Parte 3 TG T, D S D C, S TA T, I T I C T 1

Transcrição

1 Parte 3 TG, DSC, STA, ITC 1

2 Parte 3 TG Termogravimetria 2

3 Parte 3 TG (Termogravimetria Termogravimetria) Massa em função da temperatura Amostra Energia (calor) Resíduo sólido Voláteis Massa (100%) Massa (x %) Massa (y %) x% + y% = 100% 3

4 Parte 3 TG (Termogravimetria Termogravimetria) T máx 1600 C TG 209 F3 Tarsus-Netzsch 4

5 Parte 3 TG (Termogravimetria Termogravimetria) CaC 2 O 4.H 2 O -H 2 O -CO -CO 2 5

6 Parte 3 TG (Termogravimetria Termogravimetria) Água adsorvida é a água retida na superfície de sólidos por forças de adsorção. A quantidade de água adsorvida depende da umidade relativa do ar, da temperatura e da área do sólido. A maioria dos sólidos possui água adsorvida. Por exemplo, um folha de papel exposta ao ar num dia de chuva fica úmida devido à adsorção de moléculas de água em sua superfície. Água absorvida é encontrada em muitas substâncias coloidais, como proteínas, maizena, carvão, zeólitas, sílica-gel. Em contraste com a água adsorvida, água absorvida apresenta-se em grande quantidade, podendo chegar a 20% do peso do material. Apesar disto, o material pode-se apresentar como um pó seco. Água absorvida também pode ser encontrada em buracos intersticiais do sólido. Uma demonstração do uso desta capacidade de absorção de água é a sílica-gel (SiO 2 ) dopada com corante. Na ausência de água ela se apresenta azul e, a medida que a água é absorvida do meio, a sílica-gel muda para cor-de-rosa. Ao ser aquecida a aproximadamente 1000 o C a sílica passa para azul novamente. Água oclusa é um tipo muito especial de água retida em sólidos, pois apresenta-se como pequenas gotas presas em bolsões microscópicos em cristais sólidos. Isto gera o efeito de refração de luz em certos materiais. Não é afetada pela umidade ambiente. 6

7 Parte 3 TG (Termogravimetria Termogravimetria) Diferentes taxas de aquecimento massa (%) massa (%) temperatura ( o C) temperatura ( o C) Riegel et al.; Revista Árvore, Viçosa-MG, v.32, n.3, p ,

8 Parte 3 TG (Termogravimetria Termogravimetria) Três regiões de análise 8

9 Parte 3 TG (Termogravimetria Termogravimetria) 9

10 Parte 3 DSC Differential Scanning Calorimetry Calorimetria Exploratória Diferencial - CED 10

11 Parte 3 DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial - CED) Temperatura máxima: 600 C (cadinho) Não desejável perda de massa 11

12 Parte 3 DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial - CED) Forno visão interna 12

13 Parte 3 DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial - CED) Cadinhos: fechado, selado, diversos materiais e volumes de amostra para sólidos e líquidos 13

14 Parte 3 DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial - CED) Cadinhos: compactação da amostra 14

15 Parte 3 DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial - CED) Calor Potência: mw = 10-3 J/s Fluxo de calor (mw) 15

16 Parte 3 DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial - CED) 16

17 Parte 3 DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial - CED) Fatores Experimentais 17

18 Parte 3 STA Simultaneous Thermal Analysis Análise Térmica Simultânea 18

19 Parte 3 STA (Análise Térmica Simultânea DSC e TG) STA 449 F3 Jupiter- Netzsch 19

20 Parte 3 STA (Análise Térmica Simultânea DSC e TG) Curvas de TG e DSC obtidas oriundas da mesma amostra 20

21 Parte 3 ITC Isothermal Tritation Calorimetry Titulação Calorimétrica Isotérmica 21

22 Parte 3 ITC (Titulação Calorimétrica Isotérmica) da Silva, R.C Unicamp, QP 433 -Seminário 22

23 Parte 3 ITC (Titulação Calorimétrica Isotérmica) Mede o calor associado com as interações intermoleculares a temperatura constante. Em um único experimento: -Variações de entalpia(δh) -Afinidade(binding affinity/constantede associação-k a ) - Estequiometria de associação 23

24 Parte 3 ITC (Titulação Calorimétrica Isotérmica) Ligante Receptor Complexo Energia (calor) -ΔG = -RTlnK a = ΔH TΔS. - Os parâmetros termodinâmicos relacionam-se com o mecanismode interaçãoligante-receptor (biomolécula) Ka= [complexo] [ligante] [receptor] 24

25 Parte 3 ITC (Titulação Calorimétrica Isotérmica) Nunez, S.; Venhorst, J.; Kruse, C. G. Target drug interactions: First principles and their application to drug discovery. Drug Discov. Today 2012, 17,

26 Parte 3 ITC (Titulação Calorimétrica Isotérmica) 26

27 Parte 3 ITC (Titulação Calorimétrica Isotérmica) Grein, Tischer, Riegel-Vidotti et al, Carbohydrate Polymers,

28 Parte 3 ITC (Titulação Calorimétrica Isotérmica) da Silva, R.C Unicamp, QP 433 -Seminário 28

29 Parte 4 Estudo de Casos 29

30 Parte 4 Caso 1 Advances in the analysis of isothermal titration calorimetry data for ligand DNA interactions Buurma e Haq, Methods 42 (2007)

31 Parte 4 Caso 1 Sítios idênticos de ligação resultam numa curva sigmoidal Casos mais complexos? 31

32 Parte 4 Caso 1 32

33 Parte 4 Caso 1 33

34 Parte 4 Caso 2 Polymorphic behavior during isothermal crystallization of high stearic high oleic sunflower oil stearins Herrera et al, Food Research International 51 (2013)

35 Parte 4 Caso 2 Motivação: WHO (World Health Organization) limita o percentual de 1% de gordura trans em alimentos. Gorduras trans: crocância, firmeza, propriedades estruturais e texturais aceitação pelo consumidor Substituintes: óleos essenciais a partir de ácidos graxos presentes no óleo de girassol Deve atingir mesmo tempo de prateleira Propriedades: função do estado morfológico (polimorfismo) Estudo térmico evidencia o processamento adequado para atingir propriedades desejadas 35

36 Parte 4 Caso 2 36

37 Parte 4 Caso 2 37

38 Parte 4 Caso 2 38

39 Parte 4 Caso 3 Effects of Lipid Membrane Curvature on Lipid Packing State Evaluated by Isothermal Titration Calorimetry Yokoyama et al, Langmuir 2013, 29,

40 Parte 4 Caso 3 TritonX Surfactante não iônico polyethylene glycol p-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenyl ether Phosphatidylcholine- DMPC (1,2-dimyristoyl-snglycero- 3-phosphocholine) 40

41 Parte 4 Caso 3 41

42 Parte 4 Caso 3 42

43 Parte 4 Caso 3 43

44 Questões Propostas 1. Explique o princípio de funcionamento e a aplicabilidade das técnicas de análise térmica: a) TG e b) DSC. 2. Cite e discuta os fatores que podem afetar os resultados obtidos em uma análise de a) TG e b) DSC. 3. Explique brevemente, mas de forma clara e objetiva, esboçando qualitativamente gráficos para exemplificar, por que você utilizaria as técnicas de DSC e/ou TG para avaliar: a) transições de fase em materiais, b) pureza de fármacos, c) cinética de uma reação, d) controle de qualidade de alimentos. 44

45 Questões Propostas 4. Sobre o gráfico de DSC abaixo, interprete-o e esboce o respectivo gráfico de TGA (Cu=63,5 g/mol; S=32g/mol; O=16g/mol). 45

46 Questões Propostas 5. Sendo os gráficos de a) TGA e b) DSC abaixo, representativos da mesma amostra, interprete-os e sugira as possíveis origens dos eventos térmicos observados. 46

47 Obrigada!