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Tipo do documento: Tese
Título: SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E ESTUDOS TEÓRICOS DOS COMPLEXOS DE COORDENAÇÃO [(Fen)4Fe2(Succinato)2(μ-O)](H2O)9 E [(Fen)4Fe2(Cl)2(μ-O)](H2O)4
Título(s) alternativo(s): Synthesis, Characterization and Theoretical Studies of Coordination Complexes [(Phen)4Fe2(Succinate)2(μ-O)](H2O)9 and [(Phen)4Fe2(Cl)2(μ-O)](H2O)4
Autor: ZAVARIZE , Danilo Gualberto 
Primeiro orientador: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Primeiro membro da banca: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Segundo membro da banca: SILVA FILHO, Jose Gadelha da
Terceiro membro da banca: URBANO, Alexandre
Quarto membro da banca: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Quinto membro da banca: LAGE, Mateus Ribeiro
Resumo: O desenvolvimento de materiais é crucial para o avanço na resolução de problemas modernos. Os complexos de coordenação e respectivas estruturas cristalinas destacam-se nesse sentido por possuírem propriedades únicas e aplicações multidomínio. A síntese e a caracterização por meio de técnicas avançadas permite entender a extensão e potencial que possuem, bem como direcionam à aplicação desejada. Nesse contexto, esta tese reporta a síntese e caracterização dos complexos [(Fen)4Fe2(Succinato)2(μ-O)](H2O)9 - “SUCFENFe” e [(Fen)4Fe2(Cl)2(μO)](H2O)4 – “CLOFENFe”, obtidos pelo método da evaporação lenta dos solventes água e metanol com os percursores 1,10-fenantrolina, ácido succínico, cloreto de ferro(II), óxido(II,III) de ferro. Estudou-se as propriedades estruturais, espectroscópicas, eletrônicas e térmicas com as técnicas experimentais DRX, DRXP, FT-IR, Raman, UV-Vis e TG-DTA. Características teóricas foram discutidas tanto pela análise de superfícies Hirshfeld, obtidas no software Crystal Explorer 21, como por cálculos computacionais no vácuo e sob solvatação por meio da Teoria do Funcional da Densidade – DFT, no pacote Gaussian 16 rev. C.01 com o funcional PBE1PBE e os conjuntos de funções de base def2-SVP e def2-TZVP. A estrutura “SUCFENFe” é inédita, patenteada e depositada no Banco de Dados Estruturais de Cambridge (Cód.: 2300427). Apresentou simetria monoclínica, grupo espacial C2/c (Z = 4), empacotamento cristalino por ligações C – H ••• O, C – O ••• H, C – H ••• π e π•••π, e campo de coordenação heteroléptico essencialmente forte e de spin baixo, com energia de estabilização na ordem de -4,73 eV. Observou-se transições eletrônicas de natureza direta permitida e um bandgap óptico máximo de 2,66 eV, calculado após ajuste da equação de Tauc e Wood ao espectro UV-Vis. Os modos vibracionais característicos dos ligantes percursores e dos centros metálicos nos espectros IR e Raman compararam-se a literatura. Na análise térmica, delimitou-se três estágios principais de decomposição, ocorrendo apenas desidratação entre 80 e 136 °C, um forte indicativo para aplicações dependentes de temperatura. A estrutura “CLOFENFe” sintetizada por Saha et al. (2003) foi obtida em rota alternativa original e evidenciada por refinamento do padrão DRX pelo método de Rietveld (Rwp = 11,39%, Rp = 8,59% e S = 1,80%). Apresenta simetria monoclínica, grupo espacial C2/c (Z = 4), empacotamento cristalino por ligações C – H ••• O, C – O ••• H, C – H ••• π, H ••• Cl, e π ••• π, e um ambiente de coordenação heteroléptico essencialmente forte e de spin baixo, verificado por meio de DFT no presente trabalho, mas previamente determinado por Saha e colaboradores em análises de Mössbauer para momento magnético. Também apresenta transições eletrônicas de natureza direta permitida e um bandgap óptico máximo de 3,10 eV. Os modos vibracionais característicos dos ligantes percursores e dos centros metálicos observados nos espectros IR e Raman foram apontados de acordo com aqueles obtidos teoricamente por DFT. Notou-se forte e significativa correlação de Pearson (r > 0,94, p < 0,05) entre os comprimentos e os ângulos de ligação experimentais e teóricos. Na análise térmica, delimitou-se três estágios principais de decomposição, ocorrendo apenas desidratação entre 50 e 138 °C, um forte indicativo para aplicações dependentes de temperatura. Os descritores globais de reatividade química, o potencial eletrostático, o momento dipolo, e o bandgap óptico da estrutura CLOFENFe são fortemente influenciados pelo meio de solução. Portanto, os aspectos de síntese e caracterização das estruturas SUCFENFe e CLOFENFe reportados neste trabalho direcionam para aplicações diversas no campo da ciência e química de materiais, tornando-as notórias opções de estruturas multifacetadas.
Abstract: The development of materials is crucial for advancing solutions to modern challenges. Coordination complexes and their crystalline structures stand out due to their unique properties and multidomain applications. Their synthesis and characterization through advanced techniques enable understanding of their extent and potential, guiding toward targeted applications. In this context, this thesis reports the synthesis and characterization of the complexes [(Fen)4Fe2(Succinate)2(μ-O)](H2O)9 - “SUCFENFe” e [(Fen)4Fe2(Cl)2(μ-O)](H2O)4 – “CLOFENFe”, obtained via slow evaporation of water and methanol using 1,10- phenanthroline, succinic acid, iron(II) chloride, and iron(II,III) oxide as precursors. Structural, spectroscopic, electronic, and thermal properties were investigated using XRD, PXRD, FT-IR, Raman, UV-Vis, and TG-DTA. Theoretical features were analyzed through Hirshfeld surface analysis (Crystal Explorer 21) and computational calculations in vacuum and under solvation using Density Functional Theory (DFT) in Gaussian 16 rev. C.01 with the PBE1PBE functional and def2-SVP/def2-TZVP basis sets. The “SUCFENFe” structure is novel, patented, and deposited in the Cambridge Structural Database (CSD: 2300427). It crystallizes in the monoclinic system, space group C2/c (Z = 4), with crystal packing stabilized by C – H ••• O, C – O ••• H, C – H ••• π e π•••π interactions. It exhibits a strongly heteroleptic, low-spin coordination environment, with a stabilization energy of approximately –4.73 eV. Direct allowed electronic transitions were observed, with a maximum optical bandgap of 2.66 eV determined by fitting the Tauc and Wood equation to the UV-Vis spectrum. Characteristic vibrational modes of ligands and metal centers in IR and Raman spectra were consistent with literature. Thermal analysis revealed three main decomposition stages, with dehydration occurring between 80 and 136 °C, indicating potential for temperature-dependent applications. The “CLOFENFe” structure, originally reported by Saha et al. (2003), was synthesized via an alternative route and confirmed by Rietveld refinement of PXRD data (Rwp = 11.39%, Rp = 8.59%, S = 1.80). It also crystallizes in the monoclinic system, space group C2/c (Z = 4), with packing stabilized by C – H ••• O, C – O ••• H, C – H ••• π, H ••• Cl, e π ••• π interactions. DFT calculations in this work confirm a strongly heteroleptic, low-spin coordination environment, previously supported by Mössbauer analysis for magnetic moment by Saha and coworkers. It exhibits direct allowed electronic transitions and a maximum optical bandgap of 3.10 eV. Experimental IR and Raman vibrational modes were assigned based on DFT predictions. A strong and significant Pearson correlation (r > 0.94, p < 0.05) was observed between experimental and theoretical bond lengths and angles. Thermal analysis revealed three main decomposition stages, with dehydration between 50 and 138 °C, again suggesting suitability for temperature-sensitive applications. Global chemical reactivity descriptors, electrostatic potential, dipole moment, and optical bandgap of CLOFENFe are strongly influenced by the solvation environment. Therefore, the synthesis and characterization of SUCFENFe and CLOFENFe presented herein highlight their potential for diverse applications in materials science and chemistry, establishing them as notable multifunctional structures.
Palavras-chave: complexos dinucleares;
Fe(II)/Fe(III);
rotas de síntese;
evaporação lenta do solvente;
estudos teórico e experimentais
dinuclear complexes;
Fe(II)/Fe(III);
synthetic routes;
slow solvent evaporation;
theoretical and experimental studies
Área(s) do CNPq: Física da Matéria Condensada
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS/COEA
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: ZAVARIZE , Danilo Gualberto. Síntese, caracterização e estudos teóricos dos complexos de coordenação [(Fen)4Fe2(Succinato)2(μ-O)](H2O)9 e [(Fen)4Fe2(Cl)2(μ-O)](H2O)4. 2025. 159 f. Tese( Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6580
Data de defesa: 14-Jul-2025
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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