Vinte anos de efeito SERS

Faria, Dalva Lúcia Araújo de; Temperini, Márcia L. A.; Sala, O.

doi:10.1590/s0100-40421999000400013

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“…Caso uma condição inicial x 0 = x(t = 0) seja fornecida, tem-se um problema de valor inicial. Quando resolvido, ele fornece um conjunto de soluções na forma de curvas integrais do tipo: (2) Um gráfico destas curvas para diferentes x 0 mostra como o valor de x muda em função do tempo, para qual valor tende a partir de diferentes condições iniciais.…”

Section: Atratores Fontes Estabilidade Linear E Bifurcaçãounclassified

“…São induzidas por alguma forma de retro--alimentação na concentração de pelo menos um dos reagentes em no mínimo uma etapa da reação, como em autocatálises. 2 Com aplicações na biologia, geologia e engenharia, reações como a de Belousov-Zhabotinsky também são protótipos experimentais para o estudo de processos químicos fora do equilíbrio. 3 b) Padrões espaciais: a formação de gradientes de concentração estacionários como resultado do acoplamento entre cinética não-linear e processos difusionais foi prevista por Alan Turing em 1952, 4 sendo só observada experimentalmente na década de 90.…”

Section: Introductionunclassified

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Nonlinear Dynamics and Limiting Reagent: A Transcritical Bifurcation Example

Raposo¹

2014

Química Nova

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NONLINEAR DYNAMICS AND LIMITING REAGENT: A TRANSCRITICAL BIFURCATION EXAMPLE. The nonlinear analysis of a general mixed second order reaction was performed, aiming to explore some basic tools concerning the mathematics of nonlinear differential equations. Concepts of stability around fixed points based on linear stability analysis are introduced, together with phase plane and integral curves. The main focus is the chemical relationship between changes of limiting reagent and transcritical bifurcation, and the investigation underlying the conclusion.Keywords: nonlinear dynamics; limiting reagent; transcritical bifurcation. INTRODUÇÃOA Dinâmica não-linear lida com a evolução temporal de sistemas cuja taxa de variação de uma ou mais variáveis é uma função não-linear da(s) mesma(s). Suas aplicações abrangem diversas áreas, como física, química, biologia, engenharia, economia, psicologia, entre outras.1 Na química o comportamento não-linear surge geralmente associado a equações do campo da cinética química, pois mesmo em reações simples termos quadráticos surgem como uma função da variação temporal das espécies envolvidas, mesmo em reações elementares. Embora a dinâmica destes processos geralmente sirva de ponte entre a Dinâmica não-linear e a Química, 1,9 mesmo sistemas cujas equações não levam a comportamento oscilatório podem fornecer informações relevantes acerca de processos químicos, como no emprego da equação logística na compreensão de processos eletroquí-micos.10 Adicionalmente é necessário, para fins didáticos, apresentar sistemas mais simples que mantenham a estrutura elementar da análise de sistemas não-lineares e estejam, de preferência, associados com o estudo de fenômenos químicos. Deste modo, pretende-se com este trabalho empregar alguns conceitos e ferramentas básicas usadas no estudo de sistemas que apresentam dinâmica não-linear na investigação da cinética de uma reação cuja lei de velocidade é dominada por uma etapa bimolecular. Mais especificamente, o estudo permite observar o natural surgimento do conceito de reagente limitante pela lei da ação das massas, como resultado da análise da estabilidade das soluções de equilíbrio da equação diferencial que descreve a reação. Este comportamento é claramente observado pela análise da dinâmica do sistema em função da variação da concentração inicial de um reagente em relação ao outro. Acredita-se que este exemplo possa servir de introdução para a abordagem não convencional deste tipo de análise em cursos de Química. Atratores, fontes, estabilidade linear e bifurcaçãoConsidere uma equação diferencial que possui a seguinte forma:(1)Em que x(t) é uma variável dependente do tempo, como a concentração de alguma espécie química (ou alguma propriedade a ela associada), e f a função que descreve essa taxa de variação. Como f não apresenta dependência explícita com o tempo (pois neste caso seria f(x, t)), é chamada de equação autônoma. Caso uma condição inicial x 0 = x(t = 0) seja fornecida, tem-se um problema de valor inicial. Quando resolvido, ele fornece um co...

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Section: Atratores Fontes Estabilidade Linear E Bifurcaçãounclassified

Section: Introductionunclassified

Nonlinear Dynamics and Limiting Reagent: A Transcritical Bifurcation Example

Raposo¹

2014

Química Nova

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“…9,10,22,23 Portanto, as concentrações de alguns componentes aumentam com o tempo até atingirem um valor máximo, quando diminuem a um valor mínimo, para então aumentarem novamente, oscilando ao longo do tempo. Dependendo da cinética e, também, das condições experimentais, os SQO's tanto podem apresentar oscilações periódicas bem comportadas, onde a mesma forma de onda se repete ao longo do tempo, quanto oscilações mais complexas.…”

Section: Sistemas Químicos Oscilantesunclassified

“…Outro fator sempre presente nos SQO's é a não linearidade em suas leis de velocidade. 9,10,[22][23][24] Tal importância no estudo e compreensão de SQO's está na variedade das situações onde estes sistemas se apresentam, que vão desde sistemas biológicos (ciclos hormonais, funções cardíacas) 13,25 a reações de interesse comercial, como reações em reatores em batelada 13,26 e reações eletroquímicas presentes em dispositivos conhecidos como célula a combustível. 27 A maioria desses exemplos está longe de ser completamente compreendida, mas sistemas modelos podem trazer informações fundamentais que auxiliem compreender as diversas facetas dinâmico-matemáticas de sistemas complexos, bem como requisitos para interpretação química desses sistemas.…”

Section: Sistemas Químicos Oscilantesunclassified

Integração numérica de leis de velocidade diferenciais com o uso do SCILAB

Sandes¹,

Ambrosio²,

Angelucci³

2013

Quím. Nova

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Recebido em 11/5/12; aceito em 23/8/12; publicado na web em 28/11/12 NUMERICAL INTEGRATION OF DIFFERENTIAL RATE LAWS BY MEANS OF SCILAB. In this work, we applied the free open source SCILAB software for the numerical integration of differential rate law equations to obtain the concentration profiles of chemical species involved in the kinetics of some complex reactions. An automated method was applied to construct the system of ordinary differential equations (ODE) from the postulated chemical models. The solutions of the ODEs were obtained numerically by standard SCILAB functions. We successfully simulated even complex chemical systems such as pH oscillators. This communication opens up the possibility of using SCILAB in simulations and modeling by our chemistry undergraduate students.Keywords: oscillating reactions; numerical integration; SCILAB. INTRODUÇÃOA cinética química está relacionada ao estudo do comportamento das variações das concentrações das espécies químicas envolvidas em uma reação com respeito ao tempo.1-8 A velocidade de consumo ou produção das espécies é expressa a partir de equações diferenciais ordinárias (EDO) denominadas de leis de velocidade diferenciais (LDV).2 A obtenção dos perfis de concentração em função do tempo para as espécies químicas envolvidas na reação é realizada a partir da integração das leis de velocidade diferenciais, resultando nas leis de velocidade integradas (LVI), funções matemáticas que relacionam as concentrações das espécies com o tempo.1,2 É interessante destacar que os livros de físico-química empregados nos cursos de graduação em Química seguem, de modo geral, sempre o mesmo enfoque: aplicar as LVI linearizadas aos resultados experimentais de concentração em função do tempo. Se foi obtido um ajuste desses dados às LVI, prossegue-se em determinar a ordem global da reação e a constante de velocidade. [1][2][3][4][5][6][7][8] Apesar de o grau da equação diferencial que compõe a LVD ser determinado pelo mecanismo da reação, as concentrações dos intermediários que o compõe não devem aparecer na lei de velocidade, tanto em sua forma diferencial, quanto na forma integrada.1,2 Talvez por este motivo a abordagem feita pela maioria dos livros de graduação seja bastante simplista, negligenciando os perfis de concentração de intermediários, isto é, como variam as concentrações destes com o tempo. Este lapso de informação fica patente quando se introduz o conceito de mecanismo reacional. É fácil observar que, para nossos alunos de graduação, as espécies intermediárias são apenas compostos produzidos entre reagentes e produtos, sendo de pouca importância, esquecendo-se que fenômenos extremamente interessantes, como o das reações oscilantes, resultam de oscilações nas concentrações de intermediários no decorrer da reação. 2,9,10 Para obtermos o perfil de concentração de uma espécie envolvida em um mecanismo de reação, devemos expressar sua velocidade de produção/consumo com as concentrações das espécies que participam das etapas elementares que resultem em sua produção ou con...

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“…Entretanto, a presença de superfícies metálicas nanoestruturadas apresenta a propriedade de intensificar o sinal Raman de moléculas adsorvidas por fatores da ordem de 10 6 vezes. Essa intensificação, por diversas ordens de magnitude, do sinal Raman de espécies adsorvidas em superfícies metálicas especialmente preparadas é chamado de efeito Raman intensificado pela superfície, ou SERS ("Surface Enhanced Raman Scattering") 9,10 . A existência desse efeito permite o uso da espectroscopia Raman de forma muito mais abrangente, abrindo possibilidades de aplicação da espectroscopia vibracional para aná-lise nas escalas de nano-, pico-e femtograma 11 .…”

Section: Introductionunclassified

Preparação e caracterização de substratos SERS ativos: um estudo da adsorção do cristal violeta sobre nanopartículas de prata

Santana¹,

Zaia²,

Cório³

et al. 2006

Quím. Nova

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Recebido em 26/7/04; aceito em 30/6/05; publicado na web em 20/1/06 PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF SERS-ACTIVE SUBSTRATES: A STUDY OF THE CRYSTAL VIOLET ADSORPTION ON SILVER NANOPARTICLES. The structural characterization of molecules used in the sterilization of blood for transfusions, such as crystal violet (CV), is relevant for understanding the action of these prophylactic drugs. The characterization is feasible by surface enhanced resonance Raman spectroscopy (SERRS) of CV in solution or on surfaces. The limit of detection of CV by SERRS, in the presence of colloidal particles, using 514.5 nm as excitation radiation, was found to be around 1 ppb. The characterization of CV was also made by SERS, by using different active-particles-containing substrates, proving the versatility of this technique for the study of such structures. The results suggest that the controlled production of highly efficient SERS-active substrates may allow qualitative and quantitative analysis, with high sensitivity, with potential applications in medical and environmental fields.Keywords: silver sol; crystal violet; surface enhanced resonance Raman spectroscopy (SERRS). INTRODUÇÃOCertas parasitoses estão entre as mais prevalentes doenças do mundo, atingindo milhões de pessoas. A prevenção destas doenças depende de medidas sanitárias, assim como do emprego de fármacos antiparasitários eficazes e seguros. Um importante exemplo é a doença de Chagas, que afeta aproximadamente 16-18 milhões de pessoas, principalmente nas Américas do Sul e Central, constituindo um sério problema de saúde pública. Desde a descoberta da doença pelo médico sanitarista Carlos Chagas, em 1909, até os dias atuais, foram realizadas inúmeras tentativas de tratamento, sem que fosse obtido um medicamento totalmente eficaz. Para eliminação do parasita do sangue contaminado em bancos de sangue, a única substância utilizada como agente quimioprofilático é o cristal violeta (CV), também conhecido como violeta de genciana. Quando essa substância é adicionada ao sangue estocado na concentração de 250 μg/mL, promove eliminação segura das formas infectantes. Porém, seu uso também é limitado pelos efeitos colaterais e pela cor transferida à pele e à urina dos pacientes transfundidos 1 .Para desenvolvimento de fármacos mais seletivos e eficazes é cada vez mais importante a seleção do alvo terapêutico, o que permite uma busca racional por agentes que provoquem a resposta desejada e especí-fica para o controle da doença. A forma como o parasita causador da doença de Chagas (Trypanosoma cruzi) relaciona-se com a molécula de cristal violeta demanda um estudo visando a identificação desta interação. Conhecer os mecanismos envolvidos nessa relação favorece o desenvolvimento de novas terapias para combater a doença. No caso do cristal violeta ou violeta de genciana suas reações são pouco estudadas, demonstrando a complexidade deste composto da classe dos corantes trifenilmetânicos 2,3 .Freqüentemente são utilizados para análise dos corantes os mé-todos cromatográficos 4,5 , com...

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Vinte anos de efeito SERS

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Nonlinear Dynamics and Limiting Reagent: A Transcritical Bifurcation Example

Nonlinear Dynamics and Limiting Reagent: A Transcritical Bifurcation Example

Integração numérica de leis de velocidade diferenciais com o uso do SCILAB

Preparação e caracterização de substratos SERS ativos: um estudo da adsorção do cristal violeta sobre nanopartículas de prata

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