Métodos Espectroscópicos II

Área de Concentração: Química Inorgânica

Créditos: 4

Carga Horária - Aulas Teóricas: 60

Carga Horária Total: 60

Professor(es) Responsável(is):

  Dra. jaísa fernandes soares

  Dr. antonio salvio mangrich

Ementa:

Princípios básicos das espectroscopias de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Paramagnética Eletrônica (RPE). Instrumentação. Obtenção, interpretação, tratamento de dados e simulação de espectros. Comparações entre as técnicas de RMN e RPE. Aplicações na caracterização de compostos inorgânicos e de materiais híbridos orgânico-inorgânicos em solução e no estado sólido.

OBJETIVOS:
Introduzir a teoria, os fundamentos e as aplicações das espectroscopias de ressonância paramagnética eletrônica e de ressonância magnética nuclear, ambas aplicadas a sistemas inorgânicos. Contribuir para que os alunos interpretem espectros de uma vasta gama de amostras, espectros esses registrados em solução e no estado sólido, bem como apliquem as técnicas na resolução de problemas químicos.

Bibliografia:

1. AKITT, J. W.; MANN, B. E. NMR and chemistry. 4th ed. Cheltenham : Stanley Thornes, 2000.
2. BREITMEIER, E. Structure elucidation by NMR in organic chemistry: a practical guide. 3rd ed. New York : John Wiley & Sons, 2004.
3. CLARIDGE, T. D. W. High-resolution NMR techniques in organic chemistry. 2nd ed. Amsterdam : Elsevier Science, 2004.
4. DEROME, A. E. Modern NMR techniques for chemical research. In: Baldwin, J. E.; Magnus, P. D. (Eds.) Tetrahedron Organic Chemistry Series, v. 6. Oxford: Pergamon, 1995.
5. DRAGO, R. S. Physical methods for chemists. 2nd ed. Philadelphia: Saunders College and Harcourt Brace, 1992.
6. GIL, V. M. S.; GERALDES, C. F. G. C. Ressonância magnética nuclear: métodos e aplicações. 2. ed. Coimbra : Fundação Calouste Gulbenkian, 2002.
7. GÜNTHER, H. NMR spectroscopy: basic principles, concepts, and applications in chemistry. 2nd ed. Chichester : John Wiley & Sons, 1995.
8. IGGO, J. A. NMR spectroscopy in inorganic chemistry. Oxford : Oxford University Press, 1999.
9. MABBS, F. E.; COLLISON, D. Electron paramagnetic resonance of d transition metal compounds. Amsterdam : Elsevier, 1992.
10. MACOMBER, R. S. A complete introduction to modern NMR spectroscopy. New York : John Wiley & Sons, 1998.
11. MANGRICH, A. S. Cadernos de EPR. Curitiba : LABEPR/DQ/UFPR, 2006.
12. POOLE JR., C. P. Handbook of electron spin resonance. v. 1. New York : Springer-Verlag, 1993.
13. POOLE JR., C. P.; FARACH, H. A. (Eds.) Handbook of electron spin resonance. v. 2. New York : Springer-Verlag, 1999.
14. SANDERS, J. K. M.; HUNTER, B. K. Modern NMR spectroscopy: a guide for chemists. 2nd ed. Oxford : Oxford University Press, 1993.
15. SCHWEIGER, A.; JESCHKE, G. Principles of pulse electron paramagnetic resonance. New York : Oxford University Press, 2001.
16. SMITH, M. E.; MACKENZIE, K. J. D. Multinuclear solid-state NMR of inorganic materials. Oxford : Pergamon Press, 2002.
17. WEIL, J. A. Electron paramagnetic resonance: elementary theory and practical applications. 2nd ed. New York : John Wiley, 2007.
18. BERTINI, I.; LUCHINAT, C. NMR of Paramagnetic Substances. Coord. Chem. Rev. v. 150, 1996. 296p.
 

Programa:

1. Princípios básicos das espectroscopias de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Paramagnética Eletrônica (RPE). Unidades físicas fundamentais. Energia e freqüência de um momento magnético em um campo magnético externo.
1.1. Teoria básica de RPE. O Hamiltoniano de spin e os parâmetros de RPE; origem do acoplamento hiperfino. O espectro em primeira derivada.
1.2. Fundamentos da técnica de RMN. Núcleos com spin. Precessão. Magnetização. Relaxação de núcleos e mecanismos de relaxação. Mecanismos de polarização magnética: contato de Fermi e acoplamento dipolar. Deslocamento químico e acoplamento spin-spin. Conseqüências do acoplamento dipolar no espectro de sólidos.

2. Instrumentação. Desenvolvimento histórico. Espectrômetros de onda contínua e pulsada com transformada de Fourier.
2.1. O espectrômetro de RPE; a amostra na cavidade com máximo de campo magnético e mínimo de campo elétrico da radiação de microondas.
2.2. Criostato, magneto, rotores e sondas de RMN para análises em solução e no estado sólido. Os procedimentos de field lock e shimming. As bobinas de radiofreqüência. Aspectos de segurança.

3. Obtenção, interpretação, tratamento de dados e simulação de espectros.
3.1. Manipulação e preparo de amostras: fatores que influenciam a qualidade dos espectros.
3.2. Espectros de RPE de sistemas com S = ½ e I = ½; radicais livres orgânicos. Sistemas com S > ½, I > ½, estados tripletos e íons de metais de transição.
3.3. Capturadores e marcadores de radicais livres – spin trapping e spin label.
3.4. Seqüências de pulso em RMN com transformada de Fourier. A obtenção e o processamento do FID.
3.5. Espectroscopia de RMN de 1H: sistemas AMX, ABX e ABC, saturação e desacoplamento de spins, acoplamento entre hidrogênio e outros núcleos. Espectroscopia de RMN de 13C: espectros de 13C acoplado e desacoplado. Efeito nuclear Overhauser e transferência de polarização. Experimentos de DEPT.
3.6. Espectroscopia de RMN por correlações (RMN 2D). Correlações homo- e heteronucleares.
3.7. Espectroscopia de RMN de outros núcleos: 15N, 19F, 31P, 51V, entre outros.
3.8. Obtenção de espectros de RMN de alta resolução no estado sólido: desacoplamento de alta potência, rotação no ângulo mágico, polarização cruzada.

4. Comparações entre as técnicas. As energias e os tempos de detecção das técnicas de RPE, RMN e espectroscopia de absorção no UV-visível.

5. Aplicações das espectroscopias de RPE e de RMN à análise estrutural de compostos inorgânicos, compostos de coordenação e à detecção de sistemas de radicais livres. Caracterização de polímeros e materiais híbridos orgânico-inorgânicos em solução e no estado sólido. Estudos ambientais e controle de qualidade na indústria química, de alimentos e de fármacos. Análise quimiométrica de dados de RMN e de RPE. A espectroeletroquímica de RPE.
 

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