Trabalho de quimica analitica

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INTRODUÇÃO
A espectroscopia por Fluorescência de Raios X( X-Ray Fluorescense – XRF) é uma técnica de análise qualitativa e quantitativa da composição química de amostras. Consiste na exposição de amostras sólidas ou líquidas a um feixe de radiação para a excitação e detecção da radiação fluorescente resultante da interação da radiação com o material da amostra.
A Fluorescência de Raios X por Reflexão Total (Total-Reflection X-Ray – TXRF) é uma técnica de XRF que utiliza para a irradiação da amostra um ângulo de incidência muito raso no intuito de se produzir reflexão total. A reflexão se dá na interface do ar com a amostra e desta com o material refletor posicionado como suporte para amostra. Devido à pequena espessura utilizada para as amostras há pouca interação da radiação com o material da amostra, com isso o espalhamento da radiação incidente será pequeno e ter-se-á um melhor limite de detecção.
Os raios X foram descobertos pelo físico alemão Wilhelm Conrad Roetgen (1845-1923) em seu laboratório em Wurzburg no ano de 1895. Essa descoberta causou tamanho furor na comunidade científica e nos meios de comunicação que em 1896, menos de um ano depois da descoberta de Roetgen, dezenas de livros e cerca de mil artigos haviam sido publicados sobre o assunto.
	Muitas foram às aplicações em diversas áreas atribuídas aos raios X logo que descobertos. Uma delas é a análise multielementar por fluorescência de raios X.
	A espectroscopia de raios X como analise multielementar tem sua primeira experiência com Barkla (1911), mas, só nos anos 50 foi efetivamente adotada como método de análise. Nesta época os equipamentos utilizavam o método de Fluorescencia de Raios X por Comprimento de onda (Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence – WDXRF) que usava um cristal difrator para, através do comprimento de onda, caracterizar o raio X de fluorescência.
	Com as contribuições de Elad (1965) e Muggleton (1972) no campo dos detectores semicondutores de Si (Li) de alta resolução foi possível o desenvolvimento do sistema de Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (Energy Dispersive X-Ray Fluorescence – EDXRF). Kneip e Lauper (1972) descreveram as vantagens da EDXRF em relação a WDXRF. Hoje a EDXRF é bastante utilizada como análise multielementar, como em Reis (2003) que usou a EDXRF para analisar sedimentos de superfície de fundo da Baia de Sepetiba ou ainda em dos Anjos (2000) que utilizou a EDXRF para analisar a concentração de metais pesados em amostras de solo tratadas com composto orgânico de lixo urbano e cama de aviário.	
FUNDAMENTOS DA ESPECTROMETRIA DE RAIOS X POR FLUORESCÊNCIA
Formação:
Tubo de Raio X
Tipos:
Radiação de freamento (fóton de Bremsstrahlung)
Raios X Característicos
Difração de Raios X
Quando um feixe monocromático de raios X incide em um cristal, o mesmo será espalhado em todas as direções, mas devido ao arranjo regular dos átomos, em certas direções as ondas espalhadas irão interferir construtivamente enquanto que em outras, ocorrerá interferência destrutiva. 
Difração de raios X por uma família de planos paralelos com espaçamento interplanar d. 
Lei de Bragg: nλ = 2dsenθ , n=1,2,3,... (1) 
Características
É o carro-chefe das técnicas analíticas na engenharia de Minas, Metalurgia e Materiais (exceção feita ao Au, minerais de Li e de B).
Existem cerca de 300 equipamentos no pais, principalmente centros de pesquisas, metalurgias, cimenteiras, minerações e outros processos.
Supre aproximadamente 95% dos trabalhos necessários na área de Caracterização de materiais, com a performance necessária.
Técnicas 
Dois tipos de espectroscopia de raios X podem ser utilizadas:
Espectrômetros por dispersão de comprimento de onda () WDS, dedicados a análises químicas tradicionais;
Espectrômetros por dispersão de energia (keV) EDS (comumente acoplados a microscópios eletrônicos e/ou sistemas compactos).
Diferenças
	WDS
	EDS
	Qdo a velocidad é pnto fundamental na análise quant (WDS simultâneo). 
	Qdo ñ houver rigidez qnto ao resultado da detecção (análises semi-quantitativas ou comparativas).
	O custo inicial é elevado.
	Se o custo inicial for relevante, pode ser a melhor situação em custo benefício.
	Melhor resolução para elementos leves (Na, Mg, Al, Si). 
	Melhor resolução para elementos pesados (Ag, Sn, Sb).
	Se houver flexibilidade no quesito velocidade, com custo inicial moderado, o WDS seqüencial é o instrumento ideal para análises quantitativas.
	 
Análise Química
Chegada da Amostra → Britagem da Amostra → Moagem da Amostra → Amostra Prensada → Análise por Raios X → Envio de Resultados
Vantagens
É rápida;
Em alguns casos não-destrutiva;
Pode ser feita sobre sólidos (pós, metais, cerâmicos, plásticos) ou líquidos;
Pode ser uma análise qualitativa (varredura), semiquantitativa ou quantitativa;
Exatidão e reprodutibilidade são altas e amplas faixas de concentração (de ppm a perto de 100%).
Semiquantitativas: sem padrões, sem preparação, tamanhos e quantidades de amostras diferentes, qualquer material.
Aplicações da espectroscopia de fluorescência de raio X na metalurgia
 A FRX é uma técnica muito difundida e adequada nas mais variadas indústrias, pelas muitas vantagens:
É rápida;
É não destrutiva;
Não altera as amostras;
Pode ser feita sobre sólidos (pós, metais, cerâmicos, plásticos) ou líquidos;
Pode ser uma análise qualitativa (varredura), semiquantitativa ou quantitativa, quase todos os elementos da Tabela Periódica podem ser dosados (do Be ao U), os ânions podem ser dosados, a exatidão e reprodutibilidade são altas e as faixas de concentração são amplas (de ppm a perto de 100%).
 A FRX consegue analisar praticamente todos os elementos da Tabela Periódica. Com os novos cristais de grande espaçamento analisa-se do Be ao U, o que significa cerca de 80 elementos. Ficam excluídos alguns gases nobres, alguns transurânicos, o H e o Li. Os limites de detecção atingem hoje poucos ppm para a maioria dos elementos, e como essa técnica sempre teve bom desempenho para altos teores, pode-se trabalhar de “zero a cem” para qualquer elemento em qualquer material.
 A maior dificuldade na execução de análises para materiais geológicos é a grande variedade de teores e materiais. Tanto os bens minerais como os minerais de ganga devem ser analisados, em frações onde predominam uns sobre os outros, e em frações onde um está concentrado e o outro está a nível de traço. Assim, para cada elemento a ser dosado, os teores podem variar de ppm a muitos %, fazendo com que uma só técnica analítica ou um só programa analítico não sejam suficientes para extrapolarem-se os teores reais à faixa ótima de atuação.
Na metalurgia, a espectroscopia de raio X pode ser aplicada de diversas maneiras. Seguem algumas dessas ocorrências:
Caracterização de finos filmes de ZrN:
 Filmes finos nanométricos de nitreto de zircônio (ZrN) foram depositados sobre diferentes substratos, objetivando-se estudar a microestrutura cristalina da superfície e investigar o comportamento eletroquímico para obter a melhor composição que minimize reações de corrosão. Os revestimentos foram produzidos por deposição física de vapor (PVD). É estudada a influência da pressão parcial do gás nitrogênio, do tempo e da temperatura de deposição, nas propriedades da superfície. Para tanto, utilizou-se técnicas de espectrometria por espalhamento Rutherford (RBS), espectroscopia por fotoelétrons de raios X (XPS), difração de raios X (XRD) e ensaios de corrosão.
No Estudo de amostras de NiTi produzidas por metalurgia do pó:
 O NiTi é uma liga equiatômica de níquel e titânio que apresenta excelentes propriedades como biocompatibilidade, memória de forma e superelasticidade. O uso da liga de NiTi também é explorado em dispositivos médicos. O estudo citado consiste na comparação das propriedades químicas e metalúrgicas presentes na liga de NiTi produzida por diferentes processos. Análises de Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), medições de microdureza e nanodureza, análise metalográfica,avaliação do teor de porosidades e análise da composição química por Espectroscopia de Raios-X por Energia Dispersiva (EDS), são realizadas com o intuito de avaliar o material e as possibilidades dos diferentes métodos de produção com relação às propriedades apresentadas.
 Ao extrapolar o âmbito da metalurgia, observa-se que esse tipo de analise também pode ter outras aplicações. Por ser um processo não destrutivo de analise de composição, a espectroscopia aumenta ainda mais seu emprego. Como exemplo, o estudo de bens culturais:
A porta bizantina da Basílica di San Paolo Fuori le Mura, Roma: 
Trata-se de uma porta bizantina com decorações e insertos de prata realizada em Constantinopla no ano de 1070, que ao longo de sua história sofreu alguns refazimentos, além de danos causados por um incêndio. As análises de FRX foram realizadas in situ com um instrumento portátil, ocasião em que foram caracterizadas as partes mais significativas da porta. As diferentes composições observadas prestaram-se a evidenciar os diversos refazimentos que a porta sofreu ao longo do tempo. 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO- UFOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS- ICEB
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA- DEQUI
QUÍMICA ANALÍTICA APLICADA À METALÚRGICA/QUI -137
FLUORESCÊNCIA DE RAIOS- X
APLICADA À METALURGIA
 ALUNOS: DARLAN VALE BAYÃO
	 FILIPE DE MENEZES TORRES
 PROFESSORA: GILMARE SILVA
 
OURO PRETO-MG
Referências Bibliográficas
http://www.fisica.uel.br/gfna/E03_541.pdf
http://www.con.ufrj.br/MSc%20Dissertacoes/Eduardo%20Belmonte/Tese%20Completa%20(M.Sc.%20Eduardo%20dos%20Passos%20Belmonte).pdf
http://www.estudostecnologicos.unisinos.br/pdfs/84.pdf
http://www.abmbrasil.com.br/materias/download/1728394.pdf