CENTRAL ANALÍTICA ESPECTROSCOPIA ATÔMICA

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1 CENTRAL ANALÍTICA ESPECTROSCOPIA ATÔMICA Com a descoberta que o átomo possui estrutura; isto é, é composta de partículas menores tais como elétrons os quais são ordenados de acordo a critérios quânticos dentro do átomo, tem permitido o surgimento da espectroscopia atômica. A atomização de uma amostra pode ser obtida por processos físicos (eletro-térmico ou plasmático) ou químicos (combustão de gases). Assim, quando o átomo livre é perturbado (excitado ou ionizado) pela incidência de energia pode-se obter a absorção ou emissão de radiação eletromagnética em comprimentos de onda cujos valores são característicos da sua estrutura atômica. Entre as técnicas analíticas baseadas nestes princípios podemos citar a Espectrometria de Absorção Atômica (AAS) e a Espectrometria de Emissão Óptica (OES). Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer (ICP-OES) É uma técnica analítica amplamente utilizada na detecção de elementos químicos em concentrações muito baixas (ppb ou ppt). Um plasma de argônio é formado no topo de uma tocha pela ação de campos eletromagnéticos oscilantes em radiofreqüência. Amostras, em estado liquido, são introduzidas por uma bomba peristáltica para dentro de uma câmara de nebulização de onde pequenas alíquotas de amostras nebulizadas são arrastadas para dentro da câmara da tocha, onde sofrem a atomização de seus componentes. A luz emitida pelos átomos excitados ou ionizados pode ser observada em duas vistas: axial e radial à tocha, sendo transferida por um sistema óptico para dentro de um espectrômetro que identifica e quantifica o analito de interesse na amostra. Atomic Absorption Spectrometer (AAS) É um procedimento espectro-analítico utilizado na determinação quantitativa empregando a absorção de radiação óptica (luz) por átomos livres. Como técnicas de atomização são utilizadas vaporizadores de chama (combustão acetileno-ar) e eletro-térmico (forno de grafite). Os átomos livres são irradiados por uma fonte monocromática (lâmpadas de cátodo oco do analito de interesse), promovendo elétrons do estado fundamental para estados excitados pela absorção de radiação eletromagnética característica. A luz com perda de intensidade é transferida por um sistema óptico para dentro de um espectrômetro onde a quantidade de fótons absorvidos é determinada, sendo proporcional à concentração do analito de interesse.

2 CROMATOGRAFIA É um método físico de separação que distribui os componentes a separar entre duas fases, uma delas a fase estacionária enquanto que a outra se move em direção definida. De acordo com o estado físico da fase móvel, a cromatografia pode ser gasosa ou liquida. A cromatografia gasosa é também conhecida como cromatografia de fase vapor (VPC) ou cromatografia de partição gas-liquido (GLPC). Na cromatografia de gás, a fase móvel é um gás de arraste, geralmente um gás inerte tal como hélio ou um gás inerte tal como nitrogênio. A fase estacionária é uma camada microscópica de líquido ou de polímero sobre um suporte sólido inerte, dentro de uma peça de tubo de vidro ou de metal chamado de coluna (equivalente à uma coluna de fraccionamento usado na destilação). Os compostos gasosos sendo analisadas interagem com as paredes da coluna, que é revestida com diferentes fases estacionárias. Isto faz com que cada composto saia da coluna em momentos diferentes, conhecido como o tempo de retenção do composto. A comparação dos tempos de retenção é o que dá a Cromatografia Gasosa sua utilidade analítica. Na cromatografia liquida (HPLC), utiliza-se colunas de pequeno tamanho (comprimentos típicos de 250 mm e diâmetros internos menores que 5 mm; empacotado com pequenas partículas) com a introdução da fase móvel a elevadas pressões. Uma bomba fornece alta pressão necessária para mover a fase móvel e os componentes da amostra através da coluna densamente empacotada, feita de partículas sorventes menores de modo que fornecem uma melhor separação em colunas de comprimento mais curto. High-performance liquid chromatography (HPLC) É uma técnica cromatográfica utilizada na separação de mistura de compostos em química analítica e em bioquímica com a finalidade de identificar, quantificar e purificar os componentes individuais da mistura. O HPLC geralmente utiliza diferentes tipos de fases estacionárias (sorventes, por exemplo) contidos em colunas, uma bomba que move em alta pressão a fase móvel e os componentes da amostra através da coluna, e um detector capaz de fornecer tempos de retenção característicos para os componentes da amostra e as contagens da área que refletem a quantidade de cada analito que passa através do detector. Gas Chromatograph (GC) É um tipo de cromatografia utilizada em química analítica na separação e análise de compostos que podem ser vaporizados sem decomposição. O processo de separação de compostos numa mistura é realizado inicialmente entre uma fase liquida estacionária e uma fase gasosa móvel. A coluna através da qual a fase gasosa passa é localizado dentro de um forno onde a temperatura do gás pode ser controlado. A concentração de um composto na fase gasosa é simplesmente uma função da pressão de vapor do gás. Aplicações da cromatografia gasosa incluem o teste da pureza de uma dada substância, ou a separação em seus componentes de uma mistura, podendo ser determinados as quantidades relativas de tais componentes.

3 ANÁLISES TÉRMICAS A análise térmica é um ramo da ciência dos materiais, onde as propriedades dos materiais são estudadas como função da temperatura. Vários métodos são comumente usados os quais se diferenciam um do outro pela propriedade física medida. Entre as análises térmicas podemos citar: Differential thermal analysis (DTA); Differential scanning calorimetry (DSC); Thermogravimetric analysis (TGA). As análises térmicas têm aplicações, por exemplo, em fármacos, polímeros, metais, alimentos. O DSC pode ser capaz de diferenciar entre as diferentes estruturas polimórficas e, usando diferentes taxas de aquecimento, pode investigar as transformações que ocorrem durante a transformação polimórfica. Os polímeros termoplásticos são frequentemente encontradas em embalagens todos os dias e artigos domésticos, mas para a análise das matérias-primas, os efeitos de muitos aditivos utilizados (incluindo os estabilizadores e cores) e ajuste fino do molde ou o processamento de extrusão utilizada pode ser alcançada usando o DSC. A maioria dos alimentos são submetidos a variações na sua temperatura, durante a produção, transporte, armazenamento, preparação e consumo, por exemplo, a pasteurização, esterilização, evaporação, cozimento, congelamento, de refrigeração, mudanças de temperatura, etc., podem causar alterações nas propriedades físicas e químicas dos componentes alimentares que influenciam as propriedades globais do produto final, por exemplo, sabor, aparência, textura e estabilidade. As reacções químicas, tais como oxidação, hidrólise ou redução podem ser promovidas ou alteradas físicamente, tais como evaporação, fusão, e cristalização. Uma melhor compreensão da influência da temperatura sobre as propriedades dos alimentos permite aos fabricantes de alimentos a optimização das condições de processamento e do melhoraramento da qualidade do produto. Differential Scanning Calorimeter (DSC-60) O princípio básico subjacente a esta técnica é que quando uma amostra experimenta uma transformação física tal como transições de fase, mais ou menos calor deverá fluir para ela do que para uma amostra de referência no intuito de manter ambas na mesma temperatura. Se mais ou menos calor deve fluir para a amostra depende do fato de o processo ser exotérmico ou endotérmico. Ao observar a diferença de fluxo de calor entre a amostra e a de referência, o DSC é capaz de medir a quantidade de calor absorvido ou libertado durante tais transições.

4 ESPECTROSCOPIA MOLECULAR EM UV-VIS Na região de luz visível (comprimentos de onda de 400 a 800 nm), os fótons carregam energias de 36 a 72 kcal/mol, enquanto que na região do ultravioleta próximo (comprimentos de onda de 200 a 400 nm) estas energias se extendem até 143 kcal/mol. Estas faixas de energias são suficientes para promover ou excitar elétrons moleculares (por exemplo, estados π ou σ) para orbitais mais energéticos, permitindo a análise quali e quantitativa de analitos em solução. Assim, quando moléculas numa solução são expostas a um feixe de fótons monocromáticos (Visível ou UV) tendo a energia que coincide com uma possível transição eletrônica dentro da molécula, parte da intensidade do fexe será absorvida quando os elétrons sejam promovidos à orbitais moleculares mais energéticos. Um espectrômetro óptico se encarrega de fazer a varredura dos comprimentos de onda da luz absorvida junto com o grau de absorção em cada comprimento de onda, gerando um espectro da absorvância contra o comprimento de onda. Vários picos de absorção ou calombos podem surgir em espectros de absorvância, reflitindo a estrutura eletrônica das moléculas bem como a superposição de picos de absorção muito próximos relativos a diferentes moléculas simples ou complexas. Assim, menores larguras de banda espectral é uma opção operacional do espectrômetro que permite discriminar melhor a superposição de picos de absorção próximos. Características importantes do espectrofotômetros são a largura de banda espectral e faixa linear de medição de absorção. Existem duas grandes classes de dispositivos: de feixe único e feixe duplo. Um espectrofotómetro de feixe duplo compara a intensidade de luz entre dois caminhos de luz, um caminho que contém uma amostra de referência e os outros a amostra de teste. UV Spectrophotometer (UV-1800) LAMBDA 35 UV/Vis Systems

5 ESPECTROSCOPIA MOLECULAR EM IR A espectroscopia em Infra-vermelho explora o fato que o movimento vibracional de uma molécula é quantizado e os espaçamentos de níveis em energia na estrutura molecular dão origem às transições por absorção ou emissão de luz na região Infravermelha média (MIR) do espectro electromagnético (4000 até 400 cm -1 ). Estas absorções são frequências ressonantes; isto é, a frequência da radiação absorbida coincide com a frequencia da ligação ou do grupo que vibra. Os modos de vibração (frequencia de ressonância) são relacionados à simetria (forma e estrutura) da molécula, bem como da intensidade da ligação e as massas dos constituintes. Um espectro de Infravermelho de uma amostra é registrado ao passar um feixe de luz infravermelha através de uma amostra de algum composto orgânico. Quando a frequência da luz infravermelha é a mesma que as frequencias vibracionais de uma ligação, a absorção ocorre. Examinando a luz transmitida revela-se quanta energia foi absorvida em cada frequencia ou comprimento de onda. Isto pode ser feito fazendo uma varredura do intervalo de comprimentos de onda utilizando um monocromador. De forma alternativa, o intervalo completo de comprimento de onda pode ser medido de uma vez só utilizando um instrumento de Transformada de Fourier (interferômetro). No interferômetro, feixes de luz percorrem diferentes caminhos ópticos e logo são superpostos de modo a permitir a coerencia temporal da luz a ser medida em cada diferente atraso temporal, convertendo os sinais temporais em coordenadas espaciais. A reconstrução do espectro de absorbância como função do número de onda ou comprimento de onda é feita pelo o movimento, em posições discretas, do espelho refletor do interferômetro. A análise da posição, forma e intensidade dos picos no espectro revela detalhes sobre a estrutura molecular dos constituintes da amostra, possibilitando a identificação de moléculas orgânicas. As moléculas orgânicas são basicamente hidrocarbonetos; isto é, eles são constituidos pelo menos de hidrogênio, carbono e outros elementos tais como nitrogênio, oxigênio, halógenos, fósforo e enxofre. Os hidrocarbonetos podem conterem pequenos grupos de átomos, chamados de grupos funcionais (alcools OH, aldeidos COH, ácido carboxilicos COOH, aminas NH 2, esteres COO), que podem gerar uma nova substância com propriedades, em parte, característica daquele grupo. Frontier FT-NIR/MIR Spectrometer O espectrômetro Frontier NIR/MIR fornece um único desempenho no intervalo do Infravermelho médio (MIR) até o infravermelho próximo (NIR) a partir de um único instrumento. Comparando os métodos em uma plataforma comum, auxilia a seleção das técnicas mais adequadas e as condições de medidas para uma particular aplicação.