Maria Clara Gonçalves
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
A análise termogravimétrica (TG) é
uma técnica térmica onde a massa da
amostra é registada em função da
temperatura ou do tempo.
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
São frequentemente usados três modos distintos
em
termogravimetria:
i)
termogravimetria
isotérmica, na qual a massa da amostra é registada
em função do tempo, a temperatura constante; ii)
termogravimetria
quasi-isortérmica,
na
qual
a
amostra é aquecida até massa constante, numa
série
de
patamares
termogravimetria
aquecida
com
de
dinâmica,
um
temperatura;
onde
programa
de
a
amostra
iii)
é
temperatura
predeterminado, preferencialmente linear.
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
FACTORES INSTRUMENTAIS (TERMOBALANÇA)
• VELOCIDADE DE AQUECIMENTO
• VELOCIDADE E TEMPO DE RESPOSTA DO INSTRUMENTO DE
MEDIDA
• ATMOSFERA DO FORNO
• GEOMETRIA DO PORTA-MOSTRAS E DO FORNO
• SENSIBILIDADE DO REGISTO
• MATERIAL DO PORTA-AMOSTRAS
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
CARACTERÍSTICAS DA AMOSTRA
• QUANTIDADE DE AMOSTRA
• SOLUBILIDADE DO GÁS LIBERTADO NA TRANSFORMAÇÃO
• TAMANHO DA AMOSTRA
• ENTALPIA DA REACÇÃO
• NATUREZA DA AMOSTRA
• CONDUTIVIDADE TÉRMICA
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
•VELOCIDADE DE AQUECIMENTO
(Ti)R > (Ti)L
(Tf)R > (Tf)L
(Tf - Ti)R > (Tf - Ti)L
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
• VELOCIDADE DE
AQUECIMENTO (DETECÇÃO
DE COMPOSTOS
INTERMÉDIOS)
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
• VELOCIDADE E
TEMPO DE
RESPOSTA DO
INSTRUMENTO DE
MEDIDA
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
• ATMOSFERA DO FORNO
CaC2O4.H2O (s) ↔ CaC2O4 (s) + H2O (g)
CaC2O4 (s) → CaCO3 (s) + CO (g)
CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
• PORTA-AMOSTRAS
CaC2O4.H2O (s) ↔ CaC2O4 (s) +
H2O (g)
CaC2O4 (s) → CaCO3 (s) + CO (g)
CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
• MASSA DA AMOSTRA
-
A
INTENSIDADE
EXOTÉRMICO
DA
DO
CARÁCTER
REACÇÃO
PODE
ENDOAFECTAR
OU
A
VARIAÇÃO LINEAR DE TEMPERATURA NA AMOSTRA
- GRAU DE DIFUSÃO DOS PRODUTOS GASOSOS
ATRAVÉS DA POROSIDADE DA AMOSTRA
- EXISTÊNCIA DE GRANDES GRADIENTES TÉRMICOS
NA
AMOSTRA,
EM
ESPECIAL
QUANDO
ESTA
APRESENTA UM BAIXO COEFICIENTE CONDUTIVIDADE
TÉRMICA.
Maria Clara Gonçalves
FACTORES EXPERIMENTAIS DA
CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA
• MASSA DA AMOSTRA
Maria Clara Gonçalves
FACTORES DE ERRO EM
TERMOGRAVIMETRIA
•INSTABILIDADE NA ATMOSFERA NO PORTA-AMOSTRAS
•TURBULÊNCIA E CORRENTES DE CONVECÇÃO NO FORNO
•FLUTUAÇÕES ALEATÓRIAS NO EQUIPAMENTO DE REGISTO E NA
BALANÇA
•EFEITO DE INDUÇÃO NO FORNO
•EFEITOS ELECTROESTÁTICOS NO MECANISMO DA BALANÇA
•CONDENSAÇÃO NO SUPPORTE DA AMOSTRA
•MEDIDA DE TEMPERATURA E CALIBRAÇÃO
•CALIBRAÇÃO DE MASSA
•REACÇÃO DA AMOSTRA COM O PORTA-AMOSTRAS
•FLUTUAÇÕES DE TEMPERATURA
Maria Clara Gonçalves
FACTORES DE ERRO EM
TERMOGRAVIMETRIA
• INSTABILIDADE
NA ATMOSFERA
NO PORTAAMOSTRAS
Maria Clara Gonçalves
FACTORES DE ERRO EM
TERMOGRAVIMETRIA
• MEDIDA DE TEMPERATURA
CaC2O4.H2O (s) ↔ CaC2O4 (s) +
H2O (g)
CaC2O4 (s) → CaCO3 (s) + CO (g)
CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
DIFERENCIAL
A análise termogravimétrica diferencial
(DTG) é uma técnica térmica onde a
derivada
da
amostra
com
variação da massa da
o
tempo
(dm/dt)
é
registada em função do tempo (t) ou
da temperatura (T).
Pode
ainda
fazer-se
o
registo
de
dm/dT em função do tempo (t) ou da
temperatura (T).
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
DIFERENCIAL
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
DIFERENCIAL
VANTAGENS DE DTG SOBRE TG
1. A CURVA DE DTG APRESENTA A MESMA INFORMAÇÃO QUE A
CURVA DE TG, MAS DE FORMA MAIS CLARA.
2.
A CURVA DE DTG PERMITE A LEITURA RÁPIDA DA
TEMPERATURA À QUAL A VELOCIDADE DE PERDA DE MASSA É
MÁXIMA, TMAX.
3.
A ÁREA SOB A CURVA É DIRECTAMENTE PROPORCIONAL Á
VARIAÇÃO DE MASSA.
4. A ALTURA DO PICO DE DTG, A QUALQUER TEMPERATURA, DÁ
UMA INFORMAÇÃO SOBRE A FRACÇÃO DE MASSA QUE JÁ
SOFREU TRANSFORMAÇÃO. ESTA INFORMAÇÃO PODE SER
USADA PARA A OBTENÇÃO DE INFORMAÇÃO CINÉTICA.
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA
DIFERENCIAL
APLICAÇÕES DE TERMOGRAVIMETRIA DIFERENCIAL
1. SEPARAÇÃO DE REACÇÕES QUE OCORREM À MESMA
TEMPERATURA
2.
MATERIAIS FINGERPRINTING
3. CÁLCULO DE VARIAÇÃO DE MASSA EM REACÇÕES QUE
SE SOBREPÕEM
4. ANÁLISE QUANTITATIVA
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA DIFERENCIAL
VR.
CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARRIMENTO
1. AS CURVAS DE DTG PODEM SER OBTIDAS
SIMUTANEAMENTE COM AS CURVAS DE TG E/OU DTA.
2. AS CURVAS DE DTA E DTG SÃO COMPARÁVEIS, MAS OS
RESULTADOS DO PRIMEIRO MÉTODO INDICAM AINDA AS
TRANSIÇÕES QUE NÃO SÃO ACOMPANHADAS POR
VARIAÇÕES DE MASSA. DTG APRESENTA MAIOR
REPRODUTIBILIDADE.
3. MAIOR RESOLUÇÃO EM DTG, RELATIVAMENTE A TG.
Maria Clara Gonçalves
TERMOGRAVIMETRIA DIFERENCIAL
VR.
CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARRIMENTO
4.
AS CURVAS DE DTG SÃO EXACTAMENTE
PROPORCIONAIS ÀS DERIVADAS DAS CURVAS DE TG,
PELO QUE A ÁREA SOB AS CURVAS INDICA
EXACTAMENTE A VARIAÇÃO EM MASSA. PERMITE
ANÁLISE QUANTITATIVA.
5.
DTG PERMITE A ANÁLISE DE ALGUNS MATERIAIS QUE
NÃO PODEM SER ANALISADOS POR DTA.
Maria Clara Gonçalves
APLICAÇÕES DE TERMOGRAVIMETRIA
1. DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DE MATERIAIS ORGÂNICOS
E INORGÂNICOS
2. CORROSÃO METÁLICA A TEMPERATURAS ELEVADAS,
EM VÁRIAS ATMOSFERAS
3. REACÇÕES DE ESTADO-SÓLIDO
4. CALCINAÇÃO DE MINERAIS
5. DESTILAÇÃO E EVAPORAÇÃO DE LÍQUIDOS
6. PIRÓLISE DE CARVÃO, PETRÓLEO E MADEIRA
7. DETERMINAÇÃO DE HUMIDADE, VOLÁTEIS E DE
RESÍDUOS
8. VELOCIDADES DE EVAPORAÇÃO E DE SUBLIMAÇÃO
Maria Clara Gonçalves