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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Valim, João Barros
Título: Reação Fotoquímica da Sacarose no Estado Sólido, Induzida por Laser de CO2
Ano: 1980
Orientador: Prof. Dr. Chhiu-Tsu Lin
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: --
Resumo: O mecanismo da absorção multifotônica, induzida por laser na região do infravermelho, tem sido muito estudado nos últimos tempos. Em todos os estudos que foram realizados até agora, utilizaram-se moléculas de pequeno e médio porte no estado gasoso. Neste trabalho, foi realizada a excitação, por laser de CO2 da sacarose no estado sólido. A molécula de sacarose possui 45 átomos, resultando num total de 129 modos, normais de vibração, sendo portanto a maior molécula até agora submetida a irradiação por laser. A excitação da sacarose teve como objetivos principais verificar, pela primeira vez, a ocorrência de absorção no estado sólido e estudar a possibilidade de se realizar a dissociação em ligação química específica em moléculas grandes, induzida por laser de CO2. A ativação da sacarose foi realizada por excitação com laser de CO2 por descarga elétrica de alta voltagem e por aquecimento térmico. Na identificação dos produtos de reaçao foi utilizada a técnica de espectroscopia na região do infravermelho, entre 4000 e 600 cm . Uma estimativa das quantidades dos produtos formados, em cada caso, foi realizada com base na medida das intensidades relativas de suas bandas. Através desta estimativa, verificou-se que as razões entre os produtos C2H2 e CH4 e entre CO e CO2 apresentaram grande diferença, dependendo da fonte de ativação utilizada. Foi observado que o acetileno não foi produzido por ativação térmica, enquanto que por excitação com laser sua produção foi muito acentuada. Para testar a influência da adição de um gás à ceIa de irradiação foi utilizada a amônia, que pode absorver muitos fótons de mesma energia por excitação com laser de CO2 de alta densidade de potência. Foi observado que quando a amônia absorve a radiação, em ressonância, a reação da sacarose se processa de maneira análoga à reação por ativação térmica. Além disto foi verificada a seletividade na absorção do laser, excitando o metanol com amônia. O metanol não absorve na região da operação do laser de CO2 enquanto que a amônia possui picos de absorção ressonantes com linhas de emissão do laser. Através dos resultados obtidos e análise dos mesmos ,cancluiu- se que a sacarose pode sofrer absorção multifotônica na região do infravermelho, por excitação com laser de CO2 de alta densidade de potência. Comparando os resultados obtidos por ativação com cada fonte de energia, concluiu-se que na excitação por laser ocorre uma competição entre o processo fotoquímico e o térmico. Entretanto a formação preferencial de determinados produtos, no caso de excitação por laser, sugere que é possível realizar a dissociação em moléculas grandes, de maneira que atinja ligações específicas. Os resultados e conlusões obtidos indicam que a reação química em ligação específica, induzida por laser de CO2 pode ser realizada melhorando as condições nas quais ocorre a excitação. Estudos sobre excitação de moléculas com estrutura apropriada e a baixas temperaturas serão realizados no futuro, na tentativa de otimizar estas condições.
Abstract: Laser induced multiphoton absorption in the infrared region has been the subject of much study in the past few years. AlI research done until now has dealt with small to medium sized molecules in the gaseous phase. This work reports CO2 laser excitation of sucrose in the solid phase. The sucrose molicule has 45 atoms and 129 normal modes of vibration, thus being the largest molecule ever submitted to laser irradiation. The main goals were to detect for the first time the occurence of multiphoton absorption in the solid state and to assess the possibility of laser inducing specific bond dissociation in a large molecule. Sucrose activation was achieved by means of three distinct process: CO2 laser excitation, hight voltage electric discharge and thermal heating. Reaction products were identified by infrared spectrometer in the 4.000-600 cm region. Reaction yields were estimated from the relative infrared absorption band intensity measurements of reaction products. It was verified that C2H2/CH4 and CO/CO2 ratios were highly sensitive to the activation source. Thermal activation did not yield acethylene whereas acethylene production by laser excitation was quite large. Since laser excited, ammonia is able to undergo multiphoton absorption and for this reason it was employed to test the influence of a buffer gas for the dissociation of sucrose molecule. When ammonia absorption occured in ressonance with some laser line, the reaction products of sucrose were some laser line, the reaction products of sucrose were similar to the ones obtained from thermal heating. Also, by exciting methanol with ammonia, selectivity in laser absorption was verified. As oposed to ammonia, methanol has no absorption band in the CO2 laser range. An analysis of the results leads to the conclusion that sucrose is able to undergo infrared multiphoton absorption, when excited by CO2 laser with power density of GW/cm order. Comparison of the results from the three different energy sources suggests that laser excitation involves a competition between photochemical and thermal process. However the observed preferential production of some species by laser excitation indicates that specific bond breaking may be attainable in large molecules, once excitation conditions are properly adjusted. ln the search for optimum conditions, low temperature excitation studies of molecules with adequate structures are to be made in the future.
Arquivo (Texto Completo): vtls000048676.pdf ( tamanho: 3,66MB )

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