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http://hdl.handle.net/11612/8900| Autor(a): | Carvalho, Raabe Freitas dos Santos |
| Orientador: | Pereira, Douglas Henrique |
| Título: | Estudo teórico da interação de microplásticos polietileno (PE) e policloreto de vinila (PVC) com os pesticidas 2,4-d, tiametoxam e clotianidina |
| Palavras-chave: | Microplásticos;pesticidas;adsorção;DFT;química computacional;Microplastics;pesticides;adsorption;computational chemistry |
| Data do documento: | 26-Jan-2026 |
| Citação: | CARVALHO, Raabe Freitas dos Santos. Estudo teórico da interação de microplásticos polietileno (PE) e policloreto de vinila (PVC) com os pesticidas 2,4-d, tiametoxam e clotianidina. 2026.74f. Dissertação (Mestrado em Química Ambiental) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Química Ambiental, Gurupi, 2026. |
| Resumo: | Os microplásticos (MPs), fragmentos plásticos menores que 5 mm, têm sido reconhecidos como potenciais transportadores de contaminantes no meio ambiente. Neste trabalho, simulações computacionais foram baseadas na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para avaliar a interação dos MPs polietileno (PE) e policloreto de vinila (PVC) com três pesticidas amplamente utilizados: ácido 2,4-D, Tiametoxam e Clotianidina. Os cálculos incluíram otimizações geométricas, energias de interação e análises do Mapa de Potencial Eletrostático (MEP), Orbitais Moleculares de Fronteira (FMOs) e Análises de Interações Não Covalentes (NCI). O MEP, apresentou sítios concentrados em grupos funcionais como nitro e carboxila, enquanto os FMOs revelaram reatividade química moderada para os pesticidas (Egap 4,1-5,4 eV) e alta estabilidade para os polímeros (Egap 7,5 - 8,1 eV). As otimizações estruturais apresentaram 19 complexos estáveis, com distâncias de interação que variaram entre 2,432 a 2,995 Å, e o PVC apresentou interações mais fortes com os contaminantes. As energias de ligação (∆Ebind < 0) confirmaram adsorção favorável, e os valores de entalpia ∆H < 0 indicaram processos exotérmicos; no entanto, a energias de Gibbs (∆G > 0) demonstraram que a adsorção entre os polímeros puros e os pesticidas não foi espontânea em condições padrão. A análise das interações não covalentes (NCI) mostrou que o PVC realiza ligações de hidrogênio e interage também por forças eletroestáticas, enquanto o PE apresentou predominantemente interações fracas de van der Waals. De acordo com estes resultados, o PVC apresentou maior potencial para adsorver os pesticidas, consequentemente, demonstra maior propensão de transportá-los no ambiente. Assim, estes resultados colaboraram para demonstrar a relevância dos MPs na dinâmica do transporte de poluentes, evidenciando a contribuição da química computacional como ferramenta preditiva para a avaliação de risco ambiental. |
| Abstract: | Microplastics (PMs), plastic fragments smaller than 5 mm, have been recognized as potential carriers of contaminants in the environment. In this work, computer simulations were based on the Density Functional Theory (DFT) to evaluate the interaction of polyethylene (PE) and polyvinyl chloride (PVC) PMs with three widely used pesticides: 2,4-D acid, Thiamethoxam and Clothianidin. The calculations included geometric optimizations, interaction energies, and Electrostatic Potential Map (MEP), Boundary Molecular Orbitals (FMOs), and Non-Covalent Interaction Analyses (NCI) analyses. The MEP showed sites concentrated in functional groups such as nitro and carboxyl, while the FMOs showed moderate chemical reactivity for pesticides (Egap 4.1-5.4 eV) and high stability for polymers (Egap 7.5 - 8.1 eV). The structural optimizations presented 19 stable complexes, with interaction distances ranging from 2.432 to 2.995 Å, and the PVC presented stronger interactions with contaminants. The binding energies (∆Ebind < 0) confirmed favorable adsorption, and the enthalpy values ∆H < 0 indicated exothermic processes; however, Gibbs energies (∆G > 0) demonstrated that the adsorption between the pure polymers and the pesticides was not spontaneous under standard conditions. The analysis of non-covalent interactions (NCI) showed that PVC bonds hydrogen and also interacts by electrostatic forces, while PE showed predominantly weak van der Waals interactions. According to these results, PVC showed greater potential to adsorb pesticides, consequently, it demonstrates a greater propensity to transport them in the environment. Thus, these results collaborated to demonstrate the relevance of PM in the dynamics of pollutant transport, evidencing the contribution of computational chemistry as a predictive tool for environmental risk assessment. |
| URI: | http://hdl.handle.net/11612/8900 |
| Aparece nas coleções: | Mestrado em Química |
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