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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/23484
Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | O efeito da presença de complexos de rutênio na cinética de redução do 4-nitrofenol utilizando nanopartículas de ouro como catalisadores. |
Alternate title (s): | The effect of the presence of ruthenium complexes in the reduction kinetics of 4-nitrophenol using gold nanoparticles as catalysts. |
Author: | Pessoa, Matheus Henrique de Oliveira |
First Advisor: | Bogado, André Luiz |
First member of the Committee: | Brito, Gilberto Augusto de Oliveira |
Second member of the Committee: | Dinelli, Luís Rogério |
Summary: | O objetivo deste trabalho foi estudar a reação de redução do 4-nitrofenol (4-NP) por borohidreto de sódio (NaBH4) catalisada por nanopartículas de ouro (AuNPsn–), para formação de 4-aminofenol (4-AP). O valor da constante de velocidade aparente (kobs) e o tempo de meia vida (t1/2) da reação de redução foram determinados usando uma lei de velocidade de pseudo-primeira ordem em relação à concentração do 4-nitrofenolato. A influência da temperatura na constante de velocidade foi determinada pela equação de Arrhenius, que forneceu a energia de ativação (Ea = 172 kJ mol-1) e o fator pré-exponencial (A = 6,6 x 1026 s-1). A equação de Eyring foi utilizada para fornecer a variação da entalpia de ativação (ΔH‡ = 170 kJ mol-1) e a variação da entropia de ativação (ΔS‡ = 31,27 e.u), mostrando que a reação de redução do 4-NP é um processo altamente entrópico na presença de NaBH4 como agente redutor e AuNPsn- como espécies catalíticas. Adicionalmente, foi estudado o processo de interação de complexos catiônicos de rutênio (Ru+) com AuNPsn- para a produção de agregados, aqui rotulados como nRu+/AuNPsn–, utilizando três modelos diferentes: a isoterma de Langmuir (gráfico direto); modelo de Scatchard e modelo de Benesi-Hildebrand. Estes modelos fornecem parâmetros termodinâmicos, como a constante de dissociação (Kd), constante de formação (Kf), coeficiente de Hill (n). Esses agregados foram então aplicados como catalisadores na reação de redução de 4-NP, onde os kobs foram determinados e comparados com os valores encontrados na reação catalítica para AuNPsn– sem aditivos. Além disso, os AuNPsn– foram sintetizadas pela redução de HAuCl4 com citrato de sódio tribásico, o que lhes conferiu um caráter aniônico, e foram caracterizadas por espectrometria de ultravioleta/visível (UV/vis), devido à formação de uma típica banda plasmônica a 520 nm. Os complexos de rutênio foram sintetizados seguindo os protocolos descritos na literatura atual. Todas as reações catalíticas, medidas cinéticas e processos de agregação foram realizados num espectrofotômetro de UV/vis entre 200 e 800 nm, na faixa de temperaturas de 28,5 – 50 °C +– 0,01 °C, utilizando um controlador de temperatura para as cubetas de branco e de amostra. |
Abstract: | The goal of this work was studying the reduction reaction of 4-nitrophenol (4-NP) by sodium borohydride (NaBH4) catalyzed by gold nanoparticles (AuNPsn–) to produce 4-aminophenol (4-AP). The value of observed rate constant (kobs) and the half-life time (t1/2) of the reduction reaction was determined using a pseudo-first order rate law in relation to the 4-nitrophenolate concentration. The influence of the temperature on the rate constant was determined using the Arrhenius equation, which provided the activation energy (Ea = 172 kJ mol-1) and the pre-exponential factor (A= 6.6 x 1026 s-1). The Eyring equation was used to afford the activation enthalpy variation (ΔH‡ = 170 kJ mol-1) and activation entropy variation (ΔS‡ = 31.27 e.u), showing that the reduction reaction of the 4-NP is highly entropic process in the presence of NaBH4 as reducing agent and AuNPsn- as catalytic species. Additionally, the interaction process of ruthenium cationic complexes (Ru+) with AuNPsn– to produce aggregates, which was labeled herein such as nRu+/AuNPsn–, was studied using three different models: the Langmuir isotherm (direct plot); Scatchard model and Benesi-Hildebrand model. These models provide thermodynamic parameters such as the dissociation constant (Kd), formation constant (Kf), Hill coefficient (n). These aggregates were then applied as catalysts in the 4-NP reduction reaction, where the kobs were determined and compared to the values found in the catalytic reaction for AuNPsn– without additives. Furthermore, the AuNPsn– were synthesized by the reduction of HAuCl4 with tribasic sodium citrate, which conferred them an anionic character, and they were characterized by ultraviolet/visible spectrometry (UV/vis), due to the formation of a typical plasmon band at 520 nm. The ruthenium complexes were synthesized following protocols described in the current literature. All catalytic reactions, kinetics measurements and aggregation processes were carried out in a spectrophotometer of UV/vis within 200 – 800 nm, in the temperature range of 28.5 – 50 °C +– 0.01 °C, using a temperature controller for the blank and sample cuvettes. |
Keywords: | Nanopartículas De Ouro Gold Nanoparticles Complexos De Rutênio Ruthenium Complexes Nitrofenol Nitrophenol Catálise Homogênea Homogeneous Catalysis Cinética Química Chemical Kinetics |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Quote: | PESSOA, Matheus Henrique Oliveira. O Efeito da Presença de Complexos de Rutênio na Cinética de Redução do 4-nitrofenol Utilizando Nanopartículas de Ouro como Catalisadores. 2018. 60 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) – Universidade Federal de Uberlândia, Ituiutaba, 2018. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/23484 |
Date of defense: | 14-Dec-2018 |
Appears in Collections: | TCC - Química (Ituiutaba / Pontal) |
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