Análises Térmicas
Autor: Evandro Trindade | Publicado: 2015-01-11T00:50:00-02:00


Introdução






A
definição usualmente aceita para análise térmica foi originalmente proposta
pelo Comitê de Nomenclatura da Confederação Internacional de Análises Térmicas
(ICTA)&nbsp;sendo,&nbsp;subsequentemente, adotada tanto pela União Internacional de
Química Pura e 


Aplicada (IUPAC) quanto pela Sociedade Americana de Testes de
Materiais (ASTM).





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.



As
análises térmicas certas conotações que podem levar a interpretações errôneas.
Restringir a análise térmica a uma análise química ou de composição seria, por
sua vez, limitá-la demasiadamente. Desta forma a análise térmica tem seu campo
de atuação voltado ao estudo de: processos como catálises e corrosões,
propriedades térmicas e mecânicas como expansão térmica e amolecimento, diagramas
de fase e transformações.&nbsp;


Análise Termogravimétrica (TG)

Histórico




Os
componentes básicos da TG existem a milhares de anos. Sepulturas e tumbas no antigo
Egito (2500 A.C) tem em suas paredes representações esculpidas e pintadas tanto
da balança quanto do fogo. Entretanto, centenas de anos se passaram antes que
estes fossem ligados em um processo, sendo então utilizados no estudo do
refinamento do ouro durante o século XIV. O desenvolvimento da TG moderna foi
impulsionado pela determinação do raio de estabilidade de vários precipitados utilizados
na análise química gravimétrica. Este aspecto alcançou seu apogeu sob Duval
(1963), quem estudou mais de mil destes precipitados e desenvolveu um método
analítico automatizado baseado na TG.



Honda
(1915) levou a posterior fundação da moderna TG quando, utilizando uma “termobalança”,
conclui suas investigações em MnSO4.H2O, CaCO3,
e CrO3 com uma declaração modesta, “Todos os resultados dados não são
inteiramente originais; a presente investigação com a termobalança tem,
entretanto, revelado a exata posição da mudança da estrutura e também da
velocidade das mudanças nas respectivas temperaturas”. Outras termobalanças,
até mesmo mais antigas, foram construídas por Nernst e Riesenfeld (1903), Brill
(1905), Truchot (1907), e Urbain e Boulanger (1912). O primeiro instrumento comercial
em 1945 foi baseado no trabalho de Chevenard e outros.



A
maioria das termobalanças, exceto a desenvolvida por Chevenard, foram
desenvolvidas por investigadores individuais. O derivatógrafo, desenvolvido por
Erdey e outros (1956), introduziu a medição simultânea da TG/DTA. Garn (1962) adaptou
com sucesso a balança gravadora Ainsworth para a TG até 1600ºC em várias
atmosferas controladas. Similarmente, uma balança Sartorius foi modificada para
TG incluindo mudanças automáticas de peso. O advento da balança automática moderna
começou com a introdução da eletrobalança por Cahn e Schultz (1963). Esta balança
tem uma sensibilidade de 0,1 μg e a precisão de 1 parte em 105
de mudança de massa.&nbsp;


Definição



Termogravimetria
é a técnica na qual a mudança da massa de uma substância é medida em função da
temperatura enquanto esta é submetida a uma programação controlada. O termo
Análise Termogravimétrica (TGA) é comumente empregado, particularmente em polímeros,
no lugar de TG por ser seu precedente histórico e para minimizar a confusão
verbal com Tg, a abreviação da temperatura de transição vítrea. Problemas
adicionais podem ocorrer em pesquisas computadorizadas, já que ambas abreviaturas
são aceitas pela IUPAC.










Aplicações da TG



Dentre as inúmeras
aplicações existentes da termogravimetria destacam-se:





Calcinação e torrefação
de minerais;
Corrosão de materiais
em várias atmosferas;
Curvas de adsorção e
desadsorção;
Decomposição de materiais
explosivos;
Degradação térmica
oxidativa de substâncias poliméricas;
Desenvolvimento de
processos gravimétricos analíticos (peso constante);
Decomposição térmica ou
pirólise de materiais orgânicos, inorgânicos e biológicos;
Destilação e evaporação
de líquidos;
Determinação da pressão
de vapor e entalpia de vaporização de aditivos voláteis;
Determinação da
umidade, volatilidade, e composição de cinzas;
Estudo da cinética das
reações envolvendo espécies voláteis;
Estudo da desidratação
e da higroscopicidade;
Identificação de
polímeros novos, conhecidos e intermediários;
Propriedades magnéticas
como temperatura Curie, suscetibilidade magnética;
Reações no estado
sólido que liberam produtos voláteis;
Taxas de evaporação e
sublimação.&nbsp;


Equipamento



O
equipamento utilizado na análise termogravimétrica é basicamente constituído
por uma microbalança, um forno, termopares e um sistema de fluxo de gás.

Em um laboratório
químico industrial onde as análises são feitas em pequena escala os equipamentos
citados acima podem ser substituídos por: uma balança (25Kg), uma mufla e uma
capela.



Fatores que afetam as curvas de TG



Fatores Instrumentais





Razão de aquecimento;
Velocidade do registro;
Atmosfera do forno;
Natureza da geometria
do suporte da amostra;
Impulsão do ar e
correntes de convecção.&nbsp;


Fatores ligados a amostra





Tamanho das partículas
da amostra;
Calor de reação;
Quantidade,
empacotamento e termocondutividade da amostra.&nbsp;



As curvas DTG aperfeiçoam a resolução
e são mais facilmente comparadas a outras medidas. Entretanto, a diferenciação
é um grande amplificador; sendo, muitas vezes, aplainadapelo software para
gerar um gráfico da derivada. Tais curvas são também de interesse do estudo da
cinética das reações, uma vez que ela apresenta a taxa efetiva da reação. A
estequiometria, todavia, é mais legível na representação original.


Veja também:



AnáliseTérmica Diferencial (DTA)