Estudo das propriedades vibracionais e estruturais dos cristais de ácidos mirístico usando as técnicas de espectroscópica Raman e difração de raios X

Documentos relacionados
Estudo do cristal de ácido esteárico na forma B m em altas temperaturas por espalhamento Raman

Espectroscopia Vibracional

Caracterização espectroscópica de cristais de ácidos láurico e mirístico

Espectroscopia no IV

Questão 01 - Em qual região do espectro você encontraria uma banda C=C?

Espectroscopia de IV. Para que um modo vibracional seja activo no IV tem que estar associado a variações do momento dipolar da molécula.

3 N(4) metil tiossemicarbazonas derivadas de 4- nitrobenzaldeído e 4-nitroacetofenona: estudos estruturais

Programa. Universidade de São Paulo Instituto de Física de São Carlos - IFSC

Análise Estrutural. José Carlos Marques Departamento de Química Universidade da Madeira

Cristalografia para não-cristalógrafos

Região do Espectro Eletromagnético

TÉCNICA FTIR E SUAS APLICAÇÕES EM AMOSTRAS ORGÂNICAS RESUMO

Miscelânea. Lista de Exercícios #03: disponível até amanhã. Lista de Exercícios #04: disponível em breve. Projeto-Exame: Próximas aulas:

Simetria Molecular e Teoria de Grupo. Prof. Fernando R. Xavier

Espectroscopia no Infravermelho (IR)

Desenvolvimento de Materiais Híbridos com Aplicações Biomédicas. Prof. Joana Lancastre

7. Resultados e discussão

USO DE FTIR PARA ANÁLISE DE BACTÉRIAS CAUSADORAS DO CANCRO CÍTRICO E CVC

4 Resultados e discussão Parte II: N

Miscelânea. Lista de Exercícios #02: em breve. Não haverá aula em 13 NOV. Reposição??

Espectroscopia de Infravermelhos

Estudo de espalhamento Raman nos ácidos palmítico e esteárico: forma C

Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, Brasil Palavras-chave: ligação de hidrogênio; cetonas; cálculos ab initio.

Espectroscopia no infravermelho e Raman

5 Influência da Tensão de Autopolarização

Técnicas de Caracterização de Materiais

Tecnicas analiticas para Joias

ANÁLISE DOS CONSTITUINTES DA PELE HUMANA SOB EFEITOS DE FORMULAÇÕES COSMÉTICAS POR ESPECTROSCOPIA RAMAN

9.1 O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO E A EXCITAÇÃO MOLECULAR

CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E QUÍMICA DE ESCAPOLITAS NATURAIS E TRATADAS DE COR ROXA E AMARELA. Prof. Klaus Krambrock

SFI 5800 Espectroscopia Física. Infravermelho distante (FIR)

Análise de Alimentos II Espectroscopia de Absorção Molecular

Métodos Físicos de Análise - ESPECTROFOTOMETRIA NO INFRAVERMELHO

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE QUÍMICA CONCEITOS BÁSICOS DE ESPECTROSCOPIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAÚDE E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS

Espectroscopia no infravermelho e Raman

FUNCIONALIZAÇÃO DA CELULOSE COM AMINOETANOTIOL

Termogravimetria. Duncan Price IPTME, Loughborough University

SÍNTESE E CARCATERIZAÇÃO DE BETA FOSFATO TRICÁLCICO OBTIDO POR MISTURA A SECO EM MOINHO DE ALTA ENERGIA

LICENCIATURA EM QUÍMICA QUÍMICA ORGÂNICA I SEGUNDO SEMESTRE 2014 PLANO DE CURSO Professora: Ana Júlia Silveira

Síntese e Caracterização dos Compósitos de Fosfato Dicálcio Anidro/Óxido de Silício e avaliação da estabilidade química

3. Caracterização das amostras Hf por Raios X

Prof. Aloísio J.B. Cotta

Análise de alimentos II Introdução aos Métodos Espectrométricos

Laboratório de Estrutura da Matéria I. Espectroscopia

NOTAS DE AULAS DE ESTRUTURA DA MATÉRIA

CRISTALOGRAFIA A FOTOGRAFIA DAS MOLÉCULAS

4 Resultados Análise das soluções sólidas: Cr 2x Fe 2-2x Mo 3 O 12, Al 2x Cr 2-2x Mo 3 O 12, e Al 2x Fe 2-2x Mo 3 O 12.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA LUCAS MACHADO ARRUDA

O Espectroscópio de Rede de Difração Fundamentos e Aplicações

Universidade do Vale do Paraíba. João Lucas Rangel

Polaridade, Geometria Molecular e Forças Intermoleculares

Espetroscopia Molecular (QT)

PROVA PARA INGRESSO NO MESTRADO. Programa de Pós Graduação em Química 14/06/2017 NOME

Coordenadora/Autora: REGINA DO CARMO PESTANA DE O. BRANCO. Química Forense. Sob Olhares Eletrônicos. Autores:

O que é espectroscopia?

OLIMPÍADA BRASILEIRA DE QUÍMICA 2001 FASE III

3 Espectroscopia Molecular

Universidade Federal do Paraná Departamento de Física Laboratório de Física Moderna

Aula 2. Organic Chemistry. Espectroscopia UV-VIS e Infravermelho. 4 th Edition Paula Yurkanis Bruice

3 Caracterização físico-química do duto de PEAD e dos fluidos modelos

ESTABILIDADE TÉRMICA DE COMPÓSITOS HÍBRIDOS PDMS- TEOS-PRZR

Física para Ciências Biológicas Lista de Exercícios 5 - CASA Data: 22/05/2014

Espectroscopia Raman na medição de óleos lubrificantes automotivos

Espectroscopia Infravermelha: Moléculas

22º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 06 a 10 de Novembro de 2016, Natal, RN, Brasil

Biologia Estrutural. Espaço Recíproco e a Esfera de Ewald. Prof. Dr. Walter Filgueira de Azevedo Jr. wfdaj.sites.uol.com.br

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA COORDENAÇÃO DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA JOSÉ CARDOSO BATISTA

Tópicos em Métodos Espectroquímicos. Aula 2 Revisão Conceitos Fundamentais

5 Discussão de resultados 5.1. Variação dos parâmetros de rede com a composição (x)

Ressonância Magnética Nuclear

Espectroscopia: uma breve introdução. J.R.Kaschny (2014)

Universidade Federal de Viçosa Departamento de Química Programa de Pós-Graduação em Agroquímica

Síntese e caracterização de óxidos ternários nanoestruturados puros e dopados

TABELA DE VALORES DE ABSORÇÃO NO INFRAVERMELHO PARA COMPOSTOS ORGÂNICOS

ANÁLISE VIBRACIONAL DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO DE NIQUEL(II): UMA ABORDAGEM AO ENSINO DOS GRUPOS PONTUAIS

Universidade Federal do Paraná Departamento de Física Laboratório de Física Moderna

SÍNTESE DE BETA FOSFATO TRICÁLCICO, POR REAÇÃO DE ESTADO SÓLIDO, PARA USO BIOMÉDICO

3 Resultados e Discussões

4 Resultados Experimentais

Disciplina de Didáctica da Química I

6 Efeito da Temperatura do Substrato

BIOQUÍMICA 1 Química & Biologia Água e Sais Minerais

3002 Adição de bromo ao ácido fumárico para formação de ácido meso-dibromo-succínico

PREPARO DE FILMES CONTENDO ACETILACETONATO DE ALUMÍNIO. PREPARATION OF FILMS CONTAINING ALUMINIUM ACETYLACETONATE.

Dilatação Térmica Aula 4 Allan Calderon

QUITOSANA QUIMICAMENTE MODIFICADA COM ACETILACETONA NA AUSÊNCIA DE SOLVENTE

EXPERIMENTO 8 DIFRAÇÃO EM FENDA ÚNICA E EM FENDAS MÚLTIPLAS

Prática 7: Interferência I: Anéis de Newton

Simetria molecular e teoria de grupos

César Menezes Vieira. Propriedades vibracionais e térmicas dos aminoácidos policristalinos ácido L-aspártico e ácido L-glutâmico

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA OBTENÇÃO DE HIDROXIAPATITA PARA FINS BIOMÉDICOS

Capítulo 1. Introdução

Através do método de absorção ótica obteve-se resultados que informam sobre a

Química Orgânica. Química orgânica: Estrutura das moléculas. Grupos funcionais. Estereoquímica. Reatividade..

ANÁLISE TEÓRICA DA L-VALINA ATRAVÉS DE CÁLCULOS AB INITIO

ESPECTROS INFRAVERMELHOS DA CREATINA INFRARED SPECTRA OF CREATINE

O que é espectroscopia?

Espectrofotometria UV-Vis. Química Analítica V Mestranda: Joseane Maria de Almeida Prof. Dr. Júlio César José da Silva

Física IV - Laboratório. Espectroscopia

Transcrição:

Estudo das propriedades vibracionais e estruturais dos cristais de ácidos mirístico usando as técnicas de espectroscópica Raman e difração de raios X Agência financiadora: CNPq Beatriz Cordeiro de Bona Francisco Ferreira de Sousa Resumo: Atualmente há alguns ácidos graxos que ainda não foram completamente estudados, principalmente no que diz respeito às suas propriedades estruturais, elétricas, dielétricas e óticas, as quais podem contribuir efetivamente nos diversos ramos científicos e tecnológicos. Este trabalho tem como objetivo desenvolver atividades experimentais com a finalidade de estudar inicialmente as propriedades polimórficas dos cristais de ácidos mirístico, posteriormente, suas propriedades vibracionais e estruturais usando as técnicas de espectroscópica Raman e difração de raios X. O uso destas técnicas permitiu avaliar tais propriedades em condições ambiente assim como estabilidade dos cristais em função da temperatura e pressão, tendo em vista que informações sobre estabilidade de cristais orgânicos possibilitam diversas aplicações indústrias, principalmente na indústria química e, indústria de fármacos. Palavras chave: ácidos graxos, ácidos mirístico, cristais orgânicos. 1. INTRODUÇÃO Devido suas peculiaridades, os ácidos graxos apresentam interessantes propriedades físicas e químicas, e por isso, tem recebido grande atenção nos campos tecnológico e industrial com diversas aplicações nos ramos automobilístico, medicina, biociência, indústria de alimentos, indústria de fármacos, cosméticos, química industrial, indústria oleoquímica, lubrificantes e biocombustíveis, com baixo impacto ambiental e toxidade [01-08]. Uma das possibilidades de aplicações do ácido mirístico pode ser encontrada na indústria alimentícia como agente aromatizante. Ele pode também ter sido utilizado na síntese de compostos à base de grafite objetivando novos materiais para armazenagem de energia, uma vez que os ácidos graxos monocarboxilados saturados possuem alta estabilidade térmica, principalmente em altas temperaturas [09]. Dessa forma, o trabalho contribuirá com o objetivo de desenvolver atividades experimentais com a finalidade de estudar as propriedades polimórficas, vibracionais e estruturais dos cristais de ácidos mirístico, por meio das técnicas de espectroscópica Raman e difração de raios X. 2. MATERIAL E MÉTODOS Para estudar as propriedades vibracionais dos cristais de ácidos mirístico sob condições ambiente e em função da temperatura e da pressão, foi utilizada a técnica de espectroscopia Raman, através de um microscópio Olympus equipado com lentes de grande qualidade ótica e câmera de vídeo, espectrômetro triplo Jobyn-Yvon T64000 operando em modo subtrativo e equipado com sistema de detecção CCD (Charge-Coupled Device) resfriado a nitrogênio

líquido. Medidas complementares de difração de raios X em condições ambiente foram realizadas no Laboratório de raios X do PPGF da UFPA. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Caracterização estrutural do cristal de ácido mirístico: A medida de difração de raios X do cristal de ácido mirístico é apresentada na Figura 1, que pode ser vista logo abaixo. Figura 1: Padrão de difração do cristal de ácido mirístico na forma C. Fonte: Próprio autor O padrão de difração foi medido na região angular entre 5 e 45 o (em 2θ). Com ajuda da literatura [10], verificou-se que a estrutura do cristal encontra-se na forma C com simetria monoclínica do grupo espacial P21/a (C 5 2h) com Z = 4 por célula unitária. Os valores dos parâmetros da célula unitária a, b e c do cristal de ácido láurico na forma C são aproximadamente iguais a 9,497; 4,972; 44,45 Å e β = 134,81. 3.2 ESPECTROSCOPIA RAMAN DO CRISTAL DE ÁCIDO MIRÍSTICO NA FORMA C A TEMPERATURA AMBIENTE Em geral, as bandas de cristais de ácidos graxos, seja ele saturado ou insaturado, aparecem contidas na região espectral entre 10 e 3100 cm -1 correspondendo aos modos de vibração da rede cristalina (ou modos externos) compreendidos entre 30 e 200 cm -1 e aos modos internos da molécula contidos na região espectral 200 3100 cm -1. Esta segunda região espectral contém modos normais de vibração específicos: stretching (estiramento), scissoring (corte), wagging (balanço em fase), twisting (balanço fora de fase), rocking (oscilação) e torção (Figura 2).

50000 40000 30000 20000 10000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 2800 3000 Número de onda (cm -1 ) Figura 2: Espectro Raman (região espectral: 100 3100 cm -1 ) do cristal de ácido mirístico na forma C. Fonte: Próprio autor. Pode ser visto no espectro Raman na região espectral 2800 3000 cm -1 (região de alta frequência ou alta energia) do tipo stretching (CH, CH2 e CH3). Em torno de 2845 cm -1 (stretching simétrico do CH2, νs(ch2)) [11,12], enquanto que os modos observados em torno de 2881 e 2922 cm -1 (stretching assimétrico do mesmo grupo químico, νas(ch2)) [12]. (2937 e 2965 cm -1 ) stretching do grupo CH, ν(ch), (2955 cm -1 ) foi atribuído ao stretching assimétrico do grupo CH3, νas(ch3). Por último, o número de onda ajustado em torno de 2881 cm -1 (uma combinação de movimentos) [12]. 3.3 Espectroscopia raman do cristal de ácido mirístico na forma c em baixas temperaturas Os espectros Raman do cristal de ácido mirístico na forma C em baixas temperaturas são apresentados nas Figuras 3, 4 e 5, medidos na região espectral 150 3000 cm -1 desde a temperatura ambiente (T = 300 K) até a temperatura de 14 K. O efeito da temperatura sobre muitas bandas, como mudanças nas intensidades (inclusive inversão de intensidade) e deslocamentos sobre os modos vibracionais, pode ser claramente observado na Figura 3(a) e (b) (região espectral: 150 700 cm -1 ). Nesta figura (Figura 3(a)), também pode ser visto o aparecimento de duas bandas Raman, como aquelas indicadas pelas duas setas em vermelho. Figura 3: Espectro Raman para as bandas de baixas frequências (região espectral: 150 700 cm -1 ) do cristal de ácido mirístico na forma C. Fonte: Próprio autor

Figura 4: Número de onda vs. temperatura para modos do ácido mirístico na forma C correspondente à mesma região espectral: 150 700 cm -1. Fonte: Próprio autor Os espectros Raman do cristal do ácido mirístico na forma C em função da temperatura que foram obtidos na região entre 150 e 700 cm -1 de 300 a 14 K, são divididas em duas regiões espectrais em (a) 150 280 cm -1 e em (b) 400 700 cm -1 (Figura 4). Figura 5: Espectro Raman para as bandas de médias frequências (região espectral: 1200 1700 cm -1 ) do cristal de ácido mirístico na forma C. Fonte: Próprio autor Na Figura 5 é mostrado o espectro Raman na região 1200 1700 cm -1 e nela foram observadas várias bandas de média intensidade. As bandas Raman que aparecem nesta região do espectral de ácidos graxos possuem perfis bem característicos e os números de onda são associados, predominantemente, à deformações do grupo CH2 ou CH3. Nesta região observase algumas modificações nos perfis das bandas Raman com o resfriamento, como aquelas nas regiões de vibrações do tipo scissoring do CH2 ou CH3, δ(ch2 ou CH3). Enquanto que no modo stretching do grupo carboníla C=O, ν(c=o), localizada em torno de 1626 e 1650 cm -1, observam-se mudanças nítidas, porém com uma inversão de intensidade entre as temperaturas de 85 e 35K. Como estas mudanças ocorrem em modos internos, provavelmente, devido a alguma nova configuração adotada pela molécula no interior da célula unitária do ácido mirístico na forma C [13]. 3.4 Difração de raios x Na Figura 6 é mostrado o padrão de difração do cristal do ácido mirístico por difração de raios X. As mudanças observadas como o desaparecimento do modo identificado e definido

com a e o surgimento de outros modos também definidos como b e c na figura, corroboram com o que foi mostrado pela espectroscopia em que houve uma transição de fase conformacional sofrida dentro da molécula da celular unitária sem afetar suas propriedades. Mirystic acid in the C form a b 20 24 28 298 K 273 K 253 K 233 K 213 K 203 K 193 K 183 K 163 K 143 K 133 K 2 (grau) Figura 6: Padrões de difração do cristal de ácido mirístico, região angular: 18-30 o (2θ). Fonte: Próprio autor c 4. CONCLUSÃO Por meio dos experimentos de espectroscopia Raman em baixas temperaturas e, por meio da análise das bandas espectrais Raman, foi possível notar um conjunto de modificações nas bandas vibracionais do cristal, como aumento e diminuição simultâneos nas intensidades de algumas bandas Raman e o aparecimento de pelo menos três modos vibrações, principalmente na região de baixas frequências (baixo número de onda: 150 700 cm -1 ) e na região de médias frequências (1268 e 1660 cm -1 ). Estas mudanças podem estar associadas a uma mudança conformacional sofrida pela molécula dentro da célula unitária, que pode ser entendida como rotação ou twisting em consequência de rearranjos nas ligações e, de hidrogênio entre os grupos COOH, sem que haja modificação na simetria do cristal de ácido mirístico. 5. REFERÊNCIAS E CITAÇÕES [01] K. Sato, M. Okada, J. Cryst. Growth 42 (1977) 259. [02] G. Zerbi, G. Minoni, A.P. Tulloch, J. Chem. Phys. 78 (1983) 5853. [03] E. von Sydow, Acta Cryst. 8 (1955) 557. [04] V. Malta, G. Celotti, R. Zannetti, A.F. Martelli, J. Chem. Soc. B (1971) 548. [05] E. von Sydow, Acta Cryst. 7 (1954) 823. [06] E. von Sydow, Acta Cryst. 8 (1955) 845. [07] M. Goto, E. Asada, Bull. Chem. Soc. Jpn, 53, (1980) 2111. [08] M. Goto and E. Asada, Bull. Chem. Soc. Jpn, 57 (1984) 1145. [09] Y. Yuan, Y. Yuan, N. Zhang, Y. Du, X. Cao, Materials Letters 125 (2014) 154-157. [10] D. Feldman, M.M. Shapiro, D. Banu, C. Fuks, Solar Energy Materials 18, 201 216, 1989. [11] G.J. Piermarini, S. Block, Rev. Scient. Inst. 46 (1975) 973. [12] L. V. Azàroff, M. J. Buerguer, The Powder Method in X-Ray Crystallography, McGrawHill, 1958. [13] F.F. de Sousa et al, Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy, 148 (2015) 280288.