Desenvolvimento de células eletroquímicas para acoplamento in situ com ressonância magnética nuclear de alta resolução

• Autor(a) principal: Vianna, Pollyana Ferreira da Silva
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-06052021-151037/
• topic: acoplamento; célula eletroquímica miniaturizada; coupling; efeito de magnetoeletrólise; electrochemistry; eletroquímica; espectro-eletroquímica; high resolution NMR; magnetoelectrolysis effect; miniaturized electrochemical cell; NMR; NMR-EC; RMN; RMN de alta resolução; RMN-EQ; spectroelectrochemistry

A espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) é uma técnica muito útil para acompanhar mecanismos reacionais, identificar e quantificar substâncias químicas. Desta forma, o acoplamento entre RMN e técnicas eletroquímicas (EQ) tem sido cada vez mais utilizado a fim de acompanhar as reações de eletro-oxirredução em tempo real. No entanto, esse acoplamento apresenta alguns desafios pois a inserção dos eletrodos de um sistema eletroquímico (SE) na sonda de um espectrômetro de RMN pode gerar interferências entre as técnicas que podem comprometer a qualidade das medições e até mesmo modificar mecanismos reacionais. Considerando-se as interferências originadas pelo acoplamento RMN-EQ o principal objetivo deste trabalho foi desenvolver células eletroquímicas miniaturizadas para o acoplamento RMN-EQ a fim de que as principais dificuldades desse acoplamento fossem minimizadas. Um dos principais efeitos provenientes do acoplamento RMN-EQ é o efeito de magnetoeletrólise que ocorre devido a formação de uma força magnética gerada pelo produto vetorial entre a corrente e campo magnético. Esse efeito pode causar alterações nas cinéticas reacionais, deste modo, ele foi avaliado para todas as reações eletroquímicas estudadas. Foram construídos e avaliados três sistemas eletroquímicos para o acoplamento RMN-EQ. O primeiro constituiu em eletrodos metálicos coaxiais e seu desempenho foi avaliado através do estudo da reação de oxidação do ácido ascórbico. No segundo os eletrodos de trabalho (ET) e o contra eletrodo (CE) foram feitos a partir de uma mistura de grafite e resina epóxi e o eletrodo de referência (ER) foi um eletrodo de Ag/AgCl miniaturizado. Com esse SE foram estudadas as reações de eletro-redução da p-benzoquinona e eletro-oxidação do isopropanol. O terceiro SE foi construído com folhas de carbono recobertas com Pt como ET e CE e eletrodos de Hg/Hg2Cl2 e Ag/AgCl miniaturizados como ER. As reações de oxidação do metanol e do ácido ascórbico foram estudadas para avaliar a performance desse SE para o acoplamento RMN-EQ. Os SEs construídos mostraram um bom desempenho para o acoplamento RMN-EQ in situ, desde que posicionados logo acima da RD e esse posicionamento somente foi considerado adequado devido à existência do efeito MHD que possibilitou a homogeneização das soluções da célula em tempo real.