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Tipo do documento: Dissertação
Título: Propriedades estruturais, espectroscópicas e térmicas do sal de Tutton Rb2Co(SO4)2(H2O)6: uma abordagem experimental e teórica visando aplicações em dispositivos ópticos
Título(s) alternativo(s): Structural, spectroscopic, and thermal properties of Tutton salt Rb2Co(SO4)2(H2O)6: an experimental and theoretical approach aiming at applications in optical devices
Autor: GOMES, Letícia Fonseca 
Primeiro orientador: OLIVEIRA NETO, João Gomes de
Primeiro membro da banca: OLIVEIRA NETO, João Gomes de
Segundo membro da banca: SILVA, Luzeli Moreira da
Terceiro membro da banca: SILVA NETO, Otávio Cândido da
Resumo: Este trabalho investiga as propriedades estruturais, espectroscópicas, térmicas e ópticas do cristal Rb2Co(SO4)2(H2O)6, um sal de Tutton com potencial aplicação em dispositivos ópticos seletivos. O material foi sintetizado pelo método de evaporação lenta do solvente e caracterizado por difração de raios X de pó (DRXP) com refinamento de Rietveld, análises espectroscópicas de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e de espectroscopia Raman, análises térmicas de termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial (TG-DSC) e espectroscopia de ultravioleta-visível e infravermelho próximo (UV-Vis-NIR). A estrutura cristalina monoclínica, pertencente ao grupo espacial P21/a, foi confirmada, apresentando parâmetros de rede em concordância com dados da literatura. A análise das interações intermoleculares, por meio de superfícies de Hirshfeld e cálculos de vazios cristalinos, revelou um empacotamento denso da rede, com predominância de ligações de hidrogênio O···H/H···O, interações de coordenação O···Co/Co···O e interações eletrostáticas Rb···O/O···Rb. Cálculos periódicos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) indicaram um band gap eletrônico em torno de 3,0 eV, associado principalmente às contribuições dos orbitais d do íon Co2+. A caracterização vibracional permitiu a atribuição adequada dos modos vibracionais de Raman e FT-IR a partir das unidades estruturais [Co(H2O)6] 2+, [SO4] 2- e Rb+ . As análises de TG-DSC evidenciaram um evento de desidratação em aproximadamente 111 °C, com entalpia associada ao processo de desidratação. O estudo óptico revelou bandas de absorção na região UV associadas a transições de transferência de carga ligante-metal e bandas na região Vis atribuídas a transições eletrônicas d-d do íon Co2+ , evidenciando o efeito Jahn-Teller. As regiões de absorção e janelas transmitância observadas indicam a seletividade espectral intrínseca do material, reforçando seu potencial para aplicações em filtros ópticos e sistemas fotônicos seletivos.
Abstract: This work investigates the structural, spectroscopic, thermal, and optical properties of the Rb2Co(SO4)2(H2O)6 crystal, a Tutton salt with potential application in selective optical devices. The material was synthesized by slow solvent evaporation and characterized by powder X-ray diffraction (PXRD) with Rietveld refinement, Fourier- transform infrared (FT-IR) and Raman spectroscopies, thermogravimetric and differential scanning calorimetry (TG-DSC) analyses, and ultraviolet–visible–near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. The monoclinic crystal structure, belonging to the P21/a space group, was confirmed, with lattice parameters consistent with literature data. The analysis of intermolecular interactions, via Hirshfeld surfaces and calculations of crystal voids, revealed a dense lattice packing, predominantly governed by O···H/H···O hydrogen bonds, O···Co/Co···O coordination interactions, and Rb···O/O···Rb electrostatic interactions. Periodic calculations based on Density Functional Theory (DFT) indicated an electronic band gap of approximately 3.0 eV, mainly associated with the contributions of the Co2+ ion's d orbitals. Vibrational characterization allowed for the suitable assignment of Raman and FT-IR modes based on the structural units [Co(H2O)6] 2+, [SO4] 2- , and Rb+ . TG-DSC analyses revealed a dehydration event at approximately 111 °C, with the associated enthalpy for the dehydration process. The optical study showed absorption bands in the UV region associated with ligand-to-metal charge transfer transitions and bands in the Vis region attributed to d-d electronic transitions of the Co2+ ion, evidencing the Jahn-Teller effect. The observed absorption and transmittance windows indicate the material's intrinsic spectral selectivity, reinforcing its potential for applications in optical filters and selective photonic systems.
Palavras-chave: crescimento de cristais;
sais de Tutton;
DFT;
Superfícies de Hirshfeld;
análises espectroscópicas;
filtros ópticos.
crystal growth;
Tutton salts;
DFT;
Hirshfeld surfaces;
spectroscopic analyses;
optical filters.
Área(s) do CNPq: Química
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: GOMES, Letícia Fonseca. Propriedades estruturais, espectroscópicas e térmicas do sal de Tutton Rb2Co(SO4)2(H2O)6: uma abordagem experimental e teórica visando aplicações em dispositivos ópticos. 2025. 88 f. Dissertação (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/6788
Data de defesa: 22-Dez-2025
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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