Dinâmica complexa no sistema homogêneo bromato/1,4-CHD/ácido sulfúrico

• Main Author: Hyrla Cunha Leite de Oliveira
• Other Authors: Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2011
• Subjects: 1,4-ciclohexanodiona; BZ; Cinética complexa; Oscilações; 1,4-cyclohexanedione; Complex kinetics; Oscillations
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-17062011-163845/

Foram estudados na presente tese alguns aspectos da dinâmica oscilatória de sistemas envolvendo bromato em meio ácido e usando a 1,4-ciclohexanodiona (1,4-CHD) como substrato orgânico. Especificamente, os seguintes sistemas foram estudados: bromato/1,4-CHD/ácido (S1), bromato/1,4-CHD/ferroína/ácido (S2 : S2a e S2b) e bromato/1,4-CHD/trisbipiridina rutênio/ácido (S3). As investigações foram feitas por meio de sondas eletroquímicas e espectroscópicas na região do UV/Vis, em cinco temperaturas entre 5 °C e 45 °C. Parte dos resultados experimentais foram discutidos com a ajuda de simulações numéricas realizadas para os três sistemas. Experimentos espaço-temporais foram realizados em um reator quasi-2D para o sistema S2b. Energias de ativação (Ea) foram estimadas de diferentes formas em regimes pré-oscilatório e oscilatórios. Em todos os casos, a Ea depende do catalisador, composição e concentrações iniciais. Adicionalmente, verificou-se que a ferroína e o trisbipiridina rutênio atuam como catalisadores apenas na transição entre o período de indução e o regime oscilatório. Por meio de simulações numéricas foi possível ilustrar como se classificam as reações em processos que contribuem para o aumento ou decréscimo do período oscilatório. No S2a, oscilações nos comprimentos de onda 364nm e 613nm foram atribuídas à interação da hidroquinona (H2Q) com ferriína; e em 446nm, 487nm e 529nm, à interação H2Q-ferroína. No S3, oscilações em 364nm, 423nm, 454nm e 487nm, foram atribuídas à interação H2Q-[Ru(bpi)3]2+. Os padrões espaço-temporais observados foram facilmente visualizados e não apresentaram bolhas. Estruturas na forma de alvo com comprimento de onda característico de 1,3cm e velocidade de propagação de 0,012cm·s-1 foram claramente observadas. === Some aspects of the oscillatory dynamics in systems consisting of bromate in acidic media with 1,4-cyclohexanedione (1,4-CHD) as the organic substrate were investigated in the present thesis. In particular, the following systems were studied: bromate/1,4-CHD/acid (S1), bromate/1,4-CHD/ferroin/acid (S2 : S2a e S2b) e bromate/1,4-CHD/trisbipyridine ruthenium/acid (S3). Investigations were carried out by means of electrochemical and spectroscopic (in the UV/Vis region) probes, at five temperatures between 5 °C and 45 °C. Some experimental results were discussed in connection with numerical simulations carried out for the three systems investigated. Spatio-temporal experiments in a quasi-2D reactor were performed for the S2b system. Activation energies (Ea) were estimated in different ways for pre-oscillatory and oscillatory regimes. In any case, the Ea was found to depend on the catalyst, composition and initial concentrations. In addition, it was observed that ferroin and trisbipyridine ruthenium act as catalysts only during the transition between the induction period and oscillatory regime. Numerical simulations helped establishing the impact of some individual steps on the oscillatory period. For the system S2a, oscillation in the spectroscopic signals at 364nm and 613nm were attributed to the interaction between hydroquinone (H2Q) and ferriin; and at 446nm, 487nm and 529nm, to the interaction H2Q-ferroin. For the S3, oscillations at 364nm, 423nm, 454nm and 487nm, were attributed to the interaction H2Q-[Ru(bpi)3]2+. The spatiotemporal patterns observed were of very good visual quality and no bubble evolution was detected. Evolving target patterns with characteristic wavelength of 1,3 cm and propagating velocity of 0,012cm·s-1 were clearly observed.