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AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA Analista Problema! Sociedade Análise Instrumental Analista é necessário: -Tomar as decisões; - deter grande número de informações; - ERRAR o MÍNIMO POSSÍVEL Resultados rápidos E confiáveis AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA E agora José??? AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA Objetivo da análise (deve estar muito claro) -Quem se deseja determinar? - Qual a faixa de concentração do analito? - Qual a quantidade de amostra ? - Problemas de interferentes concomitantes existe? - Qual o método e a técnica adequada? - Escolhido, Qual a sensibilidade, seletividade e robustez da técnica? - Quais os custos da análise? Necessita de mão de obra qualificada? - Vamos usar técnicas destrutivas para a amostra? PRECISAMOS DE TODAS ESSAS RESPOSTAS!!!!!! AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA AMOSTRAS E AMOSTRAGEM A AMOSTRAGEM é uma das principais operações na análise química. Depende dela o êxito da análise. Representa uma pequena porção de um todo. (deve ser Representativa) FONTE DE ERROS!!! Amostragem é ainda um problema!!!!!

Material de Química Anaítica Instrumental

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Aula inicial de Análise Instrumental

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Page 1: Material de Química Anaítica Instrumental

AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA

Analista Problema!Sociedade

AnáliseInstrumental

Analista é necessário: -Tomar as decisões;- deter grande número de informações;- ERRAR o MÍNIMO POSSÍVEL

Resultados rápidosE confiáveis

AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA

E agora José???

AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA

Objetivo da análise (deve estar muito claro)

-Quem se deseja determinar?- Qual a faixa de concentração do analito?- Qual a quantidade de amostra ?- Problemas de interferentes concomitantes existe?- Qual o método e a técnica adequada?- Escolhido, Qual a sensibilidade, seletividade e robustez da técnica?- Quais os custos da análise? Necessita de mão de obra qualificada?- Vamos usar técnicas destrutivas para a amostra?

PRECISAMOS DE TODAS ESSAS RESPOSTAS!!!!!!

AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA

AMOSTRAS E AMOSTRAGEM

A AMOSTRAGEM é uma das principais operações na análise

química. Depende dela o êxito da análise.

�Representa uma pequena porção de um todo. (deve ser

Representativa) FONTE DE ERROS!!!

Amostragem é ainda um problema!!!!!

Page 2: Material de Química Anaítica Instrumental

AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA

Distribuição de erros na análise de uma amostra

AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA

Sólidas (granulometria, homogeineidade)

Gasosas (pureza de seus constituintes)

Líquidas ( amostras complexas eliminação de interferentes)

eliminação: filtração, centrifugação, exclusão, precipitação

Tipos de Amostras

AMOSTRAS, AMOSTRAGEM E ESCOLHA DA TÉCNICA

Estocagem de Amostras

Estocagem correta (refrigeração, temperatura ambiente,ausência de umidade) exemplo; amostras biológicas, fármacos)

Acondicionamento correto (ausência de luminosidade, oxigênio etc)

Escolha do recipiente adequado para acondionamento

Compostos orgânicos ( frascos de vidro, âmbar)Metais (frascos plásticos)

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Medidas de absorção baseadas em radiação ultravioleta podem ser usadas para IDENTIFICAR e DETERMINAR compostos ORGÂNICOS e INORGÂNICOS (análise quantitativa baseada na excitação de eletróns → transições eletrônicas)

Como ocorre a absorção da radiação ultravioleta e visível por uma espécie atômica ou molecular (M)?

M + hv → M* excitação eletrônica

M* → M + calor relaxação

Absorção Uv-Vis geralmente resulta na excitação de elétrons de ligação como consequência os comprimentos de ondas dos picos podem ser relacionados com os tipos de ligações das espécies.TÉCNICA VALOROSA PARA IDENTIFICAR GRUPOS FUNCIONAIS DAS MOLÉCULAS, GRUPOS ABSORVENTES

Page 3: Material de Química Anaítica Instrumental

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Quais as espécies absorventes?-Moléculas ou íons orgânicos, e ânions inorgânicos

Tipos de elétrons absorventes-aqueles que participam diretamente das ligações;- elétrons não-ligantes ou isolados. Ex: Nitrogênio, oxigênio

Possíveis Transiçõesn-σ* compostos saturadosσ- σ* n-π* e π- π* (energias situadas na região espectral 200-700nm)

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

As técnicas espectroscópicas baseiam-se na interação luz-matéria.Como resultado dessa interação podemos ter: mudança da radiação ou transição eletrônica

Interação da luz com a matéria têm-se os fenômenos

Medimos a atenuação da radiação!!!

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Descoberta do espectro eletromagnético serviu para a formula o modelo atômico de Bohr (energias quantizadas, níveis de energia)

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Região espectral entre 380 e 780 nm utilizada para determinação de substâncias coloridas

Page 4: Material de Química Anaítica Instrumental

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Análise Instrumental ( Medidas espectroscópicas)

Equipamento: Espectrofotômetro (mede bandas com largura 1nm)

Princípio de operação:

Fontes de radiaçãoLâmpadas de Tungstênio: cobre os comprimentos de onda entre 200 e 800nm (ultravioleta e visível)Lâmpada de Deutério: cobre os comprimentos de onda até 200 nm

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Células ou Cubetas

Recipiente onde a amostra é colocada. Três tipos:

-Poliestileno ( 340-1000nm)

-Silica (medidas até 200 nm)

-Quartzo (abaixo de 200nm)

Apresentação dos dados

Os dados são apresentados em intensidade de radiação-intensidade de radiação absorvida → ABSORBÂNCIA-Intensidade de radiação transmitida → TRANSMITÂNCIA

Io I

Io = radiação incidenteI = radiação transmitida

atenuação da radiação

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Absorbância (A) = A= εεεε.clOnde εεεε é coeficiente de absorção molar, l o comprimento da cubeta e c concnetração do soluto .

A= εεεε.cl = log Io/ I = -log T

A= εεεε.cl = log Io/ I = -log T Lei de Beer

Lei de Beer. Expressão que relaciona absorbância, expessura da amostra e concentração das espécies que absorvem. Esta estabelece uma relação linear entre absorbância e concentração

Conc. 1ppm, absorbância 0,2Conc. 2ppm, absorbância 0,4

Page 5: Material de Química Anaítica Instrumental

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Escalas de Leituras

Absorbância: 100% A e 0% Transmitância

Transmitância: 100% T e 0% Absorbância

Absorbância vs concentração = função linearTransmitância vs concntração = função logaritmica

Para análise quantitativa preferencialmente a absorbância!!

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Escolha do comprimento de onda

Melhor comprimento de onda através de varredura espectral

Qual o melhor comprimento de onda para se fazer as análises?

⇒ O de maior sensibilidade ou seja maior absorção e que NÃO

tenha SOBREPOSIÇÃO ESPECTRAL de outras espécies que

absorvem.

Absorbância é cumulativa!!!! Atotal = A1λλλλ1 + A2 λλλλ1

Escolhe-se o plateau do pico!!!!

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Determinação de concentração

-Comparação com solução padrão de concentração conhecida (confirmação)- Curva de calibração (linearidade na Lei de Beer, análise quantitativa!!)

Curva de calibração mais usual!!!

Curva de Calibração padrão

-obtida com diferentes concentrações de uma solução padrão (conhecida!!)Gráfico: Absorbância vs concentração (deve-se manter obrigatoriamente a linearidade da Lei de Beer

Curva que passa pela origem

Espectroscopia de Absorção Molecular no Ultravileta - Visível

Determinação de concentração

A

C

Com quais concentrações deve-se construir a curva?

Obrigatoriamente a concentração do analito DEVE cair dentro da faixa de concentração da curva.Ex: analito 1ppt curva: 05-5ppt (ideal)

Escolha do solvente (importante)Solvente é usado para solubilizar, diluir as amostras, portanto ter: -alto grau de pureza;- solvente não deve ter absorção significativa no comprimento da análise

Ex: análise Anilina λ= 250 nm solubilizarClorofórmio = 247 nmTetraclorometano= 257nmDiclorometano= 233nm

Qual ????????

Page 6: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

DESVIOS DA LEI DE BEER (indesejáveis!!!)

Desvios acarretam a não linearidade de A vs concentração (indesejável!!)

Causas dos desvios-Incidência de luz não monocromática;-meio não homogêneo- presença de reações indesejáveis (reações paralelas!!);-Interações químicas do soluto (por exemplo formação de mais de um complexo)-Presença de material estranho, sujo nas cubetas;-Variações de pHs;-Tempo insuficiente para leitura-Estabilidade do complexo (medidas de cor);-Problemas no equipamento de leitura

Determinação de concentração

Como se constatam os desvios da lei de Beer??

- Inclinação da curva de calibração (tanto menor a inclinação da curva MAIOR OS DESVIOS!!!!

Lei de Beer: Somente para soluções diluídas

A= εεεε.cl

Determinação de concentraçãoDeterminação de concentração

reta perfeita

Determinação de concentraçãoDeterminação de concentração

Condições para construção de Curvas de calibração*As condições de trabalho para a elaboração da curva com soluções-padrão devem ser mantidas em relação a solução problema*

�Se a curva for construída com diluição de 1/5 , a solução problema também será diluída 1/5;� Se para construir a curva foi utilizado papel filtro de faixa

azul com período de espera de 15 min e temperatura de 30oC,

submeter a solução problema nas mesmas condições;

�A curva deverá compreender faixas úteis de concentração, ou

seja, valor abaixo daqueles considerados normais, dentro do

normal e acima do normal, do analito

Page 7: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentraçãoDeterminação de concentração

Condições para construção de Curvas de calibração

�A curva deverá ser traçada numa faixa de concentração da

substância que obedeça a Lei de Beer (linearidade!!!)

�De preferência utilizar a faixa do espectro na qual apresenta

maior absorção = maior sensibilidade. Pode-se utilizar uma região espectral que não seja a de maior absorção para eliminar interferentes.� Anotam-se os valores das leituras, e usando-se papel

milimetrado plotar na ordenada absorbância e concentrações na

abscissa.

Determinação de concentraçãoDeterminação de concentração

Lei de Beer (linearidade!!!)

Determinação de concentraçãoDeterminação de concentração

Melhor comprimento de onda, λ

Determinação de concentraçãoDeterminação de concentração

Química Nova 21(2) 1998

Page 8: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentraçãoDETERMINAÇÃO ESPECTRAL SIMULTÂNEA

Espectro obtido em solução ou vapor

Determinação de concentraçãoDETERMINAÇÃO ESPECTRAL SIMULTÂNEA

Determinação da Absorbância para uma amostra de dois componentes (Me N) equações simultâneas

Atotal= AM + AN

Aλ1= (εM) λ1 .b.c + (εN) λ1 .b.cAλ2= (εM) λ2 .b.c + (εN) λ2 .b.c

CM= (εN) λ2 . Aλ1 - (εN) λ1 . Aλ2/ (εM) λ1 . (εN) λ1 - (εN) λ1 . (εM) λ2

Determinação de concentraçãoGrupos Cromóforos

Grupos funcionais que absorvem a radiação na região UV, chamam-se cromóforos. Exemplos: C=C; C=O; NO2 ; NH2

Determinação de concentraçãoAPLICAÇÃO NA ANÁLISE QUANTITATIVA

DDeterminações :

-Compostos aromáticos polinucleares;

- Produtos naturais como esteróides e clorofila;

- corantes e vitaminas;

- estabilizantes e antioxidantes;

-Metais (complexos)

Page 9: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentraçãoAPLICAÇÃO NA ANÁLISE QUANTITATIVA

DDeterminação de antioxidantes-estabilizantes (ionol; Irgnox) em póProcedimento-Consultar o manual de instruções do fabricante para ajuste e clibração-Extração da amostra em pó-Introduzir em um balão de fundo redondo chato de 250 mL 5 g de amostra em pó-Adicionar 50 ml de Clorofórmio e mantê-lo em chapa de aquecimento durante 30 min em refluxo. A seguir esfriar o frasco à temperatura ambiente e filtrar o conteúdo para um balão com papel de filtro faixa azul-Pipetar uma alíquota de 5mL do extrato e transferir para balões volumétricos de 25 mL. Completar com clorofórmio-Obter no UV um espectro de 240nm a 320 nm das soluções das amostras obtidas e usar clorofórmio como referência . Usar duas cubetas de quartzo limpas usando água destilada ou álcool etílico absoluto, limpando sempre com papel absorvente para evitar riscos no vidro. Proceder o espectro típico da amostra

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

-Princípios

-Fundamentos

- Emissão espectral

-Instrumentação

-Interferências

- Manutenção do equipamento

Determinação de concentração

D

FOTOMETRIA DE CHAMA

Princípio

-Isolar em uma fase gasosa os átomos componentes de uma ou mais moléculas observando-se as transições eletrônicasrelativa aos inúmeros rearranjos envolvendo átomos livres e no estado fundamental.

•As medições e espectroquímicas baseiam –se geralmente na escolha e isolamento de uma região do espectro eletromagnético por meio de um sistema óptico adequado→ A região selecionada oriunda dos espectros de emissão é expressa por sinais espectroscópicos LINHAS OU BANDASESPECTRAIS que apresentam energias e frequencias bem distintas

Determinação de concentração

D

FOTOMETRIA DE CHAMA

Fundamentos

A espectrometria de emissão em chama é o mais simples e

comum dos métodos espectrométricos conhecidos.

- Fundamenta-se na medida da intensidade da radiação emitida

pelo átomo do elemento quando a solução é atomizada e chega

à chama de um queimador.

Page 10: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

Emissão EspectralO que acontece por exemplo, ao aspirar uma solução contendo

um sal do elemento no interior de uma chama se a chama for

suficientemente elevada?

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

Um átomo do metal poder ser deslocado para

um nível eletrônico superior e ao retornar para o seu

estado fundamental emite radiações características na

região do visível (teste de chama)

Na0 + Q → Na* (exitação eletrônica)

Na* → Na0 + (emissão) Medida!!!

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

Usando a hipótese de que a temperatura da chama não seja

suficiente elevada. O que acontece com os átomos no

interior da chama?

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

Apenas uma pequena porção dos átomos dos metais se

tornará excitada o restante permanecerá no seu estado

fundamental.

Aqueles átomos excitados voltam ao estado fundamental

emitindo um fóton de energia e podem ser medidos através

de um fotômetro de chama.

Page 11: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

Instrumentação

Um fotômetro de chama é constituído de :

-Reguladores de pressão e medidores de vazão de gases

- Câmara de mistura

-Queimador

-Seletor de radiação

-Fotodetector

-Registrador

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

Instrumentaçãoar ar

soluçãosolução

Câmara demistura

queimador filtro detector

registro

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

ar

solução

Reguladores de Pressão e Medidores de Vazão do Gás

A aspiração da amostra pode variar de 5 a 25 mL de solução por minuto.

A amostra é aspirada e transformada num fino aerosol e misturadas com os gases combustíveis e comburentes em velocidades ctes usando-se reguladores de pressão e vazão de gases.

Algumas amostras podem ser aspiradas diretamente na chama após diluição. Outras precisam ser filtradas.

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

ar

solução

Câmara de Mistura

A amostra em solução deve chagar a chama na forma de névoa, em

condições estáveis e reprodutíveis.

Na câmara de mistura ou nebulização, as gotas maiores da solução

aspirada chocam-se em anteparos sendo drenadas para descarte.

* Somente as gotas menores chegam a chama, UM PERCENTUAL

MUITO PEQUENO DA AMOSTRA CHEGA A CHAMA

Page 12: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

DFOTOMETRIA DE CHAMA

arQueimador

Exigência principal é que uma vez alimentado pelos gases

combustíveis e comburentes com pressão cte, PRODUZA UMA CHAMA

ESTÁVEL, PARA ASSEGURAR RESULTADOS REPRODUTÍVEIS

Determinação de concentração

D

ar

Queimador

A chama é a principal responsável pela excitação dos átomos suas

características oxidantes e redutoras são muito importantes.

A temperatura da chama deve ser capaz de :

-converter os constituintes da amostra para o estado gasoso;

- decompor os constituintes em átomos ou moléculas simples;

- excitar eletronicamente uma fração de átomos e moléculas.

- Chamas oxidantes apresentam temperaturas altas

-Chamas à base de gás manufaturado ou natural, são usadas para

metais alcalinos e alcalinos-terrosos. (energias de excitação baixas)

Determinação de concentração

D

ar

Chama

A chama é a principal responsável pela excitação dos átomos suas

características oxidantes e redutoras são muito importantes.

A temperatura da chama deve ser capaz de :

-converter os constituintes da amostra para o estado gasoso;

- decompor os constituintes em átomos ou moléculas simples;

- excitar eletronicamente uma fração de átomos e moléculas.

- Chamas oxidantes apresentam temperaturas altas

-Chamas à base de gás manufaturado ou natural, são usadas para

metais alcalinos e alcalinos-terrosos. (energias de excitação baixas)

Determinação de concentração

D

ar

Seletor de Radiação

Função: isolar comprimentos de ondas da radiação emitida pela chama.

O feixe de luz é focado sobre um seletor que isola as linhas espectrais.

Instrumentos com filtros (Limitação!!!!)

Somente para Lítio ( Li), Potásio (K), Sódio (Na) e Cálcio (Ca)

motivo INTERFERÊNCIAS ESPECTRAIS, SOBREPOSIÇÃO ESPECTRAL

- Metais alcalinos apresentam um espectro de linhas simples. Para espectro mais complexos emprega-se um monocromador

Page 13: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

Sistema de Detecção e Registrador

Consiste nos meios de detecção (células fotoelétricas,

fototubos)

-Tubos fotomultiplicadores são os mais empregados, maior a

sensibilidade, permitem o uso de fendas menores, melhor

seleção de energia radiante.

- Num fotodetector a energia selecionada é convertida em sinal

elétrico.

A intensidade de radiação é função do número de átomos na chama e o sinal é diretamente proporcional a concentração doelemento emissor. É POSSÍVEL FAZER MEDIDAS QUANTITATIVAS

Determinação de concentração

D

ar

InterferênciasConsideraremos interferência todos os fatores que possam afetar a emissão espectral na chama do analito.

Interferência Espectral

Interferências espectrais são devidas a emissão de bandas

adjacentes quando o analito e o interferente têm comprimento de

onda de emissão muito próximo ou sobreposto.

Sobreposição de linhas: serão lidas em conjunto (erro!!!)

Solução: selecionar linhas de emissão afastadas

Determinação de concentração

D

ar

Interferências

Interferência por auto-absorção

O átomo excitado tem meia vida de aproximadamente 10-8 s pode

colidir com outros átomos de sua própria espécie e transmitir-lhe

toda ou parte da sua energia de excitação. Neste caso parte da

energia radiante é absorvida ocorre uma interferência, diminuição da

intensidade das bandas espectrais.

Determinação de concentração

D

ar

Interferências

Interferência devido a Ionização

A sensibilidade do método está intimamente ligada a temperatura da

chama.

A interferência da ionização ocorre quando parte dos átomos se

ionizam diminuindo a quantidade de átomos no estado fundamental.

M→→→→ M+ + e-

Átomos com baixo potencial de ionização chama muito alta diminui a

sensibilidade

Page 14: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

Interferências

Interferência QuímicaEste tipo diminui a intensidade de emissão devido a formação de compostos pouco voláteis.

São ocasionados por ânions capazes de impedir a excitação dos cátions. Ex: SO4

2-, AlO2-.

Estes ânions se estiverem presentes na solução de cálcio diminuem a emissão espectral do cálcio em 50%.

Determinação de concentração

D

ar

Interferências

Interferência Devido aos Efeitos Físicos da Matriz

Está relacionada com as propriedades físicas da matriz como :

Pressão de vapor, tensão superficial, viscosidade.

Estas propriedades interferem na emissão espectral.

Solução!!! Uso de solução-padrão

Determinação de concentração

D

ar

Análise Quantitativa

Curva de calibração.

Através do gráfico Intensidade de radiação emitida (ordenada) versus concentração abscissa). Linearidade é desejável!!!

Adição de PadrãoSolução contendo o elemento de concentração conhecida

Determinação de concentração

D

ar

Manutenção do Fotômetro de Chama

Após sucessivas medidas, aspirar água destilada até o

instrumento indicar o valor correspondente ao da água.

Para limpar a c6amara de mistura usar uma solução diluída de HCl

com a chama apagada e bastante água.

Antes de desligar o aparelho passar ar a fim de deixá-lo

completamente seco. (evita corrosão).

Sempre verifique a pressão do gás

Page 15: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

ANÁLISE TÉRMICA-TERMOANÁLISE

Análise Térmica ⇒⇒⇒⇒ Poderoso instrumento de investigação e decontrole de qualidade .

•Amplamente empregada como ferramenta de pesquisa e

desenvolvimento no controle de qualidade de materiais.

Determinação “A determinação da qualidade dos produtos desde a matéria –prima até o produto final comercializado é um grande desafio”

A Termoanálise desempenha um importante papel neste contexto. Ferramenta importante!!!!

� Fundamentos da técnica, equipamento e aplicações práticas e reais

Determinação de concentração

D

ar

ANÁLISE TÉRMICA-TERMOANÁLISE

Determinação

Definição

Podemos definir Análise Térmica como um conjunto de técnicas

que envolvem a medição de propriedades físicas das substâncias

ou materiais capazes de sofrer variações em função da

temperatura.

Nas propriedades físicas incluem-se:

�Massa;

�Temperatura;

� entalpia;

�dimensão

Determinação de concentração

D

ar

ANÁLISE TÉRMICA-TERMOANÁLISE

Determinação

Como a Análise Térmica abrange um conjunto de técnicas, o tipo

de instrumentação a ser utilizado dependerá da propriedade

física a ser determinada. A massa? energia?

Principais Técnicas Termoanalíticas

�Análise Termogravimétrica (TGA);� Calorimetria Explorativa Diferencial (DSC);�Análise Térmica Diferencial (DTA);�Análise Termomecânica

Determinação de concentração

D

ar

ANÁLISE TÉRMICA-TERMOANÁLISE

Determinação

Principais Técnicas Termoanalíticas

Análise Termogravimétrica (TGA)

A variação de massa de uma substância é registrada em função da temperatura ou tempo.

Calorimetria Explorativa Diferencial (DSC)A energia necessária para estabelecer um Zero e

diferença entre um material de referência é registrada em função da temperatura ou tempo.

Page 16: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

ANÁLISE TÉRMICA-TERMOANÁLISE

Determinação

Principais Técnicas Termoanalíticas

Análise Térmica Diferencial (DTA)Registra a diferença de temperatura entre a substância e um material de referência inerte em função da

temperatura ou tempo.

Análise TermomecânicaBaseia-se na medida das mudanças dimensionais dos materiais. Comportamento viscoselástico

Massa, energia, temperatura e dimensão

Determinação de concentração

D

ar

ANÁLISE TÉRMICA-TERMOANÁLISE

Determinação

Análise Termogravimétria (TGA)

A termogravimetria possibilita proceder determinações

QUANTITATIVAS utilizando reações térmicas que são

acompanhadas pela variação de massa.

Muito comum técnicas hifenadas TGA-IR; TGA-MS

Determinação de concentração

D

ar

Determinação

Análise Termogravimétria (TGA)

Instrumentação Básica TGA

Numa Balança analítica acoplada a um forno que permite

programar aumento da temperatura de forma linear com o

tempo.

Determinação de concentração

D

ar

Determinação

Análise Termogravimétria (TGA)

Na TGA medimos a variação de massa.

As variações de massa num processo termogravimético podem

ser descritas segundo:

Aumento da massaPode ser decorrente de processos físicos como adsorção ou

químicos de oxidação

•Diminuição de massaAtravés de processos físicos : vaporização, sublimação e desorção.

Através de processos químicos: decomposição, desidratação

Page 17: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

Determinação

Análise Termogravimétria (TGA)

�As condições experimentais que estão submetidos os processos termogravimétricos exigem temperaturas precisas!!! necessário a obtenção de resultados significativos e reprodutíveis.

1- Velocidade de

Fatores que afetam os resultados analíticos1- Velocidade de aquecimento

Quando uma substância é aquecida rapidamente a temperatura de

decomposição será mais elevada do que a submetida com velocidade

de aquecimento menor.

2- Atmosféra no forno

A naturaza da atmosféra ambiente pode ter efeito significativo

sobre o estágio de decomposição. Ex: decomposição do CaCO3

ocorre em temperatura mais elevado ser for usado CO2 ao invés de

N2 . Geralmente em gás inerte é realizada a análise

Determinação de concentração

D

ar

Determinação

Análise Termogravimétria (TGA)

1- Velocidade de

•A termogravimetria utiliza um procedimento de exaustão de gases que se desprendem durante a análise garantindo atmosféra estática durante todo o processo.

Os ambientes mais comumente usados em análise termoravimétrica são: -ar estático (ar do ambiente flui através do forno)- ar dinâmico (passa-sem ar comprimido através do forno)

3- Geometria do cadinho (peça para conter a amostra)Dependendo da forma do cadinho poderá afetar o coeficiente

angular da curva termogravimétrica. Dá-se preferência para

cadinhos de forma achatada.

Determinação de concentração

D

ar

Determinação

Análise Termogravimétria (TGA)

1- Velocidade de

4- Características da amostra

O peso, o tamanho da partícula, o modo de manipulação e preparo da amostra regulam seu comportamento.

Ex: quando se usa um grande volume de amostra no cadinho (panela) isso pode impedir a difusão de gases através da massa do sólido. Conveniente usar pequenasquantidades de amostra.

Determinação de concentração

D

ar

Análise Termogravimétrica (TGA)

1- Velocidade de

Princípio e Fundamento Instrumental TGA

Analisador TGA – equipamento de laboratório controlado por computador. Promove a medição das variações de massa em função da temperatura e tempo.Programado para operar de uma temperatura inicial a uma temperatura final.Pode ser usado com velocidades de aquecimento e resfriamento�análise precisa a curto prazo

Preparo da AmostraAnalisador TGA pode analisar amostras sólidas ou líquidas sob qualquer forma. Filmes, pós, grãos, cristais. Em alguns casos pode-se moer ou cortar (maior superfície de contato, gás-amostra). Amostras grosseiras e maiores podem ser colocadas diretamente na panela para a análise.

Page 18: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

Análise Termogravimétrica (TGA)Princípio e Fundamento Instrumental TGA

Tamanho da Amostra

O tamanho da amostra varia de 1 até 500 mg.

Na maioria dos casos varia entre 2 e 50 mg.

Tamanho da amostra depende do tipo de transição (fase) ou

reação esperada.

Velocidade de Varredura

Velocidade de varredura varia de 0,1 0C/min a 200 0C/min.

Geralmente usa-se experiências com aquecimento 5 0C a 500C/min.

A velocidade de varredura dependerá da experiência e do resultado desejado. Cada caso um caso!!!!

Determinação de concentração

D

ar

Análise Termogravimétrica (TGA)Princípio e Fundamento Instrumental TGA

Atmosféra

Devido a natureza altamente explosiva do hidrogênio evita-se

usá-lo.

A atmosféra na qual a amostra é exposta é cuidadosamente

controlada pela seleção do gás de purga e do controle de fluxo do

sistema.

Os gases mais recomendados para a purga são o oxigênio,

nitrogênio e argônio.

Determinação de concentração

D

ar

Análise Termogravimétrica (TGA)

APLICAÇÕES da TGA

A Análise Termogravimétrica apresenta um amplo espectro de aplicabilidade além de ser muito útil em processos de controle de qualidade.

-Determinação da pureza e estabilidade térmica padrões;

- Investigação das temperaturas corretas de secagem;

-Determinação da composição de misturas complexas;

-Análise composicional de sais inorgânicos;

-Perda de secagem em indústrias farmacêuticas;

*Acompanhamento da estabilidade térmica de produtos diversos;

*Análise polimérica

Determinação de concentração

D

ar

APLICAÇÕES da TGA

Page 19: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

APLICAÇÕES da TGA Determinação de concentração

D

ar

Determinação de concentração

D

ar

Determinação de concentração

D

ar

Curva de TGA (Termograma)

Atenção!!!!!Análise Térmica, TGA: técnica destrutiva da amostra!!!!!

Page 20: Material de Química Anaítica Instrumental

Determinação de concentração

D

ar

Curva de TGA

2500C2650C

Aditivo retardou a oxidação

Determinação de concentração

D

ar

Equipamento analisador TGA-IR