Resumen:

Proper analysis of thermodynamic parameters obtained from adsorption data is a basic requirement for the characterization and optimization of an adsorption-dependent process like the action of organic corrosion inhibitors. Thus, this work aims at presenting a critical assessment of typical flawed examples from the literature together with alternative good practice to be considered, for preference.

Publicado en <i>Terceras Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión</i>. La Plata : Universidad Nacional de La Plata, 2015.

Facultad de Ingeniería

Resumen:

En el presente trabajo se evalúa la adhesión de Streptococcus mutans a hidroxiapatitas de diferente naturaleza en una solución oral sintética. La adhesión microbiana fue determinada indirectamente por recuento de los microorganismos viables en suspensiones equilibradas con los sustratos. Los resultados obtenidos mostraron que, a baja concentración de inóculo, la adhesión de Streptococcus mutans puede ser descripta, razonablemente, mediante una única isoterma de Langmuir, introduciendo una pequeña corrección en cada muestra para dar cuenta de las diferencias en la macrorugosidad. La constante de afinidad resultó ser aproximadamente igual a 0,25´10- 8 (bacterias/mL)-1. La falta de influencia del sustrato se interpreta en términos del mecanismo de adsorción del S. mutans, y el gran tamaño de la bacteria, que disimula diferencias químicas y morfológicas de la superficie en la dimensión nanométrica. Estos resultados sugieren que la derivatización de la superficie con grandes polímeros puede ser una alternativa más útil para modificar la adhesión bacteriana.

In this work, the adhesion of Sptreptococcus mutans onto different hydroxyapatite samples in a synthetic oral solution is assessed. Microbial adhesion was determined indirectly, by counting the viable microorganisms in suspensions equilibrated with the substrates. The results show that, a low inoculum concentration, adhesion may be reasonably described by a single Langmuir isotherm, if a small correction is introduced to account for the differences in macrorugosity. The affinity constant was found to be ca. 0.25´10-8 (bacteria/mL)-1. The lack of influence of the substrate is interpreted in terms of the adsorption mechanisms for S. mutans, and the large bacterial size, that conceals chemical and morphological differences in the surfaces, at the nanoscale. These results suggest that surface derivatization, using large polymers, may be a more useful way to modify bacterial adhesion. At high inoculum concentrations, multilayer adhesion is triggered; this type of adhesion is described by a modified Hill equation, with a coefficient n = 3, indicating strong attractive interactions among bacteria.

Afiliación de los autores: Hidalgo, Victor Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Centro de Referencia para Lactobacilos; Argentina

Afiliación de los autores: Berardinelli, Elena María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Centro de Referencia para Lactobacilos; Argentina

Afiliación de los autores: Blesa, Miguel Angel. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de San Martín; Argentina

Afiliación de los autores: Apella, Maria Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Centro de Referencia para Lactobacilos; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; Argentina

Resumen:

La adsorción de gases nobles clásicos (Ne, Ar, y Xe) sobre sustratos sólidos de metales alcalinos (Cs, Rb, K, Na, y Li) y algunos otros compuestos es investigada en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad. Estudiamos tanto la adsorción sobre una sola pared plana como el llenado de ranuras planas simétricas. En primer lugar, proponemos una forma para la interacción de pares del fluido que pueda utilizarse en todo el rango de temperaturas, T, entre el punto triple y el crítico (Tt ≤ T ≤ Tc). Verificamos que la predicción para la tensión superficial de la interfase líquido-vapor del Ne, del Ar, y del Xe es correcta. Calculamos isotermas de adsorción y perfiles de la densidad. Analizamos líneas de pre-mojado y determinamos temperaturas de mojado, Tw, y críticas de pre-mojado, Tcpw. En el llenado de ranuras simétricas encontramos que bajo ciertas condiciones los estados fundamentales tienen perfiles de densidad que violan la simetría del potencial ejercido por las paredes. Hay una correlación entre la aparición de estos perfiles asimétricos y la existencia de líneas de pre-mojado. Resolvimos los sistemas aplicando las estadísticas correspondientes a los Ensambles Canónico (sistema cerrado) y Gran Canónico (sistema abierto). Mostramos que para sistemas abiertos también se obtiene soluciones asimétricas. Todos los temas están discutidos en detalle.

The adsorption of noble classical gases (Ne, Ar, y Xe) on solid substrates of alkali metals and other composites are analyzed in the frame of the Density Functional Theory. We investigated both the adsorption on a single wall and the filling of symmetric pore slits. In a first step, we propose an analytical form for pair interaction between fluid atoms can be used over the entire range of temperatures, T, between triple point and the critical one (Tt≤T≤Tc). We verified that predictions for the surface tension of the liquid-vapor interface of Ne, Ar, and Xe are correct. We calculated adsorption isotherms and density profiles. We analyzed the prewetting lines and determined wetting temperatures, Tw, and critical prewetting ones, Tcpw. We found that under certain conditions there are ground states with density profiles that break the symmetry of the potential exerted by the walls. There is a correlation between the ocurrence of asymmetric profiles and the existence of prewetting lines. For solving the equations we applied both the Canonical (closed system) and Grand Canonical (open system) Ensembles. We show that for open system one also gets asymmetric solutions.

Afiliación de los autores: Sartarelli, Salvador Andres. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Resumen:

p.165-174

Se estudió la influencia sobre los procesos de adsorción de las siguientes condiciones experimentales: relación suelo-solución, tiempo de agitación, tratamientos con cloroformo y temperatura. La mayor adsorción correspondió a la menor relación suelo: solución, al mayor tiempo de agitación, al tratamiento sin cloroformo y a la mayor temperatura. Siguiendo la técnica de Ozanne y Shaw, se efectuaron las curvas de adsorción de 16 suelos y se calculó la capacidad reguladora de fosfatos de los mismos. Los datos experimentales obtenidos presentaron mejor ajuste con las ecuaciones de Freundlich y Temkin que con la de Langmuir.

Resumen:

p.19-30

p.19-30

Se emplearon ocho suelos con diferentes textura, estructura, composición química, etc. Se obtuvieron las curvas de adsorción de fósforo utilizando el método de Ozanne y Shaw (1967), y se midió fósforo adsorbido (P0,3) por los suelos para la concentración de 0,3 ppm en la solución de equilibrio. Por otro lado, se realizó un ensayo en invernáculo en macetas, con seis niveles de fósforo como KH2 PO4 (0, 25, 50, 100, 200 y 800 ppm), utilizando rye grass (Lolium multiflorum) y trébol persa (Trifolium resupinatum) en forma separada (P95 por ciento). Se midió la producción a las seis semanas de la siembra y, mediante el empleo de curvas de rendimientos ajustadas, se obtuvo la cantidad de fósforo necesaria para lograr el 95 por ciento de la máxima producción (P95 por ciento) en cada uno de los suelos. La relación entre la concentración de fósforo en la solución de equilibrio y la producción relativa (por ciento) de rye-grass + trébol persa indicó que 0,3 ppm P en solución era una concentración óptima para obtener máximos rendimientos. Los principales resultados fueron: a) se obtuvo una relación lineal (r igual 0,94) entre el P 0,3 y el P95 por ciento de rye-grass + trébol persa; b) la relación entre el y el fue lineal en rye-grass (r igual 0,94), mientras que en trébol persa no hubo correlación (r igual 0,55); c) se obtuvo una respuesta lineal (r igual 0,88) entre la capacidad buffer de fosfato de suelos y el P95 por ciento de ambas especies. El fósforo adsorbido por los suelos a una concentración predeterminada en la solución de equilibrio puede ser un índice adecuado del fósforo requerido por rye-grass, mientras que para el trébol persa serían necesarios más datos para obtener una mejor definición en la relación entre P0,3 y P95 por ciento.

Resumen:

El desarrollo de la presente tesis es el siguiente: El capitulo 2 es un breve desarrollo de distintos aspectos vinculados al estudio de la adsorción. Se comienza enumerando, a través de la información experimental asociada (isotermas), los procesos que pueden presentarse sobre superficies carbonosas. Luego se introducen los conceptos termodinámicos básicos en que tanto los comportamientos de las especies adsorbidas como las interfases en las que yacen son ideales (gas ideal, superficie 2D) o no están muy alejadas del caso ideal. El capitulo se cierra enumerando distintos modelos simples de gas reticular que admiten soluciones exactas, comenzando con el caso ideal (sin interacciones) para ir incorporando distintos elementos que alejan al sistema de dicha situación ideal. En el capitulo 3 se menciona la maquinaria experimental y teórica que, en general, se emplea al estudiar la adsorción, pormenorizándose, en particular, la adoptada en esta tesis. Del lado experimental se señalan las ventajas y desventajas de los dos métodos mas empleados (volumétrico y gravimétrico).para mediar las isotermas de adsorción / desorción, mas allá del rol complementario que pueden tener ambos. Del lado teórico los dos métodos utilizados (simulaciones computacionales basadas en la mecánica estadística y cálculos de química quántica) si bien de naturaleza muy diferente, determinan resultados que muchas veces ofrecen posibilidades de complementación y/o retroalimentación. Como se señaló mas arriba, dentro de las aplicaciones de la adsorción / desorción de gases sobre superficies de carbón, la presente tesis apunta a su utilización en el almacenamiento de gases de alto contenido energético, por una parte, y el tratamiento de mezclas, vinculadas a procesos de separación o purificación, por otra. En el primer caso (almacenamiento) el gas de interés fue metano adsorbido/desorbido sobre superficies de grafito (capitulo 4), que se emplea como sustrato de referencia para otros estudios, y los nanotubos y nanocuernos de carbón (capitulo 5) en los que además de metano se exploraron otros gases como el nitrógeno, del que si bien en general hay abundante información en la literatura, no ocurre lo mismo en el caso de estas nuevas superficies nanoestructuradas. Asimismo se presenta un nuevo modelo para estudiar describir cierto tipo de carbones activados (capitulo 6), en el que se explora la adsorción de nitrógeno, por lo mencionado anteriormente (disponer de abundante información experimental para comparar). Finalmente (capitulo 7) se estudia el segundo caso (separación) comenzando con modelos exactos de mezclas de gases en el marco de distintas aproximaciones, para abordar luego el caso de nitrógeno – oxígeno y etano – etileno.

Facultad de Ciencias Exactas

Resumen:

La adsorción de los plaguicidas por los componentes del suelo es un proceso clave para determinar la viabilidad de las sustancias tóxicas en el suelo y su transporte a aguas superficiales y sub-superficiales y por lo tanto evaluar los riesgos por el uso del plaguicida así como el desarrollo de mejores tecnologías de remediación y dosificación. Los coloides del suelo, constituidos principalmente por los minerales arcillosos se caracterizan no solo por su gran superficie especifica, sino también por las cargas eléctricas superficiales provenientes de sustituciones isomórficas naturales, donde se producen sitios de adsorción específicos que conducen a uniones de tipo electrostáticas. En particular el herbicida Picloram (ácido 4-amino-3,5,6-tricloropicolinico) es comúnmente aplicado en la agricultura de Argentina y Brasil, entre otros países, presentando un efecto altamente tóxico sobre la microbiota del suelo. Las arcillas pilareadas (PILCs) son materiales interesantes para ser usados como catalizadores y adsorbentes, debido a sus múltiples centros cargados, amplia superficie, gran espacio interlaminar y estabilidad térmica. En este sentido, se llevó acabo un estudio de los procesos de adsorción de picloram sobre minerales arcillosos naturales y pilareados previamente caracterizados por DRX, XPS y espectroscopía de Mössbauer, análisis químico elemental y TG, determinación de: composición química superficial mediante EDS, dependencia del potencial zeta con el pH, IEPpH, área superficial, y CIC. Los minerales pilareados se sintetizaron a partir de montmorillonita y soluciones pilareantes de hierro lográndose un aumento en la capacidad de adsorción de picloram respecto al mineral sin modificar. La adsorción de picloram sobre la superficie de los minerales sucede a través de la formación de un ligando de esfera interna en un proceso de intercambio aniónico donde la interacción ocurre entre el nitrógeno piridínico y el grupo carboxílico del picloram y uno o dos centros metálicos de la superficie del adsorbente, lo que ocasiona un aumento de la adsorción con la disminución del pH. La utilización de minerales arcillosos pilareados con óxidos de aluminio y hierro, se estudió para su potencial uso como dosificadores de picloram, encontrándose un aumento de la disponibilidad del herbicida en el suelo, lo que indica que estos sólidos pueden ser la base para el desarrollo de materiales para regular la concentración de picloram en el suelo y su transporte hacia aguas superficiales y sub-superficiales.

The adsorption of pesticides on soil components is a key process for the determination of toxic substances availability on soils and its transport to fresh and groundwater courses and therefore to evaluate the risks for the use of the pesticide as well as the development of environmental remediation technologies and dosage. The soil colloids are mainly constituted by clays minerals and they are characterized for a large specific superficial area and permanent superficial electric charges from isomorfic substitutions that generated specific adsorption sites where electrostatic interactions can be form. In particular, the Picloram herbicide is commonly used in the agriculture of Argentina and Brazil, among other countries, presenting a highly toxic effect on the soil microbiota. Pillared clays are interesting materials to be used as catalysts and adsorbents, due to their multiple charged centers, wide surface, great interlaminar space and thermal stability. In this sense, a study of picloram adsorption on natural clay minerals and pillared clays was done. Solids were previously characterized by XRD, XPS and Mössbauer spectroscopy, TG and elemental chemical analysis, determination of: surface chemical composition by EDS, pH dependence of zeta potential, IEPpH, surface area, and CEC. Pillared clays were synthesized from montmorillonite clay and pillaring iron solutions, and it was achieved an increase in the picloram adsorption ability compared with the raw clay. Picloram adsorption on the mineral surfaces occurs through the formation of an inner-sphere complex in a anionic exchange process in wich the interaction happens between the pyridinic nitrogen and the carboxylic group of the picloram and one or two metallic centers of the surface of the adsorbent, that produces an adsorption increase with the decrease of the pH. The use of oxide iron and aluminum pillared clays, was studied for its potential use as slow or controlled release formulates. It was obtained a pesticide availability increase in the soil, what indicates that these solids can be the base for the development of materials to regulate the picloram concentration in soils and its transport toward superficial and sub-superficial waters.

Afiliación de los autores: Marco Brown, José Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Resumen:

Este trabajo de tesis esta focalizado en dos aspectos centrales: el calculo de propiedades electrónicas de sistemas de baja dimensionalidad utilizados en transporte electrónico a través de nanoestructuras y el otro refiere a problemas de adsorción de átomos en superficies metálicas. En el caso de transporte electrónico a través de junturas atómicas o moleculares es importante conocer la forma y orientación cristalina de los contactos lo que define posibles canales de conducción. En este sentido hemos estudiado las geometrías: puntas piramidales crecidas en las direcciones Pd(001) y Pd(111) y las superficies Pd(001) y Pd(111). En el caso de la adsorción de átomos sobre superficies metálicas, elegimos estudiar teoricamente el caso de S/Au(111) dado que presenta un rico escenario experimental de situaciones de adsorción conforme cambia la temperatura de la muestra y su recubrimiento. La herramienta principal que hemos utilizado es un código de cálculo ab-initio (FIREBALL), basado en DFT, en el cual hemos utilizado la aproximación LDA para la parte de correlación e intercambio. Este programa además realiza dinámica molecular a temperaturas diferentes de cero. Complementariamente hemos profundizado el uso y aplicación del modelo de enlaces de a pares, el cual esta basado en un hamiltoniano tipo Anderson con aproximación Hartree-Fock y donde los términos de dicho hamiltoniano son calculados a partir de las funciones atómicas de cada uno de los agentes interactuantes, superficie - adsorbato. En este caso el sistema estudiado fue el de adsorción de átomos de hidrógeno sobre superficies de Al(111) y Al(001).

This thesis is focused in two important aspects of surface physics and nanoscopic systems: the calculation of electronic properties low dimensional systems, used in electronic transport through of nanostructures; and the adsorption of atoms on metallic surfaces. In the electric transport through atomic or molecular junction is very important to know the contact forms and the crystalline orientation, since they can define channels of conduction. In this sense, we examine different geometries of contacts of palladium, pyramidal lead grown following (001) and (111) directions, and the surfaces Pd(001) and Pd(111). In the adsorption of atoms on metallic surfaces, we choose study theoreticaly the case of sulfur adsorbed on Au(111). This complex represents an active research area in which, depending on the coverage and the temperature, a very rich variety of superficial sulfur structures and adsorption properties are reported. The calculations have been done in the frame of the LDA for the exchange-correlation functional to the DFT applied to systems with or without translational periodicity. We use the FIREBALL code. This program, is a realization of a tight-binding DFT approach complemented with a molecular dynamic allowing calculations at temperatures different to cero. Complementary, we have improved the use and application to the own developed Bond-Pair model. Based in a Anderson’s model Hamiltonian (solved here whithin a Hartree-Fock approximation), the terms of the Hamiltonian are calculated from the atomic functions of each interacting agents, adsorbate-surface. In this case, the studying system was the adsorption of atoms to hydrogen on surfaces Al (111) and Al(001).

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Resumen:

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2011.

Luego de la aplicación de una fuente fosfatada al suelo, se producen una serie de reacciones, las cuales generan productos con distinto grado de solubilidad. Compuestos más solubles se forman en reacciones más rápidas que los menos solubles. La capacidad de un suelo de proveer fósforo a los cultivos, depende de la cantidad y velocidad de desorción. Este trabajo se propone en Argiudoles, Hapludoles típicos y Haplustoles énticos con distinta historia de fertilización fosfatada, evaluar la cinética y termodinámica de adsorción y desorción de fósforo, su relación con las propiedades físicas y químicas de los suelos y el rendimiento de trigo, soja y maíz (Triticum aestivum, Glycine max, Zea mays). Se identificaron dos pooles de fósforo disponible, los cuales se incrementaron al disminuir la energía de retención, afectando positivamente la producción de los cultivos. Se identificó dos procesos, uno muy rápido y otro aunque más lento puede considerarse rápido. Los datos experimentales, no ajustaron a los modelos tradicionales para describir procesos cinéticos Freundlich y Elovich, por lo cual se ajustó a un modelo bilineal, que se fundamentó con una base físico química y biológica al correlacionar con las propiedades físico-químicas del suelo y el rendimiento de los cultivos. Se obtuvo información de dos velocidades y de las cantidades inicialmente adsorbidas y liberadas a cada una de ellas, como el tiempo requerido para el cambio de cinética. Las velocidades y cantidades inicialmente de fósforo adsorbidas, se incrementaron con el tamaño del pool lábil y la materia orgánica y disminuyeron con la energía de retención y la capacidad buffer. Las cantidades y velocidades de desorción de fósforo, estuvieron relacionados con menores energías de retención de fósforo y mayores tenores de arcilla. A mayores velocidades y cantidades de fósforo adsorbido y desorbido, mayores resultaron los rendimientos de trigo, soja y maíz. Los procesos cinéticos, fueron afectados en forma variable por la temperatura y en mayor medida la desorción que la adsorción. Las cantidades de fósforo retenido, su energía, como la cinética de adsorción y desorción, fue más afectado por la historia de fertilización fosfatada que por el tipo de suelo, determinando la disponibilidad del nutriente para los cultivos a cuyos cambios no fue sensible los tenores extractables con Bray1.

After applying a phosphate source to the ground, are series of reactions, which generate products with different degrees of solubility. Soluble compounds are formed faster reactions than the less soluble. The ability of a soil to supply phosphorus to crops, depends on the amount and rate of desorption. This paper proposes Argiudolls typical, Hapludolls typical and Haplustol entish with different fertilization history, assess the kinetics and thermodynamics of adsorption and desorption of phosphorus, its relationship to physical and chemical properties of soil and yield of wheat, soybeans and corn (Triticum aestivum, Glycine max, Zea mays). We identified at least two pools of available phosphorus, which increased by decreasing the energy of retention, positively affecting crop production. It identified two processes, one fast and one slow but can be considered fast. The experimental data did not adjust to the traditional models to describe Freundlich and Elovich kinetic processes, so it fitted a bilinear model, which was based to a physical basis and biological chemistry to correlate with physical-chemical properties of soil and crop yields. Information was gathered from two speeds and quantities adsorbed and released initially to each of them, as the time required for change of kinetics. The speed and amount of phosphorus initially adsorbed increased with the size of labile pool of organic matter and energy decreased with retention and buffering capacity. The amounts and rates of desorption of phosphorus were associated with lower energies and higher phosphorus retention tenors of clay. At higher speeds and amounts of phosphorus adsorbed and desorbed, higher yields were wheat, soybeans and corn. These kinetic processes were variably affected by temperature and further the adsorption desorption. The amount of phosphorus retained its energy, as the kinetics of adsorption and desorption, was more affected by the history of fertilization than soil type, determining the nutrient availability for crops whose changes were not significant changes Bray1 extractable tenors.

Resumen:

The adsorption studies of non-ionic surfactants (tween 20, tween 40 and tween 80) were conducted at olive oil-water, sunflower oil-water and corn oil-water interfaces by ring detachment method with a du Nouy Tensiometer at 20 °C. A decrease in interfacial tension with an increase in surfactant concentration was observed at all the oil-water interfaces under investigation. Surface excess was calculated from Gibb’s equation while area per molecule was computed from surface excess. Surface pressure-area curves were plotted to study the states of films formed. On close examination of π-A graphs, it was indicated that all the graphs have three distinct parts. The extreme left portion (a) of the graphs represents condensed state, called solid film region, the curved region (b) of the π-A graphs corresponds to liquid film region, while the gaseous film region (c) is indicated by the shallow right hand part of the curves. The solid film region was more prominent in corn oil-water system while a more distinct gaseous film region was observed in olive oil-water system than in other oil-water systems studied. However, liquid film region was observed in all the systems investigated. The observed difference in the behaviour of surfactants at different vegetable oil-water interfaces could be attributed to the difference in types of interacting forces between the surfactant molecules and various vegetable oil phases

Colegio de Farmacéuticos de la Provincia de Buenos Aires