UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO ... · instrumentação e experimentação assim...

WWW.CONTEUDOJURIDICO.COM.BR

Disponível em: http://www.conteudojuridico.com.br/?artigos&ver=2.29762 Página 0

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO

CURSO DE AGRONOMIA

TIAGO AGRIZZI ISABELLA OLIVEIRA DO NASCIMENTO

CECÍLIA FERRAZ

RESUMO CIENTÍFICO DOS ARTIGOS E

ATIVIDADES CURRICULARES

SÂO MATEUS 2009

http://www.conteudojuridico.com.br/?artigos&ver=2.29762�



TIAGO AGRIZZI ISABELLA OLIVEIRA DO NASCIMENTO

CECÍLIA FERRAZ

RESUMO CIENTÍFICO DOS ARTIGOS E

ATIVIDADES CURRICULARES

SÂO MATEUS 2009

Resumo científico e atividades curriculares apresentado á disciplina de Química Instrumental, como requisito para avaliação sob a supervisão do Professor M.Sc. Johnson Pontes de Moura.




Súmario: 1.0 Considerações inicias......................................................................03

2.0 Resumos científicos.........................................................................04

2.1 Análises toxicológicas......................................................................04

2.1.1 Toxicologia ocupacional................................................................04

2.1.2 Toxicologia clinica.........................................................................04

2.1.3 Toxicologia forense.......................................................................04

2.1.4 O monitoramento terapêutico de fármaco.....................................05

2.2 Analise térmica..................................................................................07

2.2.1 Termogavimetria (TG)....................................................................07

2.2.2 Analise térmica diferencial (DTA)...................................................09

2.2.3 Calorimetria exploratória diferencial (DSC)....................................10

3.0 Espectrometria molecular no infravermelho e de ressonância magnética

nuclear.....................................................................................................10

3.1 Espectrometria molecular no infravermelho......................................10

3.2 Espectrometria de ressonância magnética nuclear...........................12

4.0 Métodos espectroscópicos, fluorescência e espectrometria de emissão

atômica.....................................................................................................14

4.1 Espectroscopia...................................................................................14

4.2 Fluorescência.....................................................................................15

5.0 Resíduos de agrotóxicos em lodo de tratamento de água.................20

6.0 Calorimetria experimental exploratória (DCS)....................................20

7.0 Caracterização Térmica e Mecânica de Compósitos de

Poliuretano com Fibras de Curauá...........................................................21

8.0 Considerações finais..........................................................................24




1.0 Considerações iniciais: Breves discussões de diversos assuntos serão abordadas no trabalho entre

elas podemos citar a analise toxicológica e suas subdivisões toxicologia

ocupacional, clinica e forense incluindo os métodos analíticos desenvolvidos

em cada tipo de analise, descrevendo suas vantagens e desvantagens e

aplicações. A análise térmica é discutida quanto aos tipos, suas aplicações,

instrumentação e experimentação assim como Espectrometria molecular no

infravermelho, espectros dispersivos, espectrometria de ressonância magnética

nuclear, espectrometria de emissão atômica, fluorescência e fosforescência,

plasma , calorimetria experimental exploratória. A Caracterização Térmica e

Mecânica de Compósitos de Poliuretano com Fibras de Curauá e abordado

quanto as vantagens do uso dessa fibra, e sua comparação a materiais

sintéticos revelando suas vantagens em relação a esses.




2.0 Resumos científicos: 2.1 Análises toxicológicas: Para realização de uma analise toxicológica, e necessária primeiramente a

preparação do material (substância a ser analisada). Por meio das

propriedades físico-químicas e feitas a extração em fase líquida ou sólida. A

extração em fase líquida é ainda a mais comum e mais barata, usa-se um

solvente para extrair o analito de uma amostra biológica, e quanto maior a

polaridade do solvente maior será a quantidade de compostos desejados ou

não retirados da amostra. Um exemplo de extração líquida é a precipitação de

proteínas utilizadas para remover proteínas, associada com a cromatografia

líquida de alta eficiência. A extração de fase sólida envolve o uso de uma

matriz sólida em que sais, solventes e Ph podem alterar a separação. A

extração em fase sólida usando Colunas de troca iônica é uma forma de

separação na qual grupos funcionais carregados na resina interagem com

grupos carregados na substância a ser analisada. As etapas fundamentais da

extração de fase sólida são: condução, acúmulo, lavagem e eluição.

Os métodos analíticos utilizados em toxicologia são: Espectrofotometria

molecular( UV- visível), Espectrofotometria atômica, Eletrodos de íon- seletivos:

Imunoensaios, Cromatografia liquida de alta eficiência, Cromatografia gasosa e

Espectrometria de massas.

2.1.1 Toxicologia ocupacional:

Monitoramento biológico:

Consiste na determinação de biomarcadores de exposição e biomarcadores de

efeitos, nos indivíduos expostos (tecidos, secreções, ar expirado, metabólitos)

aos agentes presentes no ambiente de trabalho, para avaliar a exposição e o

risco a saúde comparando com referências apropriadas.

2.1.2 Toxicologia clinica:

Testes básicos recomendados pela National Academy of Biochemistry para

departamentos de emergências quantitativos e qualitativos.

2.1.3 Toxicologia forense:

Aplicação dos conhecimentos toxicológicos para finalidades legais,

desempenha papeis como auxiliar na reconstrução dos eventos relacionados




ao caso, auxiliar na determinação e na causa da morte e estabelecer se

mudanças de comportamento induzidas por drogas ocorreram.

A analise toxicológica sistemática é a busca químico-analítica lógica por uma

substância de interesse toxicológico cuja presença não é suspeitada e cuja

identidade é desconhecida (de ZEEUW et al.,1992). Pode ser idealmente em

que todas as substâncias toxicologicamente relevantes devem ser isoladas,

detectadas e identificadas, a despeito de sua estrutura e/ou polaridade. A

analise taxológica sistemática dividi-se em três etapas isolamento e

concentração, diferenciação-detecção e identificação.

Para a análise clinica são utilizados sangue, cabelo, fluido oral e saliva, após a

morte em caso de realização de necropsia são coletados para análise além do

elementos acima citados outros como fígado, humor vítreo e conteúdo gástrico.

No pós morte a coleta do sangue e feito na região femoral, podendo apresentar

concentrações alteradas de substâncias que o compõe. O humor vítreo auxilia

na interpretação da concentração de etanol no sangue, que é produzido após a

morte por fermentação, dependendo da temperatura ambiente, tempo e

presença de bactérias apropriadas. A urina e um bom fluido e sua coleta é

utilizada para analisar a presença de drogas com anfetaminas.O fígado é

usado para a análise em conjunto com o sangue. O conteúdo gástrico e

coletado para determinar quantidades residuais de fármacos e venenos.

Após a morte vários fenômenos ocorrem que podem alterar a concentração de

toxicantes entre eles podemos citar estabilidade, metabolismo e redistribuição.

2.1.4 O monitoramento terapêutico de fármaco:

O MTF é realizado quando?

Durante terapias de longa duração, mudanças no estado de saúde do paciente,

existência de toxicidade relacionada à dose, resposta terapêutica inadequada,

suspeita de falta de aderência, suspeita de sobredose, mudanças na

formulação do medicamento, suspeita de interação entre fármacos. Os

principais fármacos monitorados são: anticonvulsivantes, antimicrobianos,

antidepressivos, antiretrovirais e imunossupressores.

Cromatografia em camada delgada:

• Vantagens:

– Velocidade, facilidade e baixo custo.

– Flexibilidade na escola de fase móvel e estacionária.




– Detecção por parâmetros de retenção e por diferentes reações de cor.

• Desvantagens:

– Pequena reprodutibilidade do parâmetro de detecção usual.

– Necessidade de grande número de substância de referência.

– Baixa sensibilidade.

• Aplicação:

– Uso de múltiplos sistemas e parâmetro de retenção corrigido.

Cromatografia líquida de alta eficiência:

• Vantagens:

– Estabilidade das medidas de UV.

– Elevada sensibilidade com detectores FL e EC.

– Flexibilidade.

– Sistemas tridimensionais.

– Menor preparação de amostra.

– Compostos usuais da matriz apresentam pequena absortividade no UV.

– Permite sistemas online.

• Desvantagens

– Alguma substâncias não absorvem radiação UV.

– Custo dos solventes e colunas.

– Resolução cromatográfica menor que GC capilar.

Espectrometria de massas:

• Fornece os dados espectroscópicos mais úteis.

• Usada de várias formas

– Impacto de elétrons.

– Ionização química – positiva ou negativa.

– Electrospray e ionização química em pressão atmosférica (LC-MS)

• Tipos de EM

– Alta resolução

– Baixa resolução quadrupolo

– Ion trap

• Acoplamento a CG, CLAE e EC.

Métodos de determinação estrutural de metabólitos secundários: Para realizar

esse procedimento é necessário verificar a pureza, o ponto de fusão, umidade

e solubilidade do material analisado. Técnicas para realizar a determinação




estrutural pode ser ,espectro de absorção no UV, espectro de infravermelho,

espectroscopia de RMN, espectros de ressonância e espectro de massa.

2.2 ANÁLISE TÉRMICA:

A definição aceita para análise térmica foi originalmente proposta pelo Comitê

de Nomenclatura da Confederação Internacional de Análises Térmicas. Análise

Térmica é um termo que abrange um grupo de técnicas nas quais uma

propriedade física ou química de uma substância, ou de seus produtos de

reação, é monitorada em função do tempo ou temperatura, enquanto a

temperatura da amostra, sob uma atmosfera específica, é submetida a uma

programação controlada. São conhecidas mais de uma dúzia de métodos

térmicos, os quais diferem nas propriedades medidas e nos programas de

temperatura. Esses métodos encontram ampla aplicação tanto em controle de

qualidade como em pesquisa de produtos industriais, como polímeros,

produtos farmacêuticos, argilas e minerais, metais e ligas. Esses métodos

incluem termogravimetria, análise térmica diferencial e calorimetria exploratória

diferencial.

2.2.1 Termogavimetria (TG):

Definição:

Em uma análise termogravimétrica, a massa de uma amostra em uma

atmosfera controlada é registrada continuamente como uma função da

temperatura ou do tempo à medida que a temperatura da amostra aumenta .

Um gráfico da massa ou do percentual da massa em função do tempo é

chamado termograma ou curva de decomposição térmica.

Aplicações:

Os métodos termogravimétricos estão limitados a reações de decomposição e

de oxidação e a processos físicos como vaporização, sublimação.

Talvez a mais importante das aplicações de métodos termogravimétricos esteja

no estudo de polímeros. Os termogramas fornecem informação sobre

mecanismos de decomposição para diferentes tipos de polímeros.

Dentre as inúmeras aplicações existentes da termogravimetria destacam-se:

• Corrosão de materiais em várias atmosferas;

• Curva s de a ds orção e de s a ds orção;




• De s e nvolvime nto de proce s s os gra vimé tricos a na líticos ;

• De compos ição té rmica ou pirólis e de ma te ria is orgânicos , inorgânicos

e

biológico;

• De s tila ção e e va pora ção de líquidos ;

• De te rmina ç ão da umida de , vola tilida de , e composição de cinzas;

• Es tudo da ciné tica da s re a çõe s e nvolve ndo e s pécie s volá te is ;

• Ide ntifica ção de políme ros novos , conhe cidos e inte rme diá rios ;

• Re a çõe s no e s ta do s ólido que libe ra m produtos volá te is ;

Instrumentação:

Os instrumentos comerciais modernos para termogravimetria consistem de: (1)

uma balança analítica sensível, (2) um forno, (3) um sistema de gás de purga

de modo a fornecer uma atmosfera inerte (ou, em certos casos reativa), e (4)

um microcomputador/microprocessador para controle do instrumento e para

aquisição e apresentação de dados.

A balança:

Estão disponíveis comercialmente muitos projetos diferentes de termobalanças

que são capazes de fornecer informação quantitativa sobre amostras com

massa entre 1mg e 100g.

O forno:

A faixa de temperatura para a maioria dos fornos usados em termogravimetria

compreende desde a temperatura ambiente até 1500ºC. A velocidade de

aquecimento e de resfriamento do forno pode ser selecionada de um valor um

pouco maior de que zero até valores altos como 200ºC/min. É necessário

proporcionar isolamento e resfriamento do exterior do forno para evitar

transferência de calor para a balança. Nitrogênio ou Argônio são comumente

usados para purgar o forno e prevenir a oxidação da amostra.

CONTROLE INSTRUMENTAL / TRATAMENTO DE DADOS:

A temperatura registrada em termograma é idealmente a temperatura real da

amostra. Em principio, essa temperatura pode ser obtida através da imersão de

um pequeno termopar diretamente na amostra. Entretanto, tal procedimento

raramente é seguido, porque existe a possibilidade de ocorrer decomposição

catalítica das amostras, contaminação potencial das amostras e erros na




massa resultante das pontas do termopar. Como conseqüência desses

problemas, as temperaturas registradas geralmente são medidas com um

pequeno termopar localizado tão perto quanto possível do recipiente para

amostra. As temperaturas registradas então estão acima ou abaixo da

temperatura real da amostra.

Termopar:

O termopar é um dispositivo constituído de dois condutores elétricos tendo

duas junções, uma em ponto cuja temperatura deve ser medida, e outra a uma

temperatura conhecida. A temperatura entre as duas junções é determinada

pelas características do material e o potencial elétrico estabelecido. O termopar

pode estar próximo a amostra na própria amostra ou no forno.

Cadinhos:

O tipo de cadinho utilizado depende da temperatura máxima de exposição, da

natureza química da amostra, da sua quantidade e reatividade. Em função das

características da análise e da amostra a analisar, o material utilizado para

confeccionar o cadinho pode ser de: platina, alumina, quartzo ou vidro.

2.2.2 ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL (DTA):

Definição:

É a técnica na qual a diferença de temperatura entre uma substância e um

material de referência é medida em função da temperatura enquanto a

substância e o material de referência são submetidos a uma programação

controlada de temperatura.

O uso principal da DTA é detectar a temperatura inicial dos processos térmicos

e qualitativamente caracterizá-los como endotérmico e exotérmico, reversível

ou irreversível, transição de primeira ordem ou de segunda ordem. Este tipo de

informação, bem como sua dependência em relação a uma atmosfera

especifica, faz este método particularmente valioso na determinação de

diagramas de fase.

Aplicações:

A analise térmica diferencial encontra ampla aplicação na determinação do

comportamento e na composição de produtos manufaturados e também de

ocorrência natural. A analise térmica diferencial é uma ferramenta poderosa e

amplamente usada no estudo e na caracterização de polímeros.

Dentre as inúmeras aplicações existentes da termogravimetria destacam-se:




• Ca pa cida de ca lorífica ;

• Dia gra ma s de fa s e ;

• Enta lpia da s tra ns iç õe s ;

• Es ta bilida de té rmica e oxida tiva ;

• Inte rva lo de fus ão;

• Tra ns iç ão vítre a ;

• Ta xa s de cris ta liza ç ão e re a ç õe s

Cadinhos de DTA:

O cadinho utilizado na DTA é geralmente produzido de alumina sendo

encaixado em uma haste bifurcada, separando assim o cadinho que contém a

referência do cadinho da amostra, segundo figura abaixo. Um pequeno disco e

colocado sobre o cadinho evitando a projeção de líquidos. Os termopares são

colocados logo abaixo de cada cadinho, através dos orifícios.

2.2.3 CALORIMETRIA EXPLORATÓRIA DIFERENCIAL (DSC):

Definição:

A calorimetria exploratória diferencial é uma técnica térmica nas quais as

diferenças no fluxo de calor na substancia de referencia são medidas como

uma função da temperatura da amostra enquanto as duas estão submetidas a

um programa de temperatura controlada. A calorimetria exploratória diferencial

tem se tornado o mais usado de todos os métodos térmicos.

Instrumentação:

Dois tipos de métodos são empregados para se obter os dados de calorimetria

exploratória diferencial. No DSC de compensação de potencias amostra e o

material referência são aquecidos por aquecedores separados, de forma que

suas temperaturas sejam mantidas iguais enquanto as temperaturas são

aumentadas (ou diminuídas) linearmente. No DSC de fluxo de calor, a

diferença no fluxo de calor sobre a amostra e a referencia é medida conforme a

temperatura é aumentada (ou diminuída) linearmente.

Cadinho de DSC:

Os cadinhos utilizados em DSC são produzidos por materiais altamente

condutores de calor.




3.0 ESPECTOMETRIA MOLECULAR NO INFRAVERMELHO E DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR : 3.1 Espectrometria molecular no infravermelho: A espectrometria molecular no infravermelho é uma técnica de identificação de

compostos orgânicos e inorgânicos puros. Os espectros de infravermelhos

exibem bandas de absorção, bem próximas umas das outras, resultantes das

transições entre os níveis de energia quântica vibracionais. Estas variações

nos níveis rotacionais podem gerar uma série de picos para cada estado

rotacional, porém se a amostra for sólida ou líquida a rotação é restringida, e o

efeito dessas pequenas energias não é detectado pelo aparelho. O número de

forma que a molécula pode vibrar está relacionada com o número de átomos e

o número de ligações. A radiação no infravermelho faz com que os grupos

atômicos dos compostos vibrem com uma alta amplitude ao redor das ligações

covalentes que os formam. O equipamento funciona com a passagem de um

feixe de radiação no infravermelho através de analito e compara-se a radiação

transmitida através da amostra com aquela transmitida sem a amostra;

quaisquer freqüências absorvida pelo analito será registrada em um gráfico que

mostra a absorbância versus a freqüência de onda.

A localização de uma banda de absorção pode ser especificada em unidade de

comprimento de onda (λ) medida em micrometro (µm).

n = 10.000 (com λ em µm)

λ

Tipos de espectrometria no infravermelho:

Existem três tipos básicos de espectrometria no infravermelho: espectrômetros

dispersivos, espectrômetros com transformada de Fourier e fotômetros de filtro.

Sendo os dois primeiros mais empregados na identificação qualitativa em

quanto o ultimo é utilizado para obter informações quantitativas.

Espectros Dispersivos:

Os espectros dispersivos no infravermelho são similares ao de feixe duplo

quando se compara o tempo gasto pelo equipamento. O que difere este

espectro é a localização do comportamento da célula a respeito ao




monocromador. A radiação infravermelha, não é suficientemente energética

para produzir o fenômeno de fotodecomposição; portanto a célula pode ficar

entre o monocromador e a fonte. As fontes de infravermelho são sólidos

aquecidos ao invés de lâmpadas de deutério ou tungstênio, as ranhuras das

redes de infravermelho são mais espaçadas do que requeridas para as

radiações de ultravioleta e visível e os detectores de infravermelho respondem

com calor em vez de fóton.

Espectrômetro com transformada de Fourier:

Os espectrômetros com transformada de Fourier não oferecem vantagens de

alta sensibilidade como, por exemplo, a velocidade e a aquisição de dados

como os outros espectrômetros. O instrumento com transformada de Fourier

não possuem nenhum elemento de dispersão e todos os comprimentos de

onda (λ) são detectados concomitantemente empregando-se um interferômetro

de Michelson. Os espectrômetros com transformada de Fourier utilizam um

dispositivo denominado interferômetro de Michelson, o qual foi desenvolvido

por Michelson com a finalidade de obter medidas precisa do comprimento de

onda da radiação eletromagnética, alem de fazer medidas de distancia com

exatidão.

3.2 Espectrometria de ressonância magnética nuclear:

A espectrometria de ressonância magnética nuclear mede a absorção de

radiação eletromagnética na região de radiofreqüência entre 4 e750 MHz, o

que corresponde aproximadamente, a 75 e 0,4m. O espectrômetro de

ressonância magnética permite os químicos meçam a energia absorvida pelos

núcleos do 1H, do 13C e do 19F e pelos núcleos de outros elementos. Esses

equipamentos usam ímãs e irradiam uma amostra com radiação

eletromagnética na região da freqüência de rádio. No coso de destes núcleos,

existem dois estados de spin, correspondente a I= 1/2 e I= -1/2.

Após a absorção de energia, as populações de spin não estão em equilíbrio

térmico; porém se a radiação for suficiente para que as populações dos dois

estados forem iguais não há mais absorção e dizemos que o sistema está

saturado. Nestas condições não há mais sinal de absorção de ressonância

magnética nuclear, só poderá haver absorção caso um dos núcleos volte ao

estado de menor energia. Existem dois processos de relaxação: spin-rede e

spin-spin. No primeiro a relaxação caracteriza-se por um tempo T1 em que os




núcleos estão no estado de alta energia e perdem energia para o meio. No

segundo caracteriza-se um tempo T2, onde não há mudança ma população

relativa dos dois estados de energia. O núcleo do estado mais alto doa energia

para o núcleo do estado mais baixo.

Deslocamento químico:

O deslocamento químico é a diferença em ppm entre o sinal da amostra e o da

referencia, e seu símbolo é δ definido como:

δ = טamostra – טreferencia x 106

referenciaט

O sinal positivo de δ corresponde a um deslocamento para a freqüência mais

alta.

Tipos de espectrômetros de ressonância magnética:

Existe dos tipos de espectrômetros de ressonância magnética: os

espectrômetros de onda continua e os com transformada de Fourier.

O espectro de ressonância magnética nuclear continua utiliza três tipos de

imãs:

Permanentes;

Eletroímãs;

Supercondutores.

Espectrômetro de ressonância magnética de transformada de Fourier:

Utilizam ímãs supercondutores que têm uma força do campo magnético muito

maior do que o aparelho de onda continua. Empregam-se também

computadores que permitem uma média de sinal seguida por um calculo

matemático conhecido como transformada de Fourier. Na pratica, um

instrumento com transformada de Fourier acumula um número de contagem de

dados e a média deles de modo a eliminar o ruído eletrônico aleatório,

melhorando, assim os sinais de ressonância magnéticas nucleares reais.

Preparação da amostra:

A amostra liquida podem ser puras ou soluções. Os líquidos puros e viscosos

têm sinais largos. Os sólidos devem ser dissolvidos em um solvente. Os

usados em ressonância magnética nuclear não devem conter átomos de

hidrogênio, logo estes são chamados de solventes deuterados. Estes são

geralmente encontrados com grau de pureza isotópica de 98%. O solvente

pode afetar o espectro do soluto. Existem dois fatores que dependem da




concentração que são a formações das ligações de hidrogênio e a troca de

prótons. A concentração da amostra deve ser suficiente para dar uma relação

sinal/ruído adequada. As concentrações comuns estão entre 1 e 10% p/v e

volume da amostra na ordem de 0,5ml.

4.0 Métodos espectroscópicos, fluorescência e espectrometria de emissão atômica: 4.1 Espectroscopia:

Termo geral para a ciência que estuda a interação dos diferentes tipos de

radiação com a matéria. A espectrometria e os métodos espectrométricos se

referem às medidas das intensidades da radiação usando transdutores

fotoelétricos ou outros tipos de dispositivos eletrônicos.

Propriedades gerais da radiação eletromagnética:

Propriedade ondulatória da radiação eletromagnética

Parâmetros de onda

v = λ.f , onde, designamos: v = velocidade da onda

λ = comprimento de onda

f = freqüência

e, também temos que: T = período

T = 1/f

f = 1/T

O ar não difere significativamente da velocidade do feixe de radiação no ar (

cerca de 0,03% menor), então consideraremos c como a velocidade da luz no

vácuo/ar e sendo de 3 x 108 m/s. Como o meio modifica a velocidade. A

radiação é diminuída pela interação entre o campo eletromagnético da radiação

e os elétrons ligados na matéria, como a freqüência é constante, o

comprimento de onda decresce quando a radiação passa do vácuo para outro

meio.

Descrição matemática de uma onda:

Considerando o tempo como variável, as ondas senoidais podem ser

calculadas matematicamente pela fórmula:

y = A sem (ωt + Ф), onde: y = campo elétrico A = amplitude

ω = velocidade angular

Ф = ângulo de fase




Como ω = 2πf = 2π/T , teremos que:

y = A sen(2πft + Ф)

Princípios espectroscópicos das técnicas analíticas:

A espectroscopia pode ser dividida em atômica e molecular, ambas fazendo a

utilização de ondas eletromagnéticas para analisar a quantidade de uma certa

substância em uma amostra. Os instrumentos espectroscópicos comuns têm

cinco componentes, incluindo :

(1) uma fonte estável de energia radiante;

(2) um recipiente transparente para conter a amostra;

(3) um dispositivo que isole uma região restrita to espectro para a medida

(4) um detector de radiação, que converta a energia radiante para um sinal útil;

(5) um processador e um dispositivo de saída, que apresenta o sinal

transduzido em uma escala de medida, em um monitor tipo uma tela de um

osciloscópio, em um medidor digital ou em um registrador gráfico.

4.2 Fluorescência:

Definição:

Ocorre quando os elétrons são excitados, relaxam e voltam à sua órbita inicial,

liberando o seu excesso de energia na forma de fótons. Quando esta relaxação

ocorre em tempos inferiores a 10-5 segundos, chama-se fluorescência.

A espectrometria de fluorescência surgiu uma década após o surgimento da

espectrometria de absorção atômica e, não trazendo nenhuma vantagem a

mais que a espectrometria de absorção, sendo menos viável e mais complexo

que o primeiro acabou não sendo comercializado.

Teoria da fluorescência e da luminescência:

Ocorre em sistemas químicos gasosos, líquidos ou sólidos simples e

compostos. Ex.: Excitação dos elétrons 3s do vapor de sódio até o estado 3p

por absorção de radiação de comprimento de ondas.

Estados excitados que produzem fluorescência:

Geralmente quando uma amostra é excitada por radiação, modifica-se o

emparelhamento dos elétrons e, durante o relaxamento liberam energia, seja

ela na forma de calor ou de fóton.

Spin eletrônico:

O princípio de exclusão de Pauli diz que quaisquer dois elétrons em um átomo

não podem ter os mesmos valores dos quatro números quânticos, ou seja,




exige que não mais de dois elétrons possam ocupar um orbital e os dois devem

ter spin opostos.

Estados excitados singlete/triplete:

Quando todos os spins eletrônicos estão emparelhados se tem um estado

singlete e nenhuma separação de níveis de energia ocorre quando a molécula

é exposta a um campo magnético. O estado fundamental para um radical livre

é um estado dublete, pois o elétron isolado pode ter duas orientações em um

campo magnético, o que dá energias diferentes ao sistema.

Quando um eletron de um par em uma molécula é excitado a um nível mais

alto de energia, forma-se um estado singlete ou um triplete. No estado excitado

singlete, o spin do elétron promovido ainda está emparelhado com o elétron no

stado fundamental, no estado triplete, os spins dos dois elétrons ficam

desemparelhados e são de forma, paralelos.

Velocidade de absorção e emissão:

A velocidade com a qual um fóton é absorvido requer cerca de 10-14 a 10-15 s.

A emissão de fluorescência, no entanto, ocorre a uma velocidade

significamente menor.

Variáveis que afetam a fluorescência e a fosforescência:

A estrutura molecular, assim como o ambiente químico influencia a ocorrência

ou não da luminescência de uma molécula; Esses fatores também determinam

a intensidade da emissão quando esta ocorre.

• Rendimento quântico: é a razão do número de moléculas que

luminescem pelo número total de moléculas excitadas.

• Tipos de transições na fluorescência: é importante observar que a

fluorescência dificilmente resulta da absorção de radiação ultravioleta

de comprimento de onda menores que 250 nm.

• Estrutura: a fluorescência mais útil e mais intensa é encontrada em

compostos contendo grupos funcionais aromáticos com níveis de

transição de baixa energia.

• Rigidez estrutural: a fluorescência é favorecida em moléculas que

possuem estruturas rígidas.

• Efeitos do solvente e da temperatura: a eficiência quântica de

fluorescência, na maioria das moléculas, decresce com o aumento na




temperatura, porque um aumento na freqüência das colisões em

temperaturas elevadas aumenta a probabilidade de desativação por

conversão externa.um decréscimo na viscosidade do solvente também

aumenta a facilidade de conversão externa e leva ao mesmo resultado.

• pH: a fluorescência de um composto aromático com substituintes ácidos

ou básicos no anel é normalmente dependente do pH.

• Oxigênio dissolvido: a presença de oxigênio dissolvido frequentemente

reduz a intensidade de fluorescência de uma solução.

Instrumentação:

. Fonte:

A fonte mais ideal para uma espectroscopia de fluorescência atômica seria o

laser, porém seu custo elevado desencoraja a sua ampla aplicação a métodos

rotineiros. Suas fontes mais usadas talvez tenham sido as lâmpadas de

descarga sem eletrodos.

Espectrometria de Emissão Atômica:

Técnica de química analítica que se baseia na emissão de radiação

eletromagnética das regiões visível e ultravioleta do espectro eletromagnético

por átomos ionizados excitados (José Krug). Atualmente, as fontes de plasma

têm tornado o método mais importante e largamente utilizado para a

espectroscopia de emissão atômica. Sendo a fonte de plasma indutivamente

acoplado a mais importante fonte de plasma de corrente contínua ou fonte de

plasma induzida por microondas. (Skoog, et al,2002) As fontes de chamas são

menos satisfatórias porque as condições ótimas de excitação variam muito de

elemento para elemento, pois são necessárias temperaturas muito altas para

excitação de alguns elementos e baixas para outros, no entanto gera

intensidades ótimas de linhas variação de elemento para elemento (Skoog, et

al, 2002).

Plasma indutivamente acoplado (ICP):

Uma fonte típica de plasma indutivamente acoplado é a tocha. Esta consiste de

três tubos de quartzo concêntricos através dos quais passam fluxos de gás

argônio. Dependendo do projeto da tocha, a velocidade total de consumo de

argônio se difere. (Skoog, et al, 2002).




Principais compartimentos de um espectrômetro de emissão óptica com

plasma acoplado indutivamente:

• Gerador de radio - freqüência – plasma: transferência de energia para

atomização, ionização e excitação.

• Sistema de introdução de amostras: produção e transporte de aerossol

ou vapor.

• Sistema óptico e detecção: transferência de radiação, resolução

espectral e conversão de sinal radiante em sinal elétrico.

• Secção anular externa (15 – 2nm) o gás é introduzido formando o

chamado vórtice Reed que serve como isolante térmico e para

centralização do plasma. (Vazão do gás 10 a 20 l/min)

• Secção anular intermediária, por onde entra o gás auxiliar que é

responsável pela estabilização do plasma. (Vazão do gás 0,5 a 3 l/min)

• Secção anular interna, por onde entra a amostra, geralmente na forma

de aerossol líquido/gás, formado pela nebulização pneumática com

argônio. (Vazãodo gás 0,5 a 1 l/min)

Emissão de energia:

Faz uso de uma fonte de excitação de plasma de argônio à alta temperatura

(7.000 - 10.000 K) para produzir, em uma amostra introduzida sob forma de

neblina no centro do plasma, átomos excitados que emitem radiação em

comprimentos de onda na faixa de 125 a 950nm, característicos dos elementos

nela presentes.

. Utilizado para introdução da amostra e não para atomização da amostra.

Fazendo uma vaporização para que ocorra o aparecimento da “neblina”.

A natureza de um plasma:

O plasma é um gás ionizado, que é formado por íons positivamente carregados

e elétrons (Irving Langmuir introduziu a palavra plasma em 1928 para

descrever um gás ionizado). Portanto, é uma mistura gasosa condutora de

eletricidade.

Experimento:

A – Objetivo:




Estabelecer critérios para determinação do teor de sílica em amostras de

madeira, polpa, papel, lodo, água, sulfato de alumínio, sulfato de sódio, soda

cáustica, amido, alvejante ótico, efluente líquido e licores.

B. Âmbito:

Laboratório de Apoio Analítico

C. Documentos de Referência:

PO.10.0008 - Equipamento de Inspeção, Medição e Ensaio

PR.10.00173 - Instrução de Operação do Espectrofotômetro Spectronic 1201

PR.10.00347 - Método de Determinação de Sílica.

Standard Methods

D. Procedimentos:

D.1 Equipamentos utilizados:

- proveta graduada de 50 ml; (Vasilhame para medir quantidade de água)

- erlenmeyer plástico de 250 ml; (Vasilhame para reagir os produtos)

- espectrofotômetro Spectronic 1201; Analizador

- pipeta graduada de 2 ml; (Para medir a quantidade de reagente a ser usada)

- cubetas de 10 mm de caminho ótico. (Utilizada para fazer leitura no

analizador)

D.2 Reagentes :

- ácido clorídrico 1:1;

- solução de Hepta Molibdato de Amônio a 10%;

- solução de Ácido Oxálico a10%;

- solução de Meta Pirosulfito;

- água deionizada.

D.3 Execução da análise:

Pipetar 50 ml da amostra preparada (se necessário, tomar uma alíquota menor

e diluir para 50 ml) e transferir para o erlenmeyer.

Adicionar, em rápida sucessão , 1 ml de HCl 1:1 e 2 ml de HepitaMolibdato de

Amônio 10%.

Agitar fortemente várias vezes.

Deixar em repouso por 07 minutos.

Adicionar 1,5 ml de Ácido Oxálico.

Homogeneizar e deixar em repouso por 05 minutos.

Adicionar 2 ml de Meta Pirosulfito.




Homogeneizar e deixar em repouso por 15 minutos.

Fazer simultaneamente, prova em branco utilizando água deionizada ( obtida

no nanopure) e adicionar todos os reagentes que foram adicionados à amostra.

Fazer leitura com comprimento de onda em 760 nm.

D.4. Cálculo:

Calcular o teor de sílica, em mg/l, utilizando a absorbância lida e a curva

padrão feita para o espectrofotômetro Spectronic 1201.

(Para realização do cálculo é necessário pegar resultado da leitura do

analisador e colocar na formula para saber o valor da Sílica).

5.0 Resíduos de agrotóxicos em lodo de estação de tratamento de água: O quadro evolutivo da agricultura brasileira resulta em benefícios à população

exigindo crescentes avanços tecnológicos no setor. Constantemente, novos

agrotóxicos são introduzidos estimulando estudos científicos com a finalidade

de determinar e avaliar os impactos na população e no meio ambiente. No

presente trabalho, a matriz avaliada foi o lodo gerado no processo de

tratamento de água para consumo humano, coletado na região do Vale do

Ribeira, SP. A técnica empregada foi a cromatografia líquida de fase reversa

acoplada à espectrometria de massas triploquadrupolar em tandem com

ionização por electrospray. Os compostos foram extraídos previamente da

matriz. O desenvolvimento da metodologia exigiu tratamento dos dados para

que esses pudessem ser utilizados e transformados em informações

confiáveis. Os processos envolvidos foram avaliados usando o conceito da

validação de ensaios químicos. Os indicadores avaliados foram seletividade,

linearidade, intervalo de trabalho, sensibilidade, exatidão, precisão, limite de

detecção, limite de quantificação e robustez. Esses indicadores produziram

valores quantitativos e qualitativos que foram estatisticamente evidenciados de

forma objetiva. A metodologia desenvolvida e validade é simples. Como

resultado, mesmo explorando a sensibilidade da técnica, os compostos

estudados não foram encontrados no lodo da ETA de Registro. Isso leva a crer

que esses compostos podem estar presentes em concentrações muito baixas,

podem sofrer degradação durante o tratamento da água ou não são retidos

completamente pela ETA.




6.0 Calorimetria experimental exploratória (DCS): Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC - Differential Scanning Calorimetry) –

é a técnica que acompanha a variação da energia entre a amostra e a

referência. É a técnica na qual se mede a diferença de energia liberada ou

fornecida entre a amostra e um material de referência (termicamente inerte),

em função da temperatura. As mudanças de energia na amostra, em relação à

referência, ocorrem devido à transições endotérmicas ou exotérmicas.

O termo DSC foi utilizado primeiramente em 1963, para definir um sistema

desenvolvido pela empresa norte-americana Perkin Elmer

Dois tipos de DSC:

DSC com Compensação de Potência

DSC com Fluxo de Calor

Aplicações gerais do DSC:

Determinação das temperatura de transição,transição vítrea,temperatura de

cristalização e temperatura de fusão.

Medidas quantitativas:

calor específico (Cp)

calor de fusão ∆Hf

calor de cristalização ∆Hc

calor de reação ∆Hr

7.0 Caracterização Térmica e Mecânica de Compósitos de Poliuretano com Fibras de Curauá.

O uso de matérias-primas de fontes renováveis vem sendo objeto de diversos

estudos e pesquisas, devido ao seu potencial na substituição de derivados

petroquímicos. As fibras naturais apresentam um grande potencial de aplicação

em diversas áreas. Nos últimos anos, o uso de fibras naturais como curauá,

coco, sisal, bagaço de cana-de-açúcar, juta e abacaxi como reforço em

materiais poliméricos teve um acelerado crescimento. Por serem fonte de

recurso natural renovável, as fibras naturais apresentam baixo custo, são

biodegradáveis, recicláveis, não tóxicas e podem ser incineradas. Estão sendo

utilizadas como reforço em polímeros e substituindo parcialmente as fibras




sintéticas que, apesar de possuírem boas características mecânicas,

apresentam um custo elevado, são abrasivas aos equipamentos de

processamento, possuem alta densidade, não são biodegradáveis, geram

produtos com um custo muito alto de reciclagem, além de algumas dessas

fibras comprometerem a saúde humana. Dentre as fibras naturais com

potencial de aplicação, destaca-se o curauá (Ananas erectifolius), cultivado às

margens dos rios da Amazônia, que produz uma fibra de alta resistência, que

quando misturada a polímeros, pode dar origem a produtos com menor

densidade, podendo apresentar grandes aplicações. A Análise Térmica, uma

importante técnica analítica, vem sendo usada para um melhor entendimento

da relação estrutura/propriedade, além de avaliar a estabilidade térmica dos

compósitos.

Experimento:

Materiais:

Elastômero de poliuretano termoplástico, óleo de mamona da Aboisa, e fibras

de curauá,

Métodos:

Moagem da Fibra de Curauá.Antes de proceder a moagem, as fibras de curauá

foram secas em estufa a 60 °C por 24 h.

Preparo dos Compósitos de Poliuretano Comercial/Fibras de Curauá:

Os compósitos de elastômeros de poliuretano com as fibras de curauá foram

obtidos pela técnica de mistura por fusão, utilizando-se um misturador. As

misturas foram preparadas utilizando-se tempo de mistura de 15 minutos,

velocidade do rotor de 60 rpm e temperatura da câmara de mistura de 100 °C.

Foram preparados compósitos de PU/curauá nas proporções de: 5, 10 e 20%

de fibra.

Preparo dos Compósitos de Poliuretano de Óleo de Mamona/Fibra de Curauá:

Os compósitos de poliuretano derivado do óleo de mamona foram preparados

misturando-se óleo de mamona com (4,4’-diisocianato de difenilmetano) MDI,

20 % (p/p) de fibra de curauá e água, para expandir, à temperatura ambiente.

Termogravimetria (TG)/Termogravimetria Derivada (DTG) e Análise Térmica

Diferencial (DTA). As técnicas de TG/DTG e DTA foram utilizadas para avaliar

a estabilidade e a decomposição térmica dos compósitos obtidos e das fibras




de curauá puras, em função da perda de massa, quando submetidas a uma

variação de temperatura.

Calorimetria Exploratória Diferencial Alternativa (ADSC):

A técnica de ADSC (DSC com modulação) foi utilizada para determinação das

transições térmicas existentes nos compósitos de PU com 20% de curauá.

Ensaios Mecânicos:

Os ensaios de tração, para o PU comercial e compósitos de PU/curauá, foram

realizados em dinamômetro INSTRON, modelo 4204, segundo a norma ASTM

D 1708-93. Foi usada velocidade de separação de garras (pneumáticas) de

100 mm/min, com separação entre garras de 22,9 mm . Para cada amostra

foram utilizados cinco corpos-de-prova.

Obtenção de Capacete para Ciclista de Poliuretano de Óleo de

Mamona/Curauá:

O capacete para ciclista, desenvolvido neste trabalho, foi obtido em reator de

vidro após a mistura de óleo de mamona, MDI e fibra de curauá (20% p/p) a

temperatura ambiente. A mistura obtida foi imediatamente vazada em um

molde feito de resina poliéster revestido com alumínio fundido em duas partes

e fechado por um dispositivo que manteve fixo. Foi usado silicone como

desmoldante e a cura foi a temperatura ambiente.

As técnicas de Análise Térmica serviram para avaliar o comportamento térmico

das amostras. Os compósitos de PU comercial com curauá apresentaram dois

estágios de decomposição, sendo o primeiro relativo à decomposição de

segmentos rígidos e celulose e o segundo atribuído à degradação dos

segmentos flexíveis. A estabilidade térmica das amostras de PU de óleo de

mamona e compósito com 20% de curauá foi menor que a apresentada pelo

PU comercial e seus compósitos. Foi possível observar a presença de lignina

no compósito, provavelmente devido a uma maior concentração da fibra

incorporada e a uma baixa dispersão da fibra na matriz polimérica.




8.0 Considerações finais: Conhecimentos sobre métodos analíticos que estabelecem os resultados

quantitativos e qualitativos do analito são de extrema importância. Conhecer

suas vantagens e desvantagens, o melhor método a ser usado em cada

análise diferente, a instrumentação que compõe os aparelhos e a função de

cada um é viável para desenvolvimento de pesquisas, como feita com a fibra

de curauá e outros trabalhos que é necessária a análise minuciosa de um

material como a toxicologia.


UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO ... · instrumentação e experimentação assim...

Documents

Transcript of UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO ... · instrumentação e experimentação assim...