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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2003.tde-13092006-164920
Document
Author
Full name
Gustavo Fernandes Souza Andrade
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2003
Supervisor
Committee
Temperini, Marcia Laudelina Arruda (President)
Constantino, Carlos José Leopoldo
Serra, Osvaldo Antonio
Title in Portuguese
Caracterização espectroscópica da tiossemicarbazona do formilferroceno (TFF) através das técnicas SERS (Surface-Enhanced Raman Scattering) e Raman ressonante
Keywords in Portuguese
ferroceno
Raman ressonante
SERS
tiossemicarbazona
Abstract in Portuguese
Nesta dissertação o processo de adsorção da tiossemicarbazona do formilferroceno (TFF) em eletrodos de prata e ouro, em soluções aquosas 0,1 mol.L-1 de KCl e de acetonitrila. 0,1 mol.L-1 de NaClO4, foi caracterizado através da técnica espectroscópica SERS. Verificou-se através das variações espectrais que a adsorção da TFF ocorre através dos átomos N1 do grupo imínico e do S do grupo tiocarbonílico. Os processos faradáicos do TFF foram monitorados pela técnica SERS e de absorção no UV-visível. Os espectros SERS para potencial de -1,4 V (Ag/AgCl) sugerem a formação de um novo composto, produto de redução da TFF, o aminometilferroceno. Através da técnica de absorção no UV-visível verificou-se, neste potencial, o aparecimento no espectro de absorção de uma nova banda em 240 nm, atribuída à formação de tiouréia. A identificação deste dois produtos de redução indica que, para o composto TFF, o mecanismo geral de redução dos derivados de tiossemicarbazonas é obedecido. Nenhuma variação espectral, tanto utilizando a técnica SERS como a absorção no UV-visível, foi detectada durante o processo redox FeII/FeIII (E1/2=0,55 V). Os comportamentos de adsorção e faradáico da tiossemicarbazida (TSC), em eletrodo de prata em soluções aquosas neutra e ácida, foram estudados através da técnica SERS. Verificou-se que em meios neutro e ácido, a TSC está adsorvida na configuração cis para potenciais próximos de 0,0 V, interagindo com a superfície através do átomo de S do grupo tiocarbonílico e dos átomos de H ligados ao N1 hidrazínico, através da formação de pares iônicos com os ânions Cl- adsorvidos. Para potenciais mais negativos, os íons cloreto deixam a superfície e a TSC sofre reorientação, assumindo a conformação trans. Não foi observado através da técnica SERS nenhum processo faradáico em solução ácida para potenciais negativos, como havia sido proposto na literatura. A não redução do composto foi confirmada através da técnica de eletroforese capilar. Foi estudado o comportamento Raman ressonante da TFF, verificando-se a ocorrência de um mínimo no perfil de excitação experimental devido à interferência destrutiva das transições dos grupos tiossemicarbazona e ferrocenil. Os perfis de excitação teóricos foram calculados utilizando o método da transformada e os resultados dos ajustes obtidos indicam que existe considerável distorção dos modos do grupo ferrocenil na transição eletrônica em 312 nm, atribuída a n-p* do grupo tiossemicarbazona, caracterizando uma grande interação eletrônica entre os cromóforos da TFF. Para comparar o comportamento Raman ressonante do TFF com o do ferroceno, os espectros Raman ressonante deste composto foram obtidos. Verificou-se que o ferroceno apresenta, também, o efeito Raman anti-ressonante, mas as bandas vibracionais do ferroceno apresentam perfis distintos dos apresentados no composto TFF, indicando que a incorporação do grupo tiossemicarbazona no anel ciclopentadienil modifica a estrutura eletrônica do grupo ferrocenil.
Title in English
Spectroscopic characterization of formylferrocene thiosemicarbazone (TFF) by SERS (Surface-Enhanced Raman Scattering) and Resonance Raman techniques
Keywords in English
ferrocene
resonance Raman
SERS
thiosemicarbazone
Abstract in English
In this dissertation, the adsorption process of the formylpyridine thiosemicarbazone (TFF) at silver and gold surfaces in aqueous and in acetonitrile solutions has been characterized by using the SERS (Surface-enhanced Raman Scattering) technique. It has been verified that TFF adsorbs through N1’ and S atoms on the metallic surfaces. The faradaic processes of TFF have been monitored through the SERS and UV-visible absorption spectroscopies. The SERS spectra at -1,4 V (Ag/AgCl) suggest aminomethylferrocene as one of the reduction products of TFF. By using the UV-visible absorption technique, it has been verified, at this potential, a new band at 240 nm in the spectrum, which indicates the presence of thiourea. The observation of these two reduction products has confirmed that the general reduction mechanism for thiosemicarbazonas works for TFF. Neither SERS nor UV-vis spectral changes have been observed during the redox process of FeII/FeIII (E1/2= 0,55 V). The adsorption and faradaic processes of thisemicarbazide (TSC) at silver electrode have also been studied by SERS technique. It has been verified that, in acidic and neutral media, the TSC is adsorbed through a cis-configuration at a potential close to 0,0 V, showing an interaction of the S atom through bond formation with the surface and through the H atoms bonded to N1 via ion pair formation with the adsorbed Cl- anions. At more negative potentials, the chloride anions leave the electrode surface and the TSC changes to trans-configuration. No faradaic process has been observed as reported in the literature. This result has been confirmed by using the capillary electrophoresis technique. The resonance Raman effect of the TFF has been studied, and the excitation profiles of the bands have been shown as minimum, which indicates an electronic interaction between the two cromophores of the TFF (thiosemicarbazone and ferrocenyl). The theoretic excitation profiles have been calculated by using the transform method, and the results of the obtained adjustment has indicated that there has been a distortion of the ferrocenyl vibrational modes for an electronic transition at 312 nm, assigned to the n-p* of thiosemicarbazone moiety. This result has indicated a great interaction between the two cromophores of TFF. In order to compare the resonance Raman behavior of the TFF with that of the ferrocene, the resonance Raman spectra of the ferrocene have been obtained. It has been verified that the two compounds present an anti-resonant Raman effect, even though the bands have presented very different excitation profiles from those observed in the TFF, which indicates that the incorporation of the thiosemicarbazone group into the ciclopentadienyl has changed the electronic structure of the ferrocenyl group.
 
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Publishing Date
2006-11-28
 
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