Química (Mag.)
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Item Elaboración de copolímeros termoconmutables y funcionalizados a partir de 2-oxazolinas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-11-26) Curihuamán Rojas, José Carlos; Rueda Sánchez, Juan CarlosEsta tesis trata de la síntesis de poli [2-oxazolina]s termosensibles y funcionalizadas a partir de 2-isopropil-2-oxazolina, 2-ciclopropil-2-oxazolina, 2-(3-butenil)-2-oxazolina (vinil-oxazolina) y 3-(oxazol-2-il) propionato de metilo (éster-oxazolina), mediante polimerización catiónica por apertura de anillo (CROP). Los espectros 1H, 13C-RMN y FT-IR de los polímeros demuestran la formación de las estructuras poliméricas planeadas en cada caso y permiten el cálculo de los grados de polimerización y el porcentaje molar de sus meros. Las medidas turbidimétricas muestran que los copolímeros poli [2-ciclopropil-2-oxazolina-st-2-carboxietil-2-oxazolina] son sensibles a la temperatura y al pH debido a sus grupos ionizables ácido carboxílico. Dichos polímeros muestran una temperatura de transición conformacional cercana a la temperatura corporal humana (~ 37 ºC) a valores de pH bajos, así que presentan potencial aplicación en el desarrollo de biomateriales, pues copolímeros de este tipo presentan autoagregación en medio acuoso, según la literatura. Los copolímeros poli [2-ciclopropil-2-oxazolina-st-vinil-oxazolina] muestran sensibilidad a la temperatura y solubilidad en agua a temperatura ambiente, excepto aquel con mayor contenido porcentual de meros vinil-oxazolina (35 %). Es factible sintetizar un hidrogel basado en el copolímero poli [2-ciclopropil-2-oxazolina-st-vinil-oxazolina] y N-isopropilacrilamida a temperatura ambiente, en una mezcla de agua-acetonitrilo y en presencia de un fotoiniciador bajo irradiación con luz. Dicho hidrogel presenta un grado de absorción de 4 g de agua/g gel seco. La inserción de unidades hidrofóbicas vinil-oxazolina en polímeros con sensibilidad al pH y a la temperatura permitiría la estabilización de micelas o vesículas en medio acuoso, ya que se podrían fotoentrecruzar para fijar dichas estructuras permanentemente bajo condiciones de temperatura y pH previamente establecidas. Finalmente, el análisis de TGA-DSC de los copolímeros poli[2-ciclopropil-2-oxazolina-st-2-carboxietil-2-oxazolina] muestra que un contenido cada vez mayor de grupos ácido carboxílico incrementa la estabilidad térmica, al mismo tiempo que disminuye la movilidad de las cadenas poliméricas debido al incremento de enlaces de hidrógeno entre los grupos ácido carboxílico y grupos amida.Item Microplásticos sedimentos fluviales de la cuenca baja y desembocadura del río Jequetepeque, Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-20) Manrique Muñante, Rubén Eduardo; Gamboa Fuentes, Nadia RosaLos microplásticos son un importante componente de la acumulación de residuos plásticos a nivel mundial. Por su reducido tamaño (diámetro ≤ 5 mm), son difíciles de remover, funcionan como vectores de contaminantes e interfieren con el metabolismo de especies a lo largo de la cadena trófica. Luego de ser liberados al ambiente acuático, oceánico o fluvial, los microplásticos tienden a acumularse en los sedimentos. Hasta donde se sabe, se han realizado pocos estudios sobre microplásticos en sedimentos en la costa peruana y ninguno en sistemas de agua dulce como ríos, a pesar de ser estos una vía importante de aporte al sistema oceánico. Por esta razón, este trabajo de tesis se enfoca en diseñar una estrategia de monitoreo de microplásticos en sedimentos fluviales, tomando como unidad ambiental de estudio la cuenca baja hasta la desembocadura del río Jequetepeque (región La Libertad, Perú), implementar la metodología de extracción de microplásticos más adecuada, caracterizar los microplásticos aislados, y analizar la distribución espacial de estos contaminantes. La cuenca baja del río Jequetepeque ha sido seleccionada por ser una cuenca altamente intervenida: actividades agropecuarias de la zona, desordenada distribución de centros poblados, y cuya desembocadura se encuentra cerca de sitios de alto valor histórico arqueológico. Los microplásticos fueron identificados por espectroscopía Raman y clasificados en función de su forma, color y tipo de polímero. Se encontraron 18 ítems, entre fragmentos y películas, compuestos en su mayoría por polietileno y polipropileno. Es muy probable que, dada la ausencia de envejecimiento en la superficie de los microplásticos, formen parte de la categoría de microplásticos secundarios. Se contribuye con un modelo que puede ser fácilmente replicado en otras cuencas del país para levantar la necesaria información sobre microplásticos en los ambientes acuáticos continentales para una gestión ambiental responsable.Item Alternativa verde para la flotación de minerales sulfurados de cobre mediante el uso de un líquido iónico y reactivos orgánicos naturales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-20) Arana Bautista, Rita Alexandra; Morales Bueno, Emma PatriciaEl uso de los reactivos orgánicos naturales como colectores y/o depresores en la flotación de minerales se han reportado en los últimos años como reemplazo de un colector o depresor usado habitualmente en la flotación mineral, pero no se han usado estos reactivos en una misma flotación ni mucho menos para minerales peruanos. En el presente trabajo se propone la flotación de minerales sulfurados de cobre de tres minas ubicadas en el Perú, con reactivos orgánicos naturales (almidón, ácidos húmicos y quebracho) como colectores y depresores, además del peróxido de hidrógeno y un líquido iónico considerados como reactivos verdes. Los resultados muestran que los reactivos orgánicos naturales son muy eficientes como colectores y depresores de cobre y hierro respectivamente, resaltando los ácidos húmicos y fúlvicos como colectores respecto al almidón y el líquido iónico. El peróxido de hidrógeno actúa como depresor de pirita respecto al quebracho y almidón. La microflotación verde con el sistema ácidos húmicos y fúlvicos – peróxido de hidrógeno es la más eficiente, su principal ventaja es el alto % recuperación de cobre y la efectiva depresión del hierro como pirita. Además, el uso de estos reactivos tiene un menor impacto ambiental al ser los ácidos húmicos y fúlvicos residuos orgánicos que son descartados de diferentes industrias. Las interacciones existentes entre el mineral y los posibles reactivos de flotación se caracterizan mediante FT - IR y SEM - EDS. En comparación con la flotación convencional y tradicional, este nuevo método no solo evidencia un alto porcentaje de recuperación de cobre y un mínimo % de recuperación de hierro, sino también se clasifica como flotación verde de acuerdo a la Estrella Verde.Item Preparación, caracterización de sensores a base de zeolita, óxidos de estaño y de zinc conformando una nariz electrónica y su aplicación para la diferenciación de piscos peruanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-17) Trevejo Pinedo, Jorge Nelson; Sun Kou, María del RosarioEl Pisco es una de las bebidas más consumidas en el Perú y posee una importancia comercial e histórica, por lo que se encuentra protegida por una Denominación de Origen en el país, que regula su producción. Sin embargo, son comunes los casos de adulteración y falsificación que dañan su imagen tanto en el mercado nacional como en el extranjero. Por ello, el presente trabajo tiene como objetivo realizar una diferenciación de muestras de Pisco peruano de las variedades Acholado, Italia y Quebranta, así como la diferenciación de mezclas de Pisco Quebranta con aguardiente de caña en distintas proporciones, empleando una nariz electrónica constituida por un arreglo de sensores basados en óxidos metálicos (óxido de estaño dopado con platino y óxido de zinc dopado con plata), ambos tipos de sensores con y sin recubrimiento con zeolita-Y. Se postula que las respuestas generadas por cada sensor para los distintos tipos de Pisco analizados son representativas para cada muestra y que permiten su identificación. La caracterización de los materiales preparados se realiza mediante DRX y FTIR. La configuración y recolección de datos de la nariz electrónica se realiza a través del software LabView2018 y se determinan las condiciones óptimas de temperatura, tiempo de sensado, dopaje metálico del sensor y recubrimiento de la zeolita. Las mejores respuestas son obtenidas con los sensores 0,10%Pt/SnO2; 0,05%Pt/SnO2//ZY y 0,15%Ag-ZnO. Las respuestas registradas por los sensores son analizadas a través de varios análisis estadísticos clasificatorios tanto no supervisados (PCA, HCA) como supervisados (SVM, RF, KNN) con el objetivo de determinar la capacidad de discriminación de muestras de Pisco por parte de los sensores que conforman la nariz electrónica.Item Síntesis de hidrogeles con derivado de quitosana y caracterización de sus propiedades fisicoquímicas y mecánicas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-16) Gonzales Rojas, Karen Nonaquina; Nakamatsu Kuniyoshi, JavierEl objetivo principal del presente estudio fue la síntesis de hidrogeles de poliacrilamida e hidrogeles de poli(acrilamida-co-ácido acrílico) ambos con entrecruzamiento con N, N´- bismetilenacrilamida (MBAm) y derivado de quitosana (DCHI). Este último fue obtenido a partir del uso de clorhidrato de 1-etil-3- (3-dimetilaminopropil) carbodiimida como agente de acoplamiento para enlazar el ácido acrílico a la quitosana. Los hidrogeles fueron estudiados mediante técnicas de caracterización de microscopía electrónica de barrido (SEM), calorimetría diferencial de barrido (DSC), ensayos mecánicos de compresión, de reología oscilatoria, así como la velocidad de hinchamiento o absorción de agua. Además, se evaluó las diferencias entre el agente de entrecruzamiento MBAm y el derivado de quitosana en una matriz de poliacrilamida, y sus efectos sobre las propiedades finales de los hidrogeles. Las micrografías SEM obtenidas de los cortes transversales de los hidrogeles liofilizados permitieron observar las estructuras internas con poros interconectados, la forma y tamaño que tienen dichos poros, y su dependencia en función del tipo de formulación. La influencia del tipo de microestructura de cada hidrogel se vio reflejada en su capacidad de hinchamiento en agua. La capacidad de hinchamiento mínima fue de 2300 % y la más alta fue de 6800 % de agua absorbida. Los hidrogeles sometidos a ensayos de compresión, permitieron obtener curvas de esfuerzo – deformación, de donde se determinó los valores del módulo elástico, siendo el valor mínimo alcanzado de 0,068 MPa y el máximo de 0,23 MPa. Los ensayos de reología se pudo determinar el rango de viscoelasticidad lineal, el módulo elástico (G´) y viscoso (G´´), teniendo como comportamiento elástico predominante para todos los hidrogeles (G´ > G´´). Además, de los ensayos oscilatorios en función de la frecuencia, se determinó la densidad de entrecruzamiento teórico usando la teoría de elasticidad del caucho. Finalmente, se pudo concluir que, al aumentar la densidad de entrecruzamiento, las propiedades mecánicas y reológicas de los hidrogeles también aumentan. Sin embargo, la capacidad de hinchamiento en agua disminuye. Además, los hidrogeles derivados de quitosana tuvieron mejores propiedades en comparación a los hidrogeles basados en poliacrilamida.Item Síntesis y caracterización de resinas alquídicas largas en aceite de sacha inchi (Plukeneteia volubilis L.) aplicadas para pinturas artísticas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-16) Verde Ramirez, Elizabeth Liz; Flores Merino, Santiago EleodoroLa presente tesis trata sobre la síntesis y caracterización de resinas alquídicas largas, usando como materia prima el aceite de sacha inchi (70 % w/W). Las resinas fueron sintetizadas por poliesterificación con pentaeritritol y anhídrido ftálico o ácido isoftálico, mediante dos métodos; alcoholisis y acidólisis. Resinas alquídicas largas en aceite de linaza fueron sintetizadas por ambos métodos para fines comparativos. Fueron evaluadas propiedades fisicoquímicas de las resinas, tales como el número ácido, viscosidad, densidad y color. Además, la obtención de las resinas alquídicas se confirmó mediante técnicas espectroscópicas de FTIR y 1H-RMN. Las resinas sintetizadas fueron aplicadas sobre vidrio y lienzo, y se estudió la influencia de la concentración del secante superficial de cobalto, sobre el tiempo de secado. Por último, las propiedades térmicas de las resinas alquídicas obtenidas fueron estudiadas mediante análisis termogravimétrico. Los resultados muestran que las resinas alquídicas largas en aceites de sacha inchi y linaza presentan propiedades fisicoquímicas similares. Sin embargo, se observa un efecto favorable del ácido isoftálico sobre el número ácido, la viscosidad y el color de las resinas, frente al anhídrido ftálico. Las resinas alquídicas largas en aceite de sacha inchi presentan colores más claros que sus similares a base aceite de linaza. Las películas que se obtienen a partir de las resinas sintetizadas presentan similares tiempos de secado. Las resinas a base de sacha inchi presentaron ligera mayor estabilidad térmica que las resinas a base aceite de linaza.Item Síntesis y caracterización de un complejo quelato de cobre(ii) basado en un ligando del tipo base de Schiff y derivatizado con grupos afines a las placas aβ-amiloides para establecer un radiomarcador “PET” alternativo en el diagnóstico del Alzheimer(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-16) Huiza Rojas, Augusto Guillermo; Salas Fernández, Paloma FrieddaEn el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer con tomografía por emisión de positrones (PET), la principal problemática radica en el uso de radioisótopos tradicionales (18F, 11C) los cuales limitan el correcto desempeño de los agentes de imagen PET sobre las placas Aβ-amiloides. El [11C]-PIB, el [18F]-florbetapir y el [18F]-florbetaben representan algunos ejemplos de lo mencionado. Actualmente, los complejos quelatos de radioisótopos de metales de transición prometen ser una tentadora y potencial solución para tal problemática. De este grupo destacan los quelatos radiomarcados con 64Cu y compatibles con las placas Aβ. Sin embargo, la gran mayoría de estos casos todavía no son del todo exitosos. Por esta razón, y en base a las nuevas necesidades, se propone un nuevo complejo de cobre(II) basado en un ligando con grupos afines a las placas Aβ-amiloides cuya formación involucra cuatro etapas sintéticas. La formación del nuevo complejo se basa en la aplicación del efecto template o “plantilla” por parte del cobre(II); de esta manera, se logra producir un producto de alta pureza y con un rendimiento de 92 %. En base a los resultados de la caracterización por espectroscopías FT-IR, UV-VIS y de fluorescencia, y espectrometría ESI-MS, se concluye que el nuevo complejo de cobre(II) presenta una estructura del tipo quelato, cuyo centro metálico es probablemente tetracoordinado, con geometría cuadrada plana dada por los átomos dadores (N,N,O,O) de un ligando tipo base de Schiff simétrico y derivatizado con restos de benzotiazol con potencial capacidad de afinidad sobre las placas Aβ-amiloides. De esta manera y en base a la nueva propuesta química, se podría establecer un futuro radiomarcador “PET” de interés para el diagnóstico del Alzheimer.Item Evaluación de nanopartículas de plata estabilizadas con ligandos sulfurados como sensores de Hg (II) en muestras de agua(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-04) Rojas Cárdenas, Jorge David; Coello de la Puente, Yves PaulEl mercurio es uno de los metales pesados más tóxicos que existen y se encuentra ampliamente distribuido en el medio ambiente ya que puede ser encontrado en el agua, el aire y el suelo. El mercurio no es biodegradable, por lo que permanece en los diversos ecosistemas y se acumula en diversas especies marinas. El mercurio es ampliamente utilizado en la minería aurífera informal e ilegal en nuestro país, cuyos efluentes son vertidos en los ríos dejando expuesta a la población y el medio ambiente ante este contaminante. Entre las diferentes formas de mercurio, el Hg2+ es la forma más común y estable, debido a su gran solubilidad en agua. Debido a la presencia de microorganismos en los sistemas acuáticos, el mercurio inorgánico es convertido en metil mercurio, sustancia altamente tóxica para los organismos vivos. Comúnmente, para el análisis de mercurio se emplean técnicas como la espectrometría de absorción atómica de llama y la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente, que presentan excelentes límites de detección, pero requieren de tiempos largos de preparación de muestra e instrumentación especializada y costosa. Por ello, en los últimos años se han buscados metodologías alternativas para la detección de mercurio. Dentro de los nuevos avances tecnológicos y científicos han surgido investigaciones sobre el uso de nanopartículas de metales nobles (plata y oro) como sensores colorimétricos debido a la banda de resonancia plasmónica de estas nanopartículas que aparece en la región UV-Visible del espectro electromagnético. Este nuevo enfoque se presenta como una alternativa interesante, debido a los bajos costos de producción, su capacidad de brindar una respuesta analítica rápida y confiable, junto con el empleo de una instrumentación más accesible como los espectrofotómetros UV-Vis. Además, este nuevo enfoque permite la adaptación de los nuevos sistemas para poder contar con dispositivos portátiles que permitan realizar mediciones in situ. En el presente trabajo, se han sintetizado AgNPs esféricas y se han caracterizado mediante microscopía electrónica de transmisión y espectrofotometría UV-Vis. Además, se ha implementado y optimizado un protocolo de funcionalización para las AgNPs con los ligandos sulfurados cisteamina y cisteína, con el fin de detectar Hg2+ en agua. Finalmente, se ha optimizado un método colorimétrico de cuantificación de Hg2+ en agua empleando las AgNPs funcionalizadas. Para el sensor de AgNPs-CyNH2, se logró obtener un límite de detección de 108 nM con un tiempo de incubación de 2 min, mientras que para el sensor de AgNPs-Cy, se obtuvo un límite de detección de 441 nM con un tiempo de incubación de 20 min.Item Preparación y caracterización de sensores a base de óxidos metálicos y su aplicación para la detección de insecticidas organofosforados(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-04) Bravo Hualpa, Fabiola; Sun Kou, María del RosarioLa presente tesis se centra en realizar la síntesis y caracterización de óxidos metálicos dopados con metales de transición para mejorar su sensibilidad para detectar vapores de dos pesticidas organofosforados, Clorpirifós y Malatión. Los óxidos estudiados son el óxido de zinc (ZnO) dopado con Zr, ZnO dopado con Ag, y el óxido de estaño (SnO2) dopado con Pt y Zr. La síntesis del ZnO se realiza mediante la aplicación de dos metodologías de síntesis hidrotermal: (a) Precipitación asistida por microondas y (b) precipitación en autoclave; mientras que el dopaje del ZnO se realiza agregando los precursores de los dopantes (AgNO3 y ZrOCl2) a la mezcla de reacción. El SnO2 dopado con Zr y Pt se obtiene a partir del óxido de estaño comercial (Merck) y se lleva a cabo en dos etapas: 1) Dopaje del SnO2 con Zr por mezcla mecánica y 2) dopaje de SnO2 con Pt por reducción de este con SnSO4. La caracterización de estos materiales se realiza mediante análisis por DRX, FTIR, UV, SEM-EDS, TEM y sorción de N2. Además, se realiza la cuantificación de la concentración de pesticidas en las muestras comerciales que se aplican en los ensayos de sensado mediante HPLC. Se obtienen las señales de respuesta con mayor estabilidad para largos tiempos de sensado con los sensores de óxido de zinc dopado con Zr por síntesis en autoclave (AT-Zr-ZnO). Su caracterización por XRD revela que el dopaje es sustitucional y no se identifican fases adicionales. Se lleva a cabo un estudio de las condiciones óptimas de temperatura (entre 210°C y 220°C), concentración del dopante en el óxido de zinc y el óxido de estaño. La temperatura tiene un efecto positivo en la sensibilidad de todos los sensores ensayados. A la temperatura de ensayo de 220°C se logra maximizar la sensibilidad de los mejores sensores (AT-Zr-2.0-ZnO y Pt-0.13-ZrO2-0.15-SnO2) por el Malatión. En el caso del sensado del Clorpirifós, se obtienen mejores resultados con el sensor Pt-0.13-ZrO2-0.15-SnO2, cuya señal se favorece a 210°C. Además, la sensibilidad del Pt-0.13-ZrO2-0.15-SnO2 respecto al AT-Zr-2.0-ZnO a 220°C es mayor para el Clorpirifós, pero menor para el Malatión. El método de tratamiento estadístico PCA permite la evaluación de las señales de muestras con diferentes concentraciones de pesticidas. Los mejores PCA, obtenidos con los datos de las mediciones utilizando los sensores más sensibles, muestran una varianza total explicada mayor al 90% y una mejor diferenciación entre muestras de aire contaminado con pesticidas y muestras de aire sin contaminación.Item Estudio del comportamiento anticorrosivo del tanato de zinc en imprimantes epóxicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-04) Gonzales Winchonlong, Manuel Andrés Apolinar; Flores Merino, Santiago EleodoroEl presente trabajo ha tenido por finalidad estudiar la capacidad inhibidora y el comportamiento anticorrosivo que ofrece el pigmento de tanato de zinc en las pinturas epóxicas, para su aplicación en la protección del acero estructural. El tanato de zinc es un pigmento reciente y novedoso que, basado en estudios anteriores, tiene capacidades anticorrosivas equivalentes a los pigmentos convencionales, tales como el cromato de zinc o fosfato de zinc. Es por ello que se ve como un potencial producto para reemplazar a los pigmentos convencionales y ser usado en las formulaciones de imprimantes epóxicos. Se tiene como hipótesis planteada, que la interacción del pigmento tanato de zinc con la superficie de acero genera un mecanismo inhibidor de la corrosión, formando productos insolubles; y que este mecanismo inhibidor podría ser equivalente o mejor que el que produce con los pigmentos convencionales de cromato de zinc y fosfato de zinc. Para tal fin, se trabajó con un pigmento tanato de zinc, sintetizado a partir del polvo de tara en estudios anteriores (de características definidas), y que ha tenido buen resultado al ser usado en formulaciones alquídicas. Se han elaborado formulaciones de imprimantes epóxicos usando como pigmentos el tanato de zinc, cromato de zinc y fosfato de zinc; y se han realizado ensayos a los mismos, para comparar su resistencia anticorrosiva. Para los ensayos físico-mecánicos, se realizaron ensayos de viscosidad, densidad, finura, flexión, entre otros. Mientras que para los ensayos de corrosión, se usaron los ensayos de envejecimiento acelerado en cámara de niebla salina y de dióxido de azufre húmedo.