Submitted by TIAGO AZEVEDO BENITES null (tiagoazb@gmail.com) on 2017-10-09T17:59:58Z No. of bitstreams: 1 Tese Tiago.pdf: 5384805 bytes, checksum: 86cf0d44920d96e8154badd25a07c674 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-10-09T19:38:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 benites_ta_dr_araiq.pdf: 5384805 bytes, checksum: 86cf0d44920d96e8154badd25a07c674 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T19:38:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 benites_ta_dr_araiq.pdf: 5384805 bytes, checksum: 86cf0d44920d96e8154badd25a07c674 (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Dentro da eletroquímica, o estudo de reações de transferência de elétrons (TE) pode ser explorado por meio de eletrodos de ouro modificados com monocamadas auto-organizadas (SAMs), visto que elas são capazes de modificar as propriedades físico-químicas superficiais e controlar a cinética de TE. Este trabalho investigou as reações de TE em eletrodos de ouro modificados com SAMs eletroativas. Especificamente, foi estudado a cinética de TE em SAMs de 11-ferrocenil-undecanotiol sobre superfícies de ouro, por meio de análise de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância/capacitância eletroquímica (EIE/ECE). Por meio dessas técnicas foi possível estimar variáveis como a densidade de estados redox (aproximadamente 3,4×〖10〗^14 estados cm-2 próximos aos valores reportados na literatura), de capacitância eletroquímica ou redox (137(±9) μF 〖cm〗^(-2)), a constante cinética de transferência de elétrons em 1,05×〖10〗^4 s^(-1) similares às reportadas por Creager, além da estimativa da energia de reorganização de Marcus (λ) em torno de 1,0 eV, valores similares a outros já previamente estimados para funcionalizações de SAMs eletroativas. Expandiram-se essas análises por meio da imobilização de complexos eletroativos de Bis(2,2′-bipiridina)-(5-Aminofenantrolina)rutênio bis(hexafluorofosfato) sobre superfícies de Au, por síntese orgânica com tióis ancoradores de diferentes cadeias (cisteína e 3-ácido carboxílico-6-mercaptopiridina), utilizando reação de ativação com DIC/HOBt em acetonitrila. Neste caso, obteve-se uma densidade de estados redox de cerca de 8,9×〖10〗^14 estados cm-2 e 9,3×〖10〗^14 estados cm-2, além de uma constante cinética de 2,6×〖10〗^3 s^(-1) e 1,07×〖10〗^3 s^(-1) para as abordagens I (3-ácido carboxílico-6-mercaptopiridina) e II (Cisteína) respectivamente. Resultados sugeriram uma maior capacidade das moléculas ancoradoras compostas de anel piridinico (abordagem I) na condução de carga quando comparados com a abordagem II, o que foi posteriormente confirmado por análise de condutância em que a abordagem I apresentou G=6×〖10〗^(-3) S contra G=2×〖10〗^(-3) S da abordagem II. Este trabalho apresentou uma abordagem teórico-experimental que relaciona as componentes físico-químicas quânticas através de uma nova perspectiva baseada nos estudos teóricos de Marcus-Buttiker e em análises experimentais centradas na capacitância eletroquímica. / In electrochemistry, the study of electron transfer reactions (TE) can be explored using Au electrodes modified with self-assembled monolayers (SAMs), since they are able to modify the physicochemical properties of electrodes surface and control the TE kinetics. This work investigated TE reactions on Au electrodes modified with SAMs. Specifically, TE kinetics were studied using 11-ferrocenyl-undecanethiol SAMs on Au surfaces by means of cyclic voltammetry and electrochemical impedance/capacitance spectroscopy (EIS/ECS) analysis. By means of these techniques, it was possible to estimate variables such as the density of redox states (approximately 3.4 × 1014 states per cm-2 , near the reported results in the literature), electrochemical or redox capacitance (137(±9) �� ��−2 ), the kinetic electron transfer constant at 1.05 × 104 � −1 similar to those reported by Creager, in addition to the estimation of the Marcus´ reorganization energy (�) of around 1.0 eV, value similar to others already previously estimated for functionalization of electroactive SAMs. These analyzes were expanded by immobilization of Bis(2,2'-bipyridine)-(5-Aminophenanthroline)ruthenium-bis (hexafluorophosphate) electroactive complexes on Au surfaces by organic synthesis with anionic thiols of different chains (cysteine and 3-carboxylic acid-6-mercaptopyridine), using activation reaction with DIC/HOBt in acetonitrile. In this case, a redox state density of about 8.9 × 1014 states cm-2 and 9.3 × 1014 states cm-2 , in addition to a kinetic constant of 2.6 × 103 � −1 and 1.07 × 103 � −1 to I (3-carboxylic acid-6- mercaptopyridine) and II (Cysteine) approaches, respectively, were used in the present study. Results suggesting a higher capacity of the pyridinium ring compound anchoring molecules (I approach) in charge conduction when compared to the II approach, which was later confirmed by conductance analysis: the I approach presented � = 6 × 10−3 � and � = 2 × 10−3 � for approach II. This work presented a theoretical-experimental approach relating the quantum physicochemical components through a new perspective based on the theoretical studies of Marcus-Buttiker and on experimental analyzes focused on the electrochemical capacitance.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo922_1.pdf: 2140122 bytes, checksum: 2395f0c169638407a7012a715b3f3688 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O desenvolvimento e implementação de métodos de dinâmica direta, como dinâmica molecular de Born-Oppenheimer (BOMD) e de Car-Parrinello (CPMD), estão facilitando os estudos das dinâmicas de reações químicas e mostrado as limitações das teorias estatísticas (estado de transição e coordenada de reação intrínseca), além de permitir a descoberta de novos mecanismos de reações químicas. Entretanto, estes métodos ainda apresentam limitações, como por exemplo, tratamento clássico dos núcleos e não inclusão dos acoplamentos entre os movimentos dos elétrons e dos núcleos. O formalismo da dinâmica de elétrons-núcleos (END) permite a correção dessas duas falhas, além de outras, e pode ser vista como o próximo passo a ser dado no aprimoramento das descrições das dinâmicas de reações químicas. O formalismo END é apresentado e os detalhes da implementação da sua aproximação mais básica (END-1) no programa ENDyne são discutidos. Nela, as equações de movimento envolvem acoplamentos entre os movimentos dos elétrons e dos núcleos, formando um sistema de equações não lineares. Dinâmicas realizadas nessas condições acabam por acessar estados excitados, fazendo com que os conjuntos de funções de base disponíveis não sejam os mais adequados, pois, geralmente, são obtidos para descrever o estado fundamental. Sendo assim, novos conjuntos de funções de base foram desenvolvidos para os elementos da primeira fila da tabela periódica, em que os estados excitados também foram considerados na elaboração e otimização destes conjuntos. De fato, a aplicação destes novos conjuntos de funções de base em cálculos de energias de excitação de moléculas e de seções de choque de transferência de elétron em colisões próton-átomo, com o método END-1, demonstrou a importância e a relevância desses conjuntos. O método END-1 foi também utilizado no estudo das dinâmicas das colisões de íons altamente carregados (N6+ e O7+) com metano, culminando na determinação das seções de choque e das probabilidades de transferência de 1, 2, 3 e mais de 3 elétrons. Estes resultados corroboram os valores experimentais e fornecem explicações detalhadas das diferenças qualitativas e quantitativas observadas entre estes íons. Ainda, análises preliminares da explosão Coulombiana a ser sofrida pelo alvo (CH4) são iniciadas. As colisões de hidrogênio com os sistemas mono-eletrônico efetivos Si3+, C3+ e O3+ também foram estudadas com o método END-1 e forneceram resultados quantitativos para as seções de choque de transferência de carga equivalente aos experimentais, demonstrando a eficiência da teoria END mesmo para sua aproximação mais básica Por fim, a teoria do formalismo END para função de onda eletrônica multideterminantal, denominada de vector Hartree-Fock (VHF), é apresentada, assim como alguns conceitos referentes ao código do programa ENDyne

Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alvaro Fontana.pdf: 7055530 bytes, checksum: 4a9069c1fa7120a7895a1587f1fe173e (MD5) Previous issue date: 2015-09-18 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / In this work were performed organic synthesis of the monomer derivatives of poly (p-phenylenevinylene) whose main interest was to obtain a monomer with an aromatic ring having attached two bromine atoms (this step not being performed), a cyano group, a side chain of six carbon atoms and a sulfonic group linked to the end of side chain. The syntheses were performed starting from the compound 2,5-dimethylphenol and adding the aromatic ring an iodine atom, made subsequently replacing the iodine atom by a cyano group, and the sequences of reactions by adding a side chain with six carbon atoms attached at its one end a sulfonic group. The characterization of the obtained compounds was performed by spectroscopy techniques, Infrared, nuclear magnetic resonance 1H and 13C and GC-MS. These analyzes showed that the structures of the proposed monomers were achieved almost entirely. Part of this doctoral work was performed in the laboratory of the Emeritus Professor Dr. Alan Maxwell Bond at Monash University, Melbourne - Australia, such as sandwich doctorate program. The study in Australia comprised learning and application of cyclic voltammetry technique ac coupled to Fourier transform in chemical reactions studying the kinetics of 1 and 2 electron transfer, in this case, taking as an example the molecule N,N,N',N'-Tetramethyl-p-phenylenediamine, TMPD. The molecular solvents used for the study of electron transfer in the molecule TMPD were acetone and acetonitrile, and the following ionic liquids: [BMPIPTFSI], [BMIM] [TFSI], [BMIm][BF4] and [BDMIM] [TF2N]. In all the results obtained it was found the process known as internal reference, where the first electron transfer reaction in the molecule, because it is faster, can be used to compare the values of the thermodynamic and kinetic parameters obtained in the first process with the parameter values obtained in the second electron transfer process in the same molecule. / Neste trabalho foram realizadas sínteses orgânicas de monômeros derivados de poli(p-fenilenovinileno) cujo principal interesse foi a obtenção de um monômero com um anel aromático tendo ligado a ele, dois átomos de bromo (não sendo realizada essa etapa), um grupamento ciano, uma cadeia lateral com seis átomos de carbono, e um grupamento sulfônico ligado a extremidade da cadeia lateral. As sínteses foram realizadas partindo-se do composto 2,5-dimetilfenol e adicionando-se ao anel aromático um átomo de iodo, posteriormente feita a troca do átomo de iodo por um grupo ciano e nas sequências das reações adicionando-se uma cadeia lateral com seis átomos de carbono oposta ao grupo ciano e ligado na extremidade da cadeia lateral um grupo sulfônico. A caracterização dos compostos foi realizada através das técnicas, infravermelho, ressonância magnética nuclear 1H, 13C e CG-MS. Essas análises evidenciaram que as estruturas dos monômeros propostos foram alcançadas em quase sua totalidade. Parte deste trabalho de doutoramento foi realizada no laboratório do professor Emeritus Dr. Alan Maxwell Bond na Monash University em Melbourne – Austrália, como doutorado sanduíche. O estudo feito na Austrália compreendeu a aprendizagem e aplicação da técnica de voltametria cíclica ac acoplada à transformada de Fourier, estudando-se a cinética de transferência de 1 e 2 elétrons, neste caso, utilizando-se como exemplo, a molécula N,N,N′,N′-Tetramethyl-p-phenylenediamine, TMPD. Os solventes moleculares utilizados para o estudo da transferência de elétrons nesta molécula foram acetona e acetonitrila e também os seguintes líquidos iônicos: [BMPIPTFSI], [BMIM][TFSI], [BMIm][BF4] e [BDMIM][TF2N]. Em todos os resultados obtidos constatou-se o processo chamado de referência interna, onde, a primeira reação de transferência de elétrons nesta molécula, por ser mais rápida, pode ser utilizada para comparar os valores dos parâmetros termodinâmicos e cinéticos obtidos no primeiro processo de transferência de elétrons com os valores dos parâmetros obtidos no segundo processo na mesma molécula.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:37:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alvaro Fontana.pdf: 7055530 bytes, checksum: 4a9069c1fa7120a7895a1587f1fe173e (MD5) Previous issue date: 2015-09-18 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / In this work were performed organic synthesis of the monomer derivatives of poly (p-phenylenevinylene) whose main interest was to obtain a monomer with an aromatic ring having attached two bromine atoms (this step not being performed), a cyano group, a side chain of six carbon atoms and a sulfonic group linked to the end of side chain. The syntheses were performed starting from the compound 2,5-dimethylphenol and adding the aromatic ring an iodine atom, made subsequently replacing the iodine atom by a cyano group, and the sequences of reactions by adding a side chain with six carbon atoms attached at its one end a sulfonic group. The characterization of the obtained compounds was performed by spectroscopy techniques, Infrared, nuclear magnetic resonance 1H and 13C and GC-MS. These analyzes showed that the structures of the proposed monomers were achieved almost entirely. Part of this doctoral work was performed in the laboratory of the Emeritus Professor Dr. Alan Maxwell Bond at Monash University, Melbourne - Australia, such as sandwich doctorate program. The study in Australia comprised learning and application of cyclic voltammetry technique ac coupled to Fourier transform in chemical reactions studying the kinetics of 1 and 2 electron transfer, in this case, taking as an example the molecule N,N,N',N'-Tetramethyl-p-phenylenediamine, TMPD. The molecular solvents used for the study of electron transfer in the molecule TMPD were acetone and acetonitrile, and the following ionic liquids: [BMPIPTFSI], [BMIM] [TFSI], [BMIm][BF4] and [BDMIM] [TF2N]. In all the results obtained it was found the process known as internal reference, where the first electron transfer reaction in the molecule, because it is faster, can be used to compare the values of the thermodynamic and kinetic parameters obtained in the first process with the parameter values obtained in the second electron transfer process in the same molecule. / Neste trabalho foram realizadas sínteses orgânicas de monômeros derivados de poli(p-fenilenovinileno) cujo principal interesse foi a obtenção de um monômero com um anel aromático tendo ligado a ele, dois átomos de bromo (não sendo realizada essa etapa), um grupamento ciano, uma cadeia lateral com seis átomos de carbono, e um grupamento sulfônico ligado a extremidade da cadeia lateral. As sínteses foram realizadas partindo-se do composto 2,5-dimetilfenol e adicionando-se ao anel aromático um átomo de iodo, posteriormente feita a troca do átomo de iodo por um grupo ciano e nas sequências das reações adicionando-se uma cadeia lateral com seis átomos de carbono oposta ao grupo ciano e ligado na extremidade da cadeia lateral um grupo sulfônico. A caracterização dos compostos foi realizada através das técnicas, infravermelho, ressonância magnética nuclear 1H, 13C e CG-MS. Essas análises evidenciaram que as estruturas dos monômeros propostos foram alcançadas em quase sua totalidade. Parte deste trabalho de doutoramento foi realizada no laboratório do professor Emeritus Dr. Alan Maxwell Bond na Monash University em Melbourne – Austrália, como doutorado sanduíche. O estudo feito na Austrália compreendeu a aprendizagem e aplicação da técnica de voltametria cíclica ac acoplada à transformada de Fourier, estudando-se a cinética de transferência de 1 e 2 elétrons, neste caso, utilizando-se como exemplo, a molécula N,N,N′,N′-Tetramethyl-p-phenylenediamine, TMPD. Os solventes moleculares utilizados para o estudo da transferência de elétrons nesta molécula foram acetona e acetonitrila e também os seguintes líquidos iônicos: [BMPIPTFSI], [BMIM][TFSI], [BMIm][BF4] e [BDMIM][TF2N]. Em todos os resultados obtidos constatou-se o processo chamado de referência interna, onde, a primeira reação de transferência de elétrons nesta molécula, por ser mais rápida, pode ser utilizada para comparar os valores dos parâmetros termodinâmicos e cinéticos obtidos no primeiro processo de transferência de elétrons com os valores dos parâmetros obtidos no segundo processo na mesma molécula.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6264.pdf: 6241491 bytes, checksum: c10b9312872f17d86e9c24ccd25b2508 (MD5) Previous issue date: 2014-10-09 / Universidade Federal de Minas Gerais / Due to its versatile chemistry and ability to stabilize metals with low oxidation states, carbonyl compounds of transition metals play an important role in various fields of organometallic chemistry. In our research group, we have studied carbonyl compounds of manganese (I) over time and investigated their photochemical and spectroscopic properties. We carried out studies in photochemistry, electrochemistry (cyclic voltammetry and spectroelectrochemistry accompanied by UV-Vis and IR) and photoinduced intermolecular electron transfer (ET) reactions (with the electron acceptor MV2+, methylviologen) for the compound fac- [Mn(phen)(CO)3(4MeImH)](SO3CF3) (fac-1) where phen = 1,10-phenanthroline, 4MeImH = 4-methyl-imidazol and SO3CF3 = triflate ion, compound already synthesized and processed by the group. fac-1 shows electronic absorption bands in the UV-Vis at 380 (MLCT) and 270 nm (LLCT) in CH3CN and intense bands in IR between 2200 and 1800 cm-1, consistent with the facial arrangement of the three CO ligands in the sphere of coordination of the metal. The complex is stable in solid state and is a mixture of two isomers while in solution, the adjacent (A) and remote (R) isomers relative to the nitrogen atom (N) of the 4MeImH ligand which coordinates to the metal Mn. Encouraged by the results obtained by the group before, in which the compound fac-1 under irradiation of light in aqueous solution and in the absence of oxidizing agents in the reaction medium was able to cleave a molecule of water to produce molecular oxygen (O2) detected by a Clark electrode, we investigated the reduction and conversion of carbon dioxide molecules (CO2) to CO using this compound of Mn in organic solution, by photochemical and electrochemical means in N2 and CO2 atmosphere. Through the development of chemical processes, the petrochemical industry has made great contributions to mankind but at the same time the release of large amounts of CO2 in the atmosphere has harmed the environment. Capturing this gas emitted into the atmosphere primarily by the burning fossil fuels is a necessary strategy to minimize the greenhouse effect. In our photochemical studies, the complex was able to reduce CO2 to CO, product detected by 13C NMR (185 ppm), and the mechanisms of photochemical and electrochemical reactions of fac-1 in the presence of CO2 were checked. We carried out DFT calculations to corroborate experimental data and the results show the agreement of the UV-Vis and IR spectrum for the proposed product. A comparison of results shows the importance of ligand 4MeImH in the multiple photoinduced electron transfer reactions assisted by protons and the great potential of the fac-1 compound to participate in photocatalytic processes of interest, such as the reduction and conversion of CO2 to products of interest to the chemical industry. / Devido a sua química versátil e habilidade em estabilizar metais com baixos estados de oxidação, os complexos carbonílicos de metais de transição desempenham um papel importante em vários campos da química organometálica. No nosso grupo de pesquisa complexos carbonílicos de manganês (I) vêm sendo estudados ao longo do tempo e suas propriedades espectroscópicas e fotoquímicas investigadas. Neste trabalho estudos fotoquímicos, eletroquímicos (voltametria cíclica e espectroeletroquímica acompanhada por UV-Vis e IV) e de reações de transferência de elétrons (TE) intermoleculares fotoinduzidas (com o receptor de elétrons MV2+, metilviologênio) foram realizados para o complexo fac- [Mn(phen)(CO)3(4MeImH)](SO3CF3) (fac-1) em que phen = 1,10-fenantrolina, 4MeImH = 4-metil-imidazol e SO3CF3 = íon triflato, complexo já sintetizado e caracterizado pelo grupo. fac-1 apresenta bandas de absorção eletrônica no UV-Vis em 380 (MLCT) e 270 nm (LLCT) em CH3CN e bandas intensas no IV entre 2200 e 1800 cm-1, consistentes com o arranjo facial dos três ligantes CO na esfera de coordenação do metal. O complexo é estável no estado sólido e em solução e se apresenta como uma mistura de dois isômeros, o adjacente (A) e o remoto (R) em relação ao átomo de nitrogênio (N) do ligante 4MeImH que se coordena ao metal Mn. Estimulados pelos resultados anteriormente obtidos pelo grupo em que o complexo fac-1 sob irradiação de luz em solução aquosa e na ausência de agentes oxidantes no meio reacional foi capaz de clivar a molécula de água produzindo oxigênio molecular (O2) detectado por eletrodo de Clark, nesta etapa do nosso trabalho investigamos a redução da molécula de gás carbônico (CO2) a CO usando o complexo de Mn em solução orgânica, por via fotoquímica e eletroquímica em atmosfera de N2 e CO2. Através do desenvolvimento de processos químicos, a indústria petroquímica tem realizado grandes contribuições para a humanidade, mas ao mesmo tempo, a liberação de grandes quantidades de CO2 na atmosfera tem prejudicado o ambiente. A captura deste gás, emitido principalmente pela queima de combustíveis fósseis, é uma estratégia necessária para minimizar o efeito estufa. Nos nossos estudos fotoquímicos, o complexo foi capaz de reduzir CO2 a CO, produto detectado por RMN 13C em 185 ppm, e os mecanismos das reações fotoquímicas e eletroquímicas na presença de CO2 foram averiguados. Cálculos computacionais do tipo DFT foram realizados para corroborar os dados experimentais e os resultados mostram a concordância nos espectros de UV-Vis e IV para os produtos propostos. A comparação dos resultados mostra a importância do ligante 4MeImH nas reações fotoinduzidas de transferência de elétrons múltiplas assistidas por prótons e o grande potencial do complexo fac-1 em participar de processos fotocatalíticos de interesse, como a conversão do CO2 a produtos de interesse da indústria química.