Química del petróleo y productos petrolíferos

Nota de aplicación. Espectroscopia EPR en petroquímica La espectroscopia EPR tiene una serie de aplicaciones prácticas en la industria petrolera y de refinación de petróleo: estudios de estabilidad y detección del tiempo de retraso de la descomposición térmica de los aceites de motor; monitoreo de reacciones de coquización; medición de la concentración de aditivos químicos y su efecto en la calidad del combustible; medición de la concentración de elementos de transición; estudio de reacciones de oxidación y polimerización. El uso del método EPR en la química de productos petrolíferos incluye el análisis de la calidad del aceite, la detección de asfaltenos y compuestos complejos de asfaltenos que contienen metales de transición (vanadio, níquel, etc.) Dado que los asfaltenos son uno de los componentes de mayor peso molecular del petróleo, su concentración tiene un impacto directo en su viscosidad, que es el factor más importante para resolver problemas asociados con el procesamiento y transporte de petróleo.

Química alimentaria

La degradación de los aceites comestibles debida a la oxidación durante su procesamiento, almacenamiento y calentamiento es un gran problema en la industria alimentaria. Otro problema acuciante es la falsificación de aceites comestibles mediante la dilución o sustitución de aceites de alta calidad por otros de calidad inferior. La espectroscopia EPR es un método eficaz y único para analizar grasas y aceites comestibles, evaluar sus indicadores de calidad, determinar su estabilidad oxidativa y su actividad antirradical. La técnica EPR permite estudiar las fases más tempranas de la oxidación lipídica. La degradación del sabor y los cambios en las características organolépticas de la cerveza, el vino, el brandy, el coñac, el té, el café, los preparados de hierbas, los vinagres, los zumos, la mantequilla, el pescado, las semillas de lino (este tipo de aceite es especialmente propenso al enranciamiento debido al alto contenido de ácidos grasos insaturados) y otros aceites, así como los alimentos fritos y el pan (que se oxidan durante el tostado/horneado) también están asociados a procesos de oxidación. El método EPR permite controlar estos procesos.

Química de polímeros

Los procesos de radicales libres que se producen en los materiales poliméricos al interactuar con el medio ambiente provocan una disminución de sus indicadores de calidad y empeoran sus propiedades funcionales. Importantes problemas prácticos que requieren el uso del método EPR son: el desarrollo de métodos para la protección de polímeros, la evaluación del desgaste de materiales poliméricos y la identificación del grado de destrucción de los mismos. La espectroscopia EPR también permite estudiar la fotodegradación de los polímeros destinados a la energía fotovoltaica y solar, controlar el desgaste de los materiales aislantes eléctricos, estudiar la biodistribución de las partículas poliméricas (microcápsulas de polielectrolitos) en el organismo, seguir el curso de las reacciones de polimerización radical para obtener productos poliméricos con las propiedades deseadas.

Catálisis

La catálisis desempeña un papel importante en los procesos naturales y en la producción industrial. En este sentido, el estudio de los mecanismos de los procesos catalíticos, la estructura de los catalizadores, la predicción teórica de nuevas reacciones catalíticas, así como la optimización de los procesos de producción existentes son tareas científicas y productivas relevantes y prometedoras. Debido a la presencia de centros paramagnéticos en la mayoría de los catalizadores utilizados, así como a la formación de intermediarios paramagnéticos durante las reacciones que tienen lugar en la superficie del catalizador, la espectroscopia EPR es un método clave para estudiar los sistemas y procesos catalíticos.

Fotoquímica / Electroquímica

El impacto de la radiación electromagnética sobre una sustancia conduce a la formación de centros paramagnéticos de diversa naturaleza: radicales libres y partículas tripletes, excitones y defectos de la red cristalina. La técnica EPR proporciona información sobre la naturaleza y las propiedades de estas estructuras y puede utilizarse eficazmente para estudiar los procesos de fotosíntesis, fotodegradación de diversas sustancias y materiales, fotovoltaica y energía solar. La espectroscopia EPR permite investigar el mecanismo de las reacciones químicas iniciadas y/o que tienen lugar bajo la acción de la luz, establecer la estructura de las partículas intermedias formadas durante los procesos fotoquímicos en una sustancia.

Dosimetría de alanina

Nota de aplicación. Espectroscopia EPR en la dosimetría de alanina El sistema de dosimetría EPR-alanina permite medir la dosis absorbida. El procedimiento experimental se basa en la medición de la intensidad de la señal característica de los radicales libres estables formados bajo la acción de la radiación ionizante en la alanina cristalina. La intensidad de esta señal EPR es proporcional a la dosis absorbida y no depende de la potencia ni de la energía de la radiación. El espectrómetro EPR SPINSCAN X puede utilizarse como un sistema de dosimetría convencional para leer la dosis de radiación en el rango de 1 Gy a 200 kGy. La dosimetría EPR se utiliza para controlar la dosis de irradiación de productos alimenticios, esterilización de productos médicos.

Radicales libres y antioxidantes

Los radicales libres son partículas altamente reactivas que inciden negativamente en los procesos biológicos del organismo. La acción de los radicales libres subyace a los procesos de envejecimiento, mutagénesis y enfermedades oncológicas. Los radicales libres también provocan la descomposición de materiales poliméricos y de otro tipo, reduciendo la calidad de los productos alimentarios. El desarrollo de métodos de trampa de espín y sonda de espín amplía la gama de posibles aplicaciones de la espectroscopia EPR para estudiar los procesos de los radicales libres en sistemas químicos y biológicos. Una dirección especial es el uso de la EPR en el estudio de la acción de los antioxidantes, sustancias naturales o artificiales que suprimen los procesos de los radicales libres en el organismo.

Geología

El método EPR es muy útil para resolver los problemas a los que se enfrentan los geólogos y se utiliza ampliamente para lo siguiente: exploración de nuevos yacimientos, estudio de la composición mineralógica de rocas y minerales; identificación de gemas naturales, determinación de la fuente de su origen, detección de signos de ennoblecimiento de piedras de joyería; distinción de gemas artificiales, identificación del método de su producción; estudio de las causas de la aparición del color de los minerales; optimización de las condiciones para la obtención de joyas semipreciosas y preciosas y piedras ornamentales; obtención de datos sobre la estructura cristalina y la composición mineral de las rocas. El análisis EPR es una tecnología única que permite detectar formaciones clave en secciones carbonatadas.

Instrumentación para la educación

El método EPR tiene una gran importancia científica y práctica. El conocimiento de los métodos de espectroscopia de resonancia magnética y, en particular, de la espectroscopia EPR es obligatorio para la formación de especialistas cualificados capaces de crear productos y soluciones innovadores, competitivos y demandados en el mercado mundial. Por este motivo, la espectroscopia EPR está incluida en los planes de estudio de muchas universidades, se están desarrollando materiales didácticos y trabajos prácticos y de laboratorio para ayudar a los estudiantes en el desarrollo teórico de este método de investigación, así como en el desarrollo de habilidades prácticas para utilizarlo en el futuro en la resolución de problemas avanzados.