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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Simulação computacional da interação de nanopartículas de quitosana com íons metálicos
metadata.dc.creator: Silva, Keila Cristina Cunha e
metadata.dc.contributor.advisor1: Franca, Eduardo de Faria
metadata.dc.contributor.referee1: Patrocínio, Antonio Otavio de Toledo
metadata.dc.contributor.referee2: Lins, Roberto Dias
metadata.dc.description.resumo: A quitosana é um dos mais importantes derivados da quitina, um biopolímero natural e muito abundante. Dentre as diversas características da quitosana, destacamos sua capacidade em interagir com íons metálicos que são contaminantes ambientais. A contaminação da água por íons Cu2+ e Cd2+ apresenta efeitos nocivos à saúde humana. A quitosana tem se mostrado muito eficiente na remoção destes íons em solução aquosa. Entretanto, os mecanismos envolvidos nesta adsorção ainda não são totalmente conhecidos e as técnicas experimentais utilizadas não conseguem explicar completamente determinados fenômenos relativos à adsorção. Como alternativa, os métodos teóricos contribuem nas investigações acerca destas interações. O presente trabalho objetivou descrever as interações que ocorrem entre a quitosana e os íons divalentes cobre e cádmio, através de simulações por dinâmica molecular. As interações foram analisadas entre os íons e a quitosana em diferentes sistemas, os quais eram compostos por um filamento isolado de quitosana ou por um conjunto de filamentos finitos ou periódicos. Cada sistema foi avaliado a variados graus de acetilação: 0, 20 e 40% e em diferentes pHs, 3, 5,9 e 6,5. Os resultados obtidos demonstraram que as interações foram específicas para cada cátion. Os íons Cu2+ apresentaram interações íon-dipolo entre um grupo amino e uma hidroxila, enquanto que os íons Cd2+ interagiram preferencialmente com hidroxilas. O grau de acetilação e pH influenciaram significativamente na adsorção de cada íon. O aumento do grau de acetilação contribuiu para a melhor adsorção de íons Cd2+. A adsorção de Cu2+ foi favorecida em grau acetilação 20% e em pH quase neutro. O efeito do pH na interação do Cd2+ foi distinto para cada sistema, não seguindo uma tendência clara. Vários fatores contribuíram para a estabilização das interações, como a atração eletrostática, a entropia do solvente e a flexibilidade da quitosana.
Abstract: Chitosan is one of the most important chitin derivative, which is a second most abundant natural biopolymer after cellulose. Among the various chitosan properties, its ability to interact with environmental contaminants, such as metal ions, makes this polymer an attractive bioremediation agent. In particular, water contamination by Cu2+ and Cd2+ has hazardous effects to human health. Chitosan has been shown to be very efficient for the removal of these ions in aqueous solution. The mechanisms involved in this adsorption process are not yet fully understood, and the experimental techniques used cannot completely explain certain phenomena related to adsorption. Theoretical methods can contribute significantly in the investigations of these interactions. This study aimed to describe the intermolecular interactions between chitosan and divalent copper and cadmium ions through molecular dynamics simulations. The interactions were analyzed between ions and chitosan in different systems, which were composed of either a single chitosan s chain or an aggregate. Each system was evaluated as a function of degree of acetylation (0, 20 and 40%) and at different pH values (3, 5.9 and 6.5). The results showed that the intermolecular interactions were specific to each cation. The Cu2+ ions showed ion-dipole interactions between an amino group and a hydroxyl group, while the Cd2+ ions interact preferentially with hydroxyl groups. The degree of acetylation and pH significantly influenced the adsorption of each ion. The increase of acetylation degree contributed to better adsorption of Cd2+ ions. The adsorption of Cu2+ was better observed at an acetylation degree of 20% and circumneutral pH. The pH effect on the interaction of Cd2+ did not show a trend. Several factors contributed to the stabilization of the interactions, such as electrostatic attraction, solvation entropy and chitosan flexibility.
Keywords: Quitosana
Interação
Cobre
Cádmio
Dinâmica molecular
Chitosan
Interaction
Copper
Cadmium
Molecular dynamics
Íons metálicos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: SILVA, Keila Cristina Cunha e. Simulação computacional da interação de nanopartículas de quitosana com íons metálicos. 2013. 67 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17391
Issue Date: 31-Jul-2013
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

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