Carga Horária: 30

Créditos: 2

Obrigatória: Eletiva

Objetivo: Apresentar os princípios físico-químicos da espectroscopia na faixa do infravermelho e as bases instrumentais dessa técnica e ciência analítica. Na sequência será ministrado o eixo focal da disciplina: interação do espectro eletromagnético no infravermelho médio e os princípios mineralógicos, com especial atenção aos fundamentos da cristaloquímica e à aplicação da técnica na identificação dos minerais. Em uma terceira etapa serão abordadas as aplicações da técnica no âmbito das ciências ambientais com o detalhamento para a relação entre as funções tecnológicas dos argilominerais (bentonitas, por exemplo), sua função como barreiras hidroambientais e sua caracterização pelo infravermelho. Em uma última parte da disciplina serão apresentados os usos de misturas minerais que podem, por exemplo, atuar como barreiras na dispersão de radionuclídeos e a caracterização desses processos por meio dessa ciência espectroscópica. Temas: Módulo 1 - Princípios físico-químicos da espectroscopia de raios no infraver-melho (IV) • O espectro eletromagnético e a interação com a matéria • As faixas espectrais no IV e os tipos de vibração • Os princípios instrumentais e os equipamentos laboratoriais, em especial os espectrofotômetros com transformada de Fourier (FTIR) e a modalidade de Attenuated Total Reflectance (ATR) • As grandezas espectroscópicas • Os grupos funcionais e as propriedades do espectro de IV médio • A preparação de amostras e as técnicas de varredura de espectros (FTIR/ATR) • As formas de apresentação de resultados • As leis de Lambert/Beer (análise quantitativa) Módulo 2 - A espectroscopia de raios no infravermelho e a ciência dos minerais • Ligações químicas • Critério da classificação dos minerais • Princípios da Cristaloquímica • Os grupos dos silicatos e suas estruturas • Os argilominerais • Os grupos funcionais da Química x grupos aniônicos da Mineralogia • A espectroscopia no infravermelho e sua relação com a classificação dos minerais • As frequências vibracionais dos minerais e de seus grupos • As outras aplicações do IV na mineralogia: - Séries isomórficas - Caracterização químico-estrutural • Espectros de minerais no infravermelho • As bibliotecas de espectros (impressas, digitais e online) Módulo 3 – Aplicações do infravermelho nas ciências ambientais e nucleares • Aplicações ambientais: - Argilas como barreiras hidráulicas/de engenharia - Argilas bentoníticas e a absorção de metais tóxicos (pesados), dentre outros poluentes - Aplicações não mineralógicas: - Na atmosfera/estratosférica - Em cenários contamindos (herbicidas, pesticidas, fenois, hidrocarbo- netos poliaromáticos, dioxinas, dibenzofuranos e policlorinados, óleos e graxas, dentre outros) - Nos solos - Em polímeros • Aplicações nucleares: - Argilas como backfill/coverage em repositórios de rejeitos radiativos - Bentonitas como barreiras diferenciadas de radionuclídeos - Substâncias húmicas na adsorção de radionuclídeos - Bentonitas x substâncias húmicas na eficiência de barreiras de radionuclídeos • Outras aplicações científicas e tecnológicas do infravermelho: - Matérias-primas na indústria cerâmica - Sensoriamento remoto - Ciência forense Mineralogia astronômica - Controle de qualidade • Vantagens e limitações da técnica Módulo 4 - Aulas práticas Duas aulas laboratoriais (em função da realidade frente à pandemia) no Centro Universitário Newton Paiva (Campus Buritis) em parceira com o Prof. Dr. Luciano Faria.

1) LIVROS (alguns exemplos): ADAMIS, Zoltán; FODOR, József (2005) - Bentonite Kaolin and Selected Clay Minerals. World Health Organization 196p. CHALMERS, John; GRIFFITHS, Peter (2002) - Handbook of Vibrational Spectroscopy. Vol 1. Theory and Instrumentation. Wiley. CLAMERS, John M.; EDWARDS, Howell G.M.; HARGREAVES, Michael D. (2012) - Infrared and Raman Spectroscopy in Forensic Science. FARMER V. C. (1974) - The Infrared Spectra of Minerals. Mineralogical Society Monograph 4. London. 539p. GUPTA, Ravi P. (2018) - Remote Sensing Geology. Springer. 438p. LARKIN, P. J. (2011) - Infrared and Raman spectroscopy: principles and spectral interpretation. Boston: Elsevier. 228p. ISBN 978-0-12-386984-5. Biblioteca CDTN 543.424.2 / L324i MILOSEVIC, Milan (2012) – Internal reflection and ATR spectroscopy. Chemical Analysis - A series of monographs on analytical chemistry and its applications. Vol 176. John Wiley & Sons, Inc. 258p. PUSCH, R. (2015) - Bentonite Clay - Environmental Properties and Applications. CRC Press. 368p. PUSCH, R. (2008) - Geological Storage of Highly Radioactive Waste. Springer. 391p. SMITH, Brian C. (2018) - Infrared Spectral Interpretation - A Systematic Approach. CRC Press. 282p. SMITH, Brian C. (2011) - Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy. CRC Press. 198p. STUART, B.H. 2004 – Infrared Spectroscopy. 208p 2) ARTIGOS CIENTÍFICOS (alguns exemplos): ANIRUDHAN, T.S.; SUCHITHRA, P.S. (2010) - Heavy metals uptake from aqueous solutions and industrial wastewaters by humic acid-immobilized polymer/bentonite composite: Kinetics and equilibrium modeling. Chemical Engineering Journal 156: 146– 156. CHEN, Yonggui; ZHU, Baohui; WU, Dongbei; WANG, Qigang; YANG, Yuhui; YE, Weimin; GUO, Junfang (2012) - Eu(III) adsorption using di(2-thylhexly) phosphoric acid- immobilized magnetic GMZ bentonite Chemical Engineering Journal 181– 182: 387– 396. COX, R.J.; PETERSON, H.L.; YOUNG, J.; CUSIK, C.; ESPINOSA, E.O. (2000) – The forensic analysis of soil organic by FTIR. Forensic Science International, Vol. 108:107– 116. DONG, Yunhui; LIU, Zhengjie; LI, Yueyun (2011) - Effect of pH, ionic strength, foreign ions and humic substances on Th(IV) sorption to GMZ bentonite studied by batch experiments. J Radioanal Nucl Chem: 289:257–265. HAHN, Annette; VOGEL, Hendrik; ANDÓ, Sergio; GARZANTI, Eduardo; KUHN, Gerhard; LANTZSCH, Hendrik; SCHÜRMAN, Jan; VOGT, Christoph; ZABEL, Matthias (2018) - Using Fouriertransform infrared spectroscopy to determine mineral phases in sediments. Sedimentary Geology 375. 27–35. HAYATI-ASHTIANI, Majid (2011) - Characterization of Nano-Porous Bentonite (Montmorillonite) Particles using FTIR and BET-BJH Analyses. Part. Syst. Charact. 28: 71–76. JIN, Xiaoying; ZHENG, Min; SARKAR, Binoy; NAIDU, Ravi; CHEN, Zuliang (2016) - Characterization of bentonite modified with humic acid for the removal of Cu (II) and 2,4- dichlorophenol from aqueous solution. Applied Clay Science, Volume 134, Part 2: 89-94. KAUFHOLD, S., HEIN, M., DOHRMANN, R., UFER, K. (2012) - Quantification of the mineralogical composition of clays using FTIR spectroscopy. Vibrational Spectroscopy 59, 29–39. KLINKENBERG, M.; DOHRMANN, R.; KAUFHOLD, S.; STANJEK, H. (2006) - A new method for identifying Wyoming bentonite by ATR-FTIR. Applied Clay Science 33, 195– 206. MADEJOVÁ, J., (2003) - FTIR techniques in clay mineral studies. Vibrational Spectroscopy 31(1), 110. MÜLLER, Christian M.; PEJCIC, B.; ESTEBAN, Lionel; DELLE, C. (2014) - Infrared ATR Spectroscopy - An Innovative Strategy for Analyzing Mineral Components in Energy Relevant Systems. Scientific Reports 4: 6764. DOI: 10.1038/srep06764 PSHINKO, G. N. 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Springer Netherlands. 1686p. CHUKANOV, Nikita V. (2014) - Infrared spectra of mineral species - IR Spectra of Minerals and Reference Samples Data. Springer Geochemistry/Mineralogy. Extented Library. Vol 2. Springer. 1.882p. CHUKANOV, Nikita V.; CHERVONNYI, Alexandr D. (2016) - Infrared Spectroscopy of Minerals and Related Compounds. Springer Mineralogy ISBN 978-3-319-25347 CLARK, R.N.; SWAYZE, G.A.; WISE, R.; LIVO, E.; HOEFEN, T.; KOKALY, R.; SUTLEY, S.J. (2007) - USGS digital spectral library splib06a: U.S. Geological Survey. Digital Data Series:p. 231.http://speclab.cr.usgs.gov/spectral.lib06. JONES, G.C.; JACKSON. B. (1993) - Infrared Transmission Spectra of Carbonate Minerals-Springer Netherlands. MAREL, H.W. van der; BEUTELSPACHER, H. (1976) - Atlas of infrared spectroscopy of clay minerals and their admixtures. Elsevier, Amsterdam. MOENKE, H. (1966) – Mineralspektren. NYQUIST R. A.; KAGEL, R.O. (1971) – Infrared spectra of inorganic compounds. Academic Press. SALISBURY, John W.; WALTER, Louis S.; VERGO, Norma; D'ARIA, Dana M. (1991) -Infrared (2.1-25 μm) Spectra of Minerals. Johns Hopkins University Press, 267p, CD- ROM. USGS (1988) - Mid-Inrared (2,5 to 13,5 μm) spectra of igneous rocks. 87p.http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.877.6793&rep=rep1&type=pdf https://www.weizmann.ac.il/kimmel-arch/infrared-spectra-library https://spectrabase.com/ https://rruff.info/ http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.ph