To DPV, SWV and MSWV, the detection limits found for the peak currents associated to peak 1 were: 55.35 ± 0.18 &micro;g L-1, 37.50 ± 0.32 &micro;g L-1 and 21.42 ± 0.51 &micro;g L-1, respectively. An analogous analytical procedure was applied in water samples collected in Mogi-Guaçu River, in São Carlos County, state of São Paulo. The variation in slope values, between curves obtained from pure water and those from river waters were practically depreciable for the three analytical methods, showing that the organic components and others contaminants present in natural waters caused only a minor interference in the measurements. The lower measurable values for paraquat in water samples were smaller than the allowed maximum of residue established by the Brazilian legislation for waste waters (100 &micro;g L-1), indicating the developed methodology as convenient to such application. Calculations of detection and quantification limits, the evaluation of experimental errors and the limits of confidence were performed by the statistical procedure reported by Miller & Miller. The obtained detection limits values present a true physical significance, in a realistic order of magnitude, as they were determined by interpolation of the experimental analytical curves. The same analytical curves were submitted to the IUPAC methodology yielding the values of 29.43, 3.63 and 0.37 &micro;g L-1 para DPV, SWV and MSWV, respectively, for pure water measurements. These results showed a difference up to two orders of magnitude from those obtained by the statistical methodology and may promote false conclusions, if not properly evaluated.

Tratamentos de superfície são técnicas amplamente utilizadas com a finalidade de aumentar a resistência à corrosão de materiais metálicos. No caso específico do alumínio e ligas de alumínio, o tratamento com cromo hexavalente é um dos processos mais utilizados. Isso, em razão da eficiência e da facilidade de aplicação desse processo. Entretanto, em virtude de restrições ambientais e do elevado custo de tratamento de resíduos gerados neste processo, métodos alternativos para sua substituição vêm sendo avaliados. Neste contexto, o presente estudo investigou o processo de formação e proteção à corrosão fornecida por filmes de moléculas autoorganizáveis de compostos à base de fosfonatos sobre a liga de alumínio 1050. Para definir as condições do tratamento foram utilizadas medidas de condutividade e de ângulo de contato, juntamente com ensaios eletroquímicos. Técnicas eletroquímicas, especificamente: medidas de variação do potencial a circuito aberto (PCA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica foram utilizadas para avaliar a proteção à corrosão. Os diagramas experimentais de impedância foram interpretados utilizando circuitos elétricos equivalentes que simulam modelos do filme de óxido que se forma na superfície da liga. Os resultados fornecidos com a liga tratada com moléculas auto-organizáveis foram comparados com resultados obtidos em iguais condições com amostras da liga sem qualquer tratamento ou cromatizada com Cr(VI) e mostraram que o tratamento com moléculas auto-organizáveis aumenta significativamente a resistência à corrosão da liga e apresenta, em determinadas condições, desempenho próximo ao fornecido pelo processo de cromatização. / Surface treatments are widely used to increase the corrosion resistance of metallic materials. Specifically for aluminum and aluminum alloys, treatment with hexavalent chromium is one of the most used, due to its efficiency and ease of application. However, because of environmental restrictions and the high cost involved in the treatments of waste generated in this process, alternative methods for its replacement are necessary. In this context, this study investigated the effect of the surface treatment with self-assembling molecules (SAM) based on phosphonate compounds on the corrosion of the 1050 aluminum alloy. The conditions adopted for the SAM treatment were determined by conductivity and contact angle measurements, besides electrochemical experiments. Electrochemical techniques, specifically: measurement of the open circuit potential (OCP) variation with time, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curves were used to evaluate the corrosion resistance of the 1050 aluminum alloy exposed to SAM treatment The experimental impedance diagrams were interpreted using equivalent electrical circuit models that simulate film that is formed on the alloy surface. The results of the samples treated with SAM were compared with those of samples either without any treatment or treated with chromatizing conversion coating with Cr(VI) and showed that the first treatment significantly increased the corrosion resistance of the aluminum alloy and approached that of chromatizing with Cr(VI) process.

Durante o desenvolvimento deste projeto, foram obtidos diversos resultados relativos à construção de distintos sensores eletroquímicos para a determinação de oxigênio em meio aquoso em amostras biológicas e ambientais. Para a construção destes sensores foram usadas diferentes superfícies eletródicas, preparadas pela incorporação de porfirinas de cobalto sintetizadas e caracterizadas no laboratório do Prof. Dr. Koiti Araki, tais como a 5,10,15,20-meso-tetrafenilporfirina de cobalto (CoTPP) e a [tetrakis-bisdimetil-bipiridina cloro rutênio(II)]-5,10,15,20-Tetrapiridinaporfirina de cobalto (II) (CoTRP). Eletrodos de ouro modificados com nanoestruturas de ouro também foram empregados para a detecção de oxigênio. Em alguns casos, óxido de grafeno (GO) foi imobilizado nas superfícies eletródicas para melhorar o transporte de elétrons. Porfirinas de CoTPP foram imobilizadas em eletrodo de carbono vítreo (GCE) e o comportamento eletroquímico desse eletrodo modificado para a redução de oxigênio em solução aquosa de KNO3 0,1 mol L-1 foi comparado com o do GCE, observando-se diminuição do sobrepotencial. A utilidade do sensor foi demonstrada pelo monitoramento amperométrico contínuo do consumo de oxigênio mitocondrial e os resultados foram concordantes com aqueles obtidos em medições paralelas realizadas usando um eletrodo comercial (\"eletrodo de Clark\"). GO foi misturado com a porfirina de CoTRP para a preparação de compósitos, os quais foram posteriormente imobilizados em superfícies eletródicas. Verificou-se que as moléculas de CoTRP ficavam em forma horizontal na superfície do GO, gerando nanoestruturas mais dispersas em meios aquosos dependendo da quantidade relativa de CoTRP e GO. Esta característica foi usada para modular a atividade eletrocatalítica dos compostos na reação de redução de oxigênio (ORR) em meio neutro. O material foi caracterizado por microscopia eletrônica de transmissão, Raman, espectroscopia UV-vis e microscopia de força atômica (AFM), e os resultados confirmaram que a porfirina CoTRP é fortemente ancorada no GO por meio de interações eletrostáticas. A ORR no eletrodo modificado CoTRP/GO foi avaliada por técnicas eletroquímicas e baixo sobrepotencial (0,05 V) foi notado no processo de quatro elétrons envolvendo a redução do oxigênio. Esse valor é dramaticamente deslocado para potenciais menos negativos (0,88V em relação ao GCE), e o excelente desempenho do eletrodo permite sua utilização como sensor efetivo para o monitoramento contínuo de oxigênio dissolvido em meio aquoso. Filmes nanoporosos de ouro (NPGF) foram preparados em superfície de ouro pela aplicação de potencial de 2,0 V por 60 minutos em solução de H2SO4 0,5 mol L-1. A presença de nanoestruturas de ouro foi confirmada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e o eletrodo NPGF mostrou atividade eletrocatalítica superior para a ORR em comparação com a superfície polida de ouro Superfícies de ouro mais ativas eletrocataliticamente também foram preparadas por redução eletroquímica de Au3+ em eletrodos de carbono vítreo. Com um tempo de deposição ótimo de 90 s, superfícies rugosas foram obtidas e caracterizadas por MEV e difração de raios X (XRD). Esses eletrodos modificados foram empregados com sucesso para o monitoramento de oxigênio dissolvido em amostras de água e o desempenho analítico foi avaliado com base em parâmetros como sensibilidade, seletividade, reprodutibilidade, estabilidade e limite de detecção (LOD). / During the development of this project, several results were obtained concerning the construction of different electrochemical sensors for the determination of oxygen in aqueous media in biological and environmental samples. Different electrode surfaces were used for the construction of these sensors, which were prepared by the incorporation of cobalt porphyrins synthesized and characterized in the laboratory of Prof. Koiti Araki, such as cobalt 5,10,15,20-meso- tetraphenylporphyrin (CoTPP) and [tetrakis-bisdimethyl-bipyridine chlorine (II)] - 5,10,15,20-Cobalt tetrahydrin (II) (CoTRP). Gold electrodes modified with gold nanostructures were also employed for the detection of oxygen. In some cases, graphene oxide (GO) was immobilized on the electrode surfaces to improve the electron transport. CoTPP porphyrins were immobilized on a vitreous carbon electrode (GCE) and the electrochemical behavior of this modified electrode for the reduction of oxygen in 0.1 mol L-1 KNO3 aqueous solution was compared with that of a GCE, a reduction of the overpotential being observed. The utility of the sensor was demonstrated by the continuous amperometric monitoring of the mitochondrial oxygen consumption and the results were in agreement with those obtained in parallel measurements performed by using a commercial electrode (\"Clark electrode\"). GO was mixed with the CoTRP porphyrin for the preparation of composites, which were subsequently immobilized on electrode surfaces. The CoTRP molecules were found to be horizontal in the GO surface, generating more dispersed nanostructures in aqueous media depending on the relative amount of CoTRP and GO. This characteristic was used to modulate the electrocatalytic activity of the compounds in the oxygen reduction reaction (ORR) in neutral medium. The material was characterized by transmission electron microscopy, Raman, UV-vis spectroscopy and atomic force microscopy (AFM), and the results confirmed that CoTRP porphyrin is strongly anchored in the GO by means of electrostatic interactions. The ORR in the modified CoTRP / GO electrode was evaluated by electrochemical techniques and a low overpotential (0.05 V) was observed in the four-electrons process involving the reduction of oxygen. This value is dramatically shifted to less negative potentials (0.88V compared to GCE), and the excellent electrode performance allows its use as an effective sensor for the continuous monitoring of oxygen dissolved in aqueous medium. Gold nanoporous films (NPGF) were prepared on a gold surface by application of 2.0 V for 60 minutes in 0.5 mol L-1 H2SO4 solution. The presence of gold nanostructures was confirmed by scanning electron microscopy (SEM) and the NPGF electrode showed superior electrocatalytic activity for the ORR compared to the gold polished surface. More electrocatalytically active gold surfaces were also prepared by electrochemical reduction of Au3+ on glassy carbon electrodes. With an optimum deposition time of 90 s, rough surfaces were obtained and characterized by SEM and XRD. These modified electrodes were successfully used for the monitoring of dissolved oxygen in water samples and the analytical performance was evaluated based on parameters such as sensitivity, selectivity, reproducibility, stability and limit of detection (LOD).

Durante o desenvolvimento deste projeto, foram obtidos diversos resultados relativos à construção de distintos sensores eletroquímicos para a determinação de oxigênio em meio aquoso em amostras biológicas e ambientais. Para a construção destes sensores foram usadas diferentes superfícies eletródicas, preparadas pela incorporação de porfirinas de cobalto sintetizadas e caracterizadas no laboratório do Prof. Dr. Koiti Araki, tais como a 5,10,15,20-meso-tetrafenilporfirina de cobalto (CoTPP) e a [tetrakis-bisdimetil-bipiridina cloro rutênio(II)]-5,10,15,20-Tetrapiridinaporfirina de cobalto (II) (CoTRP). Eletrodos de ouro modificados com nanoestruturas de ouro também foram empregados para a detecção de oxigênio. Em alguns casos, óxido de grafeno (GO) foi imobilizado nas superfícies eletródicas para melhorar o transporte de elétrons. Porfirinas de CoTPP foram imobilizadas em eletrodo de carbono vítreo (GCE) e o comportamento eletroquímico desse eletrodo modificado para a redução de oxigênio em solução aquosa de KNO3 0,1 mol L-1 foi comparado com o do GCE, observando-se diminuição do sobrepotencial. A utilidade do sensor foi demonstrada pelo monitoramento amperométrico contínuo do consumo de oxigênio mitocondrial e os resultados foram concordantes com aqueles obtidos em medições paralelas realizadas usando um eletrodo comercial (\"eletrodo de Clark\"). GO foi misturado com a porfirina de CoTRP para a preparação de compósitos, os quais foram posteriormente imobilizados em superfícies eletródicas. Verificou-se que as moléculas de CoTRP ficavam em forma horizontal na superfície do GO, gerando nanoestruturas mais dispersas em meios aquosos dependendo da quantidade relativa de CoTRP e GO. Esta característica foi usada para modular a atividade eletrocatalítica dos compostos na reação de redução de oxigênio (ORR) em meio neutro. O material foi caracterizado por microscopia eletrônica de transmissão, Raman, espectroscopia UV-vis e microscopia de força atômica (AFM), e os resultados confirmaram que a porfirina CoTRP é fortemente ancorada no GO por meio de interações eletrostáticas. A ORR no eletrodo modificado CoTRP/GO foi avaliada por técnicas eletroquímicas e baixo sobrepotencial (0,05 V) foi notado no processo de quatro elétrons envolvendo a redução do oxigênio. Esse valor é dramaticamente deslocado para potenciais menos negativos (0,88V em relação ao GCE), e o excelente desempenho do eletrodo permite sua utilização como sensor efetivo para o monitoramento contínuo de oxigênio dissolvido em meio aquoso. Filmes nanoporosos de ouro (NPGF) foram preparados em superfície de ouro pela aplicação de potencial de 2,0 V por 60 minutos em solução de H2SO4 0,5 mol L-1. A presença de nanoestruturas de ouro foi confirmada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e o eletrodo NPGF mostrou atividade eletrocatalítica superior para a ORR em comparação com a superfície polida de ouro Superfícies de ouro mais ativas eletrocataliticamente também foram preparadas por redução eletroquímica de Au3+ em eletrodos de carbono vítreo. Com um tempo de deposição ótimo de 90 s, superfícies rugosas foram obtidas e caracterizadas por MEV e difração de raios X (XRD). Esses eletrodos modificados foram empregados com sucesso para o monitoramento de oxigênio dissolvido em amostras de água e o desempenho analítico foi avaliado com base em parâmetros como sensibilidade, seletividade, reprodutibilidade, estabilidade e limite de detecção (LOD). / During the development of this project, several results were obtained concerning the construction of different electrochemical sensors for the determination of oxygen in aqueous media in biological and environmental samples. Different electrode surfaces were used for the construction of these sensors, which were prepared by the incorporation of cobalt porphyrins synthesized and characterized in the laboratory of Prof. Koiti Araki, such as cobalt 5,10,15,20-meso- tetraphenylporphyrin (CoTPP) and [tetrakis-bisdimethyl-bipyridine chlorine (II)] - 5,10,15,20-Cobalt tetrahydrin (II) (CoTRP). Gold electrodes modified with gold nanostructures were also employed for the detection of oxygen. In some cases, graphene oxide (GO) was immobilized on the electrode surfaces to improve the electron transport. CoTPP porphyrins were immobilized on a vitreous carbon electrode (GCE) and the electrochemical behavior of this modified electrode for the reduction of oxygen in 0.1 mol L-1 KNO3 aqueous solution was compared with that of a GCE, a reduction of the overpotential being observed. The utility of the sensor was demonstrated by the continuous amperometric monitoring of the mitochondrial oxygen consumption and the results were in agreement with those obtained in parallel measurements performed by using a commercial electrode (\"Clark electrode\"). GO was mixed with the CoTRP porphyrin for the preparation of composites, which were subsequently immobilized on electrode surfaces. The CoTRP molecules were found to be horizontal in the GO surface, generating more dispersed nanostructures in aqueous media depending on the relative amount of CoTRP and GO. This characteristic was used to modulate the electrocatalytic activity of the compounds in the oxygen reduction reaction (ORR) in neutral medium. The material was characterized by transmission electron microscopy, Raman, UV-vis spectroscopy and atomic force microscopy (AFM), and the results confirmed that CoTRP porphyrin is strongly anchored in the GO by means of electrostatic interactions. The ORR in the modified CoTRP / GO electrode was evaluated by electrochemical techniques and a low overpotential (0.05 V) was observed in the four-electrons process involving the reduction of oxygen. This value is dramatically shifted to less negative potentials (0.88V compared to GCE), and the excellent electrode performance allows its use as an effective sensor for the continuous monitoring of oxygen dissolved in aqueous medium. Gold nanoporous films (NPGF) were prepared on a gold surface by application of 2.0 V for 60 minutes in 0.5 mol L-1 H2SO4 solution. The presence of gold nanostructures was confirmed by scanning electron microscopy (SEM) and the NPGF electrode showed superior electrocatalytic activity for the ORR compared to the gold polished surface. More electrocatalytically active gold surfaces were also prepared by electrochemical reduction of Au3+ on glassy carbon electrodes. With an optimum deposition time of 90 s, rough surfaces were obtained and characterized by SEM and XRD. These modified electrodes were successfully used for the monitoring of dissolved oxygen in water samples and the analytical performance was evaluated based on parameters such as sensitivity, selectivity, reproducibility, stability and limit of detection (LOD).