luciana guimarães

Download Luciana Guimarães

Post on 09-Jan-2017

214 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Grup

    o de Q

    umica

    Inorg

    nica

    Teri

    ca - G

    PQIT,

    UFM

    G.

    Copy

    from

    http:/

    /www

    .qui.u

    fmg.b

    r/~du

    arteh

    D.Q./ICEx/UFMG-0582 D. 368

    Luciana Guimares Estudo da Especiao Qumica do Fe3+ e Fe2+ em Meio Aquoso a

    Partir de Clculos DFT: Implicaes para o Mecanismo de

    Oxidao da Pirita.

    Dissertao apresentada ao Instituto de

    Cincias Exatas da Universidade de Minas

    Gerais como parte dos requisitos necessrios

    para a obteno do ttulo de Mestre em

    Qumica Fsico-Qumica.

    Curso de Ps-Graduao em Qumica,

    Departamento de Qumica, Universidade

    Federal de Minas Gerais.

    Orientador: Prof. Hlio Anderson Duarte

    Belo Horizonte, 2005

  • Grup

    o de Q

    umica

    Inorg

    nica

    Teri

    ca - G

    PQIT,

    UFM

    G.

    Copy

    from

    http:/

    /www

    .qui.u

    fmg.b

    r/~du

    arteh

    Estudo da Especiao Qumica do Fe3+ e Fe2+ em Meio Aquoso a Partir de Clculos DFT:

    Implicaes para o Mecanismo de Oxidao da Pirita.

    Luciana Guimares

  • Grup

    o de Q

    umica

    Inorg

    nica

    Teri

    ca - G

    PQIT,

    UFM

    G.

    Copy

    from

    http:/

    /www

    .qui.u

    fmg.b

    r/~du

    arteh

    ii

    Luciana Guimares Estudo da Especiao Qumica do Fe3+ e Fe2+ em Meio Aquoso a

    Partir de Clculos DFT: Implicaes para o Mecanismo de

    Oxidao da Pirita.

    Dissertao apresentada ao Instituto de

    Cincias Exatas da Universidade de Minas

    Gerais como parte dos requisitos necessrios

    para a obteno do ttulo de Mestre em

    Qumica Fsico-Qumica.

    Curso de Ps-Graduao em Qumica,

    Departamento de Qumica, Universidade

    Federal de Minas Gerais.

    Orientador: Prof. Hlio Anderson Duarte

    Belo Horizonte, 2005

  • Grup

    o de Q

    umica

    Inorg

    nica

    Teri

    ca - G

    PQIT,

    UFM

    G.

    Copy

    from

    http:/

    /www

    .qui.u

    fmg.b

    r/~du

    arteh

    iii

    A torcida Mesmo com toda essa torcida, pode ser que voc ainda no tenha conquistado algumas coisas. Mas mesmo antes de nascer, j tinha algum torcendo por voc. Tinha gente que torcia para voc ser menino. Outros torciam para voc ser menina. Torciam para voc puxar a beleza da me, o bom humor do pai. Estavam torcendo para voc nascer perfeito. Da continuaram torcendo. Torceram pelo seu primeiro sorriso, pela primeira palavra, pelo primeiro passo. O seu primeiro dia de escola foi a maior torcida. E o primeiro gol, ento? E de tanto torcerem por voc, voc aprendeu a torcer. Comeou a torcer para ganhar muitos presentes e flagrar Papai Noel. Torcia o nariz para o quiabo e a escarola. Mas torcia por hambrguer e refrigerante. Comeou a torcer at para um time. Provavelmente, nesse dia, voc descobriu que tem gente que torce diferente de voc. Seus pais torciam para voc comer de boca fechada, tomar banho, escovar os dentes, estudar ingls e piano. Eles s estavam torcendo para voc ser uma pessoa bacana. Seus amigos torciam para voc usar brinco, cabular aula, falar palavro. Eles tambm estavam torcendo para voc ser bacana. Nessas horas, voc s torcia para no ter nascido. E por no saber pelo que voc torcia, torcia torcido. Torceu para seus irmos se ferrarem, torceu para o mundo explodir. E quando os hormnios comearam a torcer, torceu pelo primeiro beijo, pelo primeiro amasso. Depois comeou a torcer pela sua liberdade. Torcia para viajar com a turma, ficar at tarde na rua. Sua me s torcia para voc chegar vivo em casa. Passou a torcer o nariz para as roupas da sua irm, para as idias dos professores e para qualquer opinio dos seus pais. Todo mundo queria era torcer o seu pescoo. Foi quando at voc comeou a torcer pelo seu futuro. Torceu para ser mdico, msico, advogado. Na dvida, torceu para ser fsico nuclear ou jogador de futebol. Seus pais torciam para passar logo essa fase. No dia do vestibular, uma grande torcida se formou. Pais, avs, vizinhos, namoradas e todos os santos torceram por voc. Na faculdade, ento, era torcida pra todo lado. Para a direita, esquerda, contra a corrupo, a fome na Albnia e o preo da coxinha na cantina. E, de torcida em torcida, um dia teve um torcicolo de tanto olhar para ela. Primeiro, torceu para ela no ter outro. Torceu para ela no te achar muito baixo, muito alto, muito gordo, muito magro. Descobriu que ela torcia igual a voc. E de repente vocs estavam torcendo para no acordar desse sonho. Torceram para ganhar a geladeira, o microondas e a grana para a viagem de lua-de-mel. E da pra frente voc entendeu que a vida uma grande torcida. Porque, mesmo antes do seu filho nascer, j tinha muita gente torcendo por ele. Muita gente ainda torce por voc!

    (Carlos Drummond de Andrade)

  • Grup

    o de Q

    umica

    Inorg

    nica

    Teri

    ca - G

    PQIT,

    UFM

    G.

    Copy

    from

    http:/

    /www

    .qui.u

    fmg.b

    r/~du

    arteh

    iv

    Aos meus pais e irmos.

  • Grup

    o de Q

    umica

    Inorg

    nica

    Teri

    ca - G

    PQIT,

    UFM

    G.

    Copy

    from

    http:/

    /www

    .qui.u

    fmg.b

    r/~du

    arteh

    v

    AGRADECIMENTOS

    A Deus, pela iluminao nos momentos de alegria e de angstia. Aos meus pais, Claudionor e Eunice, e aos meus irmos, Mariana e Andr, pelo apoio e constante incentivo. Ao Prof. Hlio Duarte, pela dedicao, competncia, pacincia e constante orientao durante o desenvolvimento deste trabalho. A toda minha famlia, meus tios,avs, primos, pela constante torcida. Ao Heitor, pela imprescindvel colaborao durante o desenvolvimento do captulo 3, pela pacincia e momentos de reflexo. Aos colegas de laboratrio: Antonio, Eder, Guilherme, Heitor, Sirlaine, Clebio, Clber, Charles e Mauro. As amigas Jaqueline, Manuela, Patrcia, Izaura, Gabriela e Fabiana pelos momentos de felicidade, pela confiana, pelo apoio e boas risadas. Aos demais colegas do Departamento de Qumica. As secretrias da Ps-Graduao Paulete, Llian e Ktia pela presteza. As colegas de repblica: Aline, Jlia, Ana Paula e Graziele pelo companheirismo e apoio. Ao Conselho de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES), pela concesso da bolsa de mestrado. Ao suporte do Instituto do Milnio, Projeto gua Uma viso mineral.

  • Grup

    o de Q

    umica

    Inorg

    nica

    Teri

    ca - G

    PQIT,

    UFM

    G.

    Copy

    from

    http:/

    /www

    .qui.u

    fmg.b

    r/~du

    arteh

    vi

    SUMRIO

    ndice de Figuras......................................................................................................... viii

    ndice de Tabelas........................................................................................................ xi

    Lista de Abreviaes ................................................................................................. xiv

    Resumo....................................................................................................................... xv

    Abstract....................................................................................................................... xvii

    Captulo 1 Introduo.............................................................................................. 1

    1.1 Mecanismo de oxidao da pirita............................................................. 2

    Captulo 2 Metodologia........................................................................................... 13

    2.1- Teoria do Funcional de Densidade : Formalismo.................................... 15

    2.2- Mtodo LCGTO-KS-DFT....................................................................... 17

    2.2.1-Funcionais de Troca-Correlao................................................ 19

    2.2.2- Funes de base........................................................................ 21

    2.2.3- Problemas na convergncia SCF.............................................. 22

    2.3- Geometria e Propriedades Termodinmicas............................................ 23

    2.4- Mtodo Computacional........................................................................... 24

    Captulo 3- Especiao qumica do Fe3+ e Fe2+ em meio aquoso a partir de

    clculos DFT...............................................................................................................

    26

    3.1- Mtodos experimentais no estudo da especiao qumica de ons de

    ferro em meio aquoso................................................................................................

    27

    3.2- Determinao das principais espcies de Fe(III) e Fe(II) em meio

    aquoso.........................................................................................................................

    29

    3.3- Propriedades das espcies de Fe(III) e Fe(II) em meio aquoso: Uma

    abordagem a partir da Teoria do Campo Cristalino e clculos DFT..........................

    31

    3.3.1- Complexos de Fe(III)................................................................

    3.3.1.1- Complexo [Fe(H2O)6]3+.............................................

    3.3.1.2- Complexo [Fe(OH)(H2O)5]2+....................................

    3.3.1.3- Complexo [Fe(OH)2(H2O)4]1+...................................

    3.3.1