DSC E DTA

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ANÁLISES TÉRMICAS – DSC E DTA 
I. Análise Térmica Diferencial (DTA ou ATD): Consiste em uma técnica no qual mede-se a diferença de 
temperatura entre a substância e um material de referência, sendo uma medida como função 
da temperatura. 
 
 DTA é uma análise qualitativa, pois fornece informações a respeito dos valores de 
temperaturas que ocorrem mudanças na amostra e variações na capacidade calorífica; Também 
indica se são reações exotérmicas ou endotérmicas. 
A análise pode ser realizada por um processo dinâmico, onde se programa as taxas de aquecimento e 
resfriamento. Ou ainda, mantar a temperatura da amostra constante por um período determinado, conhecido 
como processo estático. 
 A comparação da amostra é feita com uma referência inerte. Essa referência será dependente do tipo 
de material a ser analisado e pode ser utilizado um cadinho vazio. 
As mudanças de temperatura de uma determinada substância podem ser ocasionadas por transições ou 
reações entalpias (endo ou exotérmicas) devido a variações de fases, sublimação, vaporização, oxidação ou 
redução, entre outras reações químicas. 
(1) Quando a amostra absorve energia do sistema (endotérmica) sua temperatura será 
maior que da referência. 
(2) Quando a amostra liberar calor (exotérmica) a temperatura da referência será menos 
que da amostra. 
 
 
 FORNOS: No DTA utiliza-se fornos por fluxo de calor, em que a referência e amostra são aquecidas 
por uma única fonte e a temperatura é medida por termopares de contato. 
Este forno pode ser feito de aço (quando for analisar somente polímeros) ou de carbeto de silício 
(quando se analisa cerâmicas e metais). 
 
II. Análise por Calorimetria diferencial de Varredura (DSC): Diferencia-se da DTA por ser uma análise quantitativa, 
ou seja, o DSC permite quantificar a energia necessária para que ocorra uma transformação física ou química 
na amostra em comparação com a referência. 
 
 As curvas de DSC representam a quantidade de energia elétrica fornecida para o sistema, e não 
apenas a diferença de temperatura entre a amostra e referência. Lembra-se ainda, as áreas de pico 
da curva de DSC representam realmente as variações de entalpia que ocorrem em uma determinada 
amostra. 
 Nesta técnica, a temperatura da amostra acompanha a 
temperatura da referência, a partir do ganho ou perda de calor 
controlado pelo equipamento. 
 Uma forma de analisar o DSC é como a quantidade de energia 
necessária do forno para aquecer a amostra em uma mesma 
temperatura da referência. 
 FORNOS: A análise pode ser realizada em 2 tipos diferentes de fornos: 
 
a. Por fluxo de Calor: Consiste em um forno derivado do DTA onde a amostra é aquecida e o fluxo de 
calor será referente a variação de temperatura entre amostra e referência. Esse método consiste em 
obter valores quantitativos da entalpia total envolvido no processo, uma vez que é realizado pelo 
fluxo de calor. O forno é igual ao DTA. 
 
✓ É uma relação do calor específico da amostra e referência. Ar aquece mais rápido. 
✓ A troca de calor entre o forno e a amostra ocorre preferencialmente pelo disco. Quando o 
fluxo é positivo, flui energia do disco para a amostra (reação endotérmica). 
b. Por Compensação de Potência: Consiste em um método em que se utiliza 2 fornos, 2 termopares 
separados (1 para a referência – 1 para a amostra) mantendo-as na mesma temperatura. A potência 
dissipada pelos aquecedores é relacionada com a energia envolvida no processo endotérmico ou 
exotérmico. Basicamente, é uma análise da quantidade de potência que deve ser modificada para a 
amostra ou a referência, de forma a igualar a temperatura de ambos. 
 
✓ É um calorímetro que mede diretamente a energia envolvida nos eventos térmicos. Além 
disso, o fluxo de calor é medido diretamente tornando o processo mais preciso. 
Este forno pode ser feito de aço (quando for analisar somente polímeros) ou de carbeto de silício 
(quando se analisa cerâmicas e metais). 
 
III. CALIBRAÇÃO: É realizado a partir de elementos que apresentam temperaturas bem definidas de troca de calor 
e transições. Esses elementos podem ser índio e estanho para polímeros. Alumínio para cerâmicas e metais. 
 
 A entalpia de reação é calculada a partir da área da curva de DSC. Porém, é uma medida 
que depende tanto da massa como do fator de calibração do equipamento. 
 
IV. CONCEITOS 
A análise térmica de DTA ou DSC é utilizado para verificar temperaturas de transições 
ou a energia do processo como Tg, Tm, Tf. Essa análise é feito a partir das características 
que o material possuí. Lembra-se, materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos se 
diferencial pelo tipo de ligação química presente entre os átomos. Portanto, essa análise 
é feito em função da entalpia, entropia e volume específico do material. 
 
 
I. Temperatura de Fusão (Tf): temperatura considerada de 1º ordem termodinâmica. Consiste na 
transformação da energia térmica em cinética, sendo que na presença de energia cinética maior que 
o valor da energia de ligação primária ocorre uma mudança verdadeira de fase devido a destruição 
da organização dos átomos. 
II. Temperatura de Cristalização (Tm): temperatura considerada de 1º ordem termodinâmica, consiste na 
temperatura necessária para que ocorra a cristalização. Temperatura em que um soluto começa a 
cristalizar e se separar do solvente, onde estava dissolvido, formando um precipitado. 
III. Temperatura de transição vítrea (Tg): temperatura no qual um líquido super-resfriado passa de um 
estado viscoelástico para um sólido elástico. Não ocorre uma mudança de estado verdadeira uma vez 
que o sólido apresenta a mesma desorganização do estado viscoelástico, porém, com uma 
viscosidade muito alta que restringe a movimentação dos átomos. É uma temperatura de 2º ordem 
termodinâmica devido a sua dependência pela taxa de resfriamento. Um processo acompanhado de 
capacidade calorífica 
 
 É possível relacionar a Tg com o módulo elástico do material, sendo que o mesmo está 
relacionado com a força das ligações químicas. É uma medida da rigidez do estado sólido 
do material. Portanto, materiais cristalinos apresentam maior rigidez devido aos átomos 
estarem ligados fortemente um ao outro. 
 
IV. FATORES CONTROLÁVEIS 
 AMOSTRA: Utiliza-se uma massa de 10 mg para ambos as análises. Essa amostra está 
relacionada com a densidade, sendo que a variação entre poliméricos, metálicos e cerâmicos. 
Além, utiliza-se pós finos devido o mesmo apresentar maior área superficial. 
 
 FATORES INSTRUMENTAIS E OPERACIONAIS: Taxa de aquecimento, atmosfera do forno 
(estática ou dinâmica) e natureza do gás (inerte ou reativo). Utiliza-se atmosfera inerte devido 
ao mesmo possibilitar a obtenção dos eventos referente somente a amostra. Atmosfera 
reativa pode maquiar algumas mudanças presentes. 
 
 CONDIÇÕES OPERACIONAIS: Tipo de cadinho e material do mesmo. Para amostras de DSC 
utiliza-se cadinhos fechados para a amostra. O material varia de acordo com o material da 
amostra e afinidade do mesmo, porém é comum a utilização de cadinhos de alumínio ou 
grafite.