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Atividade Experimental – Análise Térmica: Análise Termogravimétrica (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA) Atividade Experimental 1 - Utilização do equipamento e preparo da amostra para Análise Térmica TG/DTA Vídeo 1: https://www.youtube.com/watch?v=BnDe3-9nlR8 Análise de um filme ativo com partículas de prata com a discussão do preparo da amostra e utilização do equipamento, até 13 min e 21 s no vídeo. Figura 1 Imagem Analisadores Térmicos TGA e DSC Assista o vídeo e anote as observações discutidas: Neste primeiro vídeo foi analisado um procedimento de um filme ativo com partículas de prata. A amostra obteve os equipamentos de TGA e DSC, que são controladoras de fluxo de gás, possuindo 2 equipamentos, 2 reguladores de fluxo de gás e 1 entrada de gás nitrogênio. Ao iniciar o procedimento da amostra é necessária uma limpeza com swab e acetona, deixando secar para colocar no forno novamente, é sempre importante ter o devido cuidado e deixar o mais limpo possível qualquer material e parâmetro estabelecido, antes de realizar o procedimento da amostra. É necessário a escolha de panelas de massas similares, ao medir a massa, sempre tarar a balança antes de utilizá-la, a temperatura inicial é de 20OC (a taxa de variação por temperatura é de 10oC por minuto, dependendo da amostra). A massa para análise de TGA é de 3 à 4 mg, estando sempre homogênea a superfície. A análise pode ser com filme, líquido, sólidos e pó, no caso do vídeo a amostra foi submetida a uma atmosfera de nitrogênio com vasão de gás de 50ml/min. Atividade Experimental 2 - Análise TG/DTA com observação da decomposição do PET (politereftalato de etileno) Vídeo 2: https://www.youtube.com/watch?v=5RQZAJtgeWA Observação da alteração da transparência e dos eventos térmicos associados aos processos de cristalização e fusão da amostra. https://www.youtube.com/watch?v=BnDe3-9nlR8 https://www.youtube.com/watch?v=5RQZAJtgeWA Figura 2. Imagem do termograma TGA/DTA e na parte superior a amostra de PET no início da variação programada de temperatura. Assista o vídeo e anote as observações discutidas: Neste vídeo é mostrada a análise TG/DTA da decomposição do PET, quando esse material atinge uma temperatura de 69,2Cº inicia o processo de transcrição vítrea em que a amostra passa a ter um aspecto de borracha. No primeiro momento o tempo se modifica, a temperatura e a massa estão sendo variáveis. Na temperatura 159.3Cº ocorre um evento exotérmico, onde acontece a passagem pela cristalização da amostra, de cor opaca. Na temperatura 250.1Cº ocorre outro evento, mas endotérmico, onde a amostra se funde, fica menos viscosa e se espalha por toda a superfície, ocorrendo também a redução da viscosidade. Na medida que a temperatura aumenta a coloração muda, deixando um aspecto mais amarelado, e consequentemente a formação de bolhas. Logo após ocorre o processo de oxidação que vem sofrendo obstrução, aumentando o volume e visualmente a cor também é modificada, ficando cada vez mais escura. Atividade Experimental 3 - Análise de um PET em amostra de ar. Vídeo 3: https://www.youtube.com/watch?v=REU14kXh4lU Análise de uma amostra de PET (Poli Tereftalato de etileno) que é um poliéster, polímero termoplástico foi realizada sob atmosfera de ar. A curva DTA indica a transição vítrea, a cristalização e a fusão, já a curva TGA mostra a perda de massa pela decomposição oxidativa. As imagens mostram como a decomposição oxidativa progrediu com descoloração e formação de bolhas na amostra. Figura 3. Imagem do termograma TGA/DTA e na parte superior a amostra de PET, no início e final da análise. https://www.youtube.com/watch?v=REU14kXh4lU a) Início b) Final Assista o vídeo e anote as observações discutidas: Neste procedimento é estabelecido pela continuação do vídeo 2, onde a amostra ao atingir a temperatura de 77,4Cº ocorre o processo de transcrição vítrea, na temperatura de 153Cº ocorre uma etapa exotérmica, processo de cristalização, que ocorre mudanças na transparência da amostra. Em 254,5Cº acontece a fusão, caracterizada por um processo endotérmico ( ocupação de todo o material pela panela). Logo após ocorre a oxidação da amostra, pela qual passa a mudar de cor, e por fim os gases produzidos são volatizados. Atividade Experimental 4 - Análise TG/DTA com observação da desidratação do CoSO4.7H2O(s) Vídeo 4: https://www.youtube.com/watch?v=-VSa3YhsP_I Observação das alterações na cor da amostra devido aos eventos térmicos e mudanças de massa pela desidratação de uma amostra CoSO4.7H2O(s). Figura 4. Imagem das alterações de cor e as temperaturas relacionadas aos eventos térmicos de desidratação da amostra de CoSO4.7H2O(s). https://www.youtube.com/watch?v=-VSa3YhsP_I Assista o vídeo e anote as observações discutidas: Este procedimento é marcado por 3 eventos. No primeiro evento, se pode perceber que o composto apresenta 7 moléculas de água, sendo que ocorre a desidratação do mesmo, cor se modifica e consequentemente essas moléculas irão se perdendo (perda de massa). No segundo evento, a amostra perde 2 moléculas de água, a cor vai se modificando novamente, à um encolhimento do material dentro da panela, levando um pico de TG. No terceiro evento, a amostra perde 3 moléculas de água, coloração cada vez mais escura (levando ao tom de roxo). Para cada evento, cada vez que as moléculas de água são perdidas a temperatura aumenta e a coloração muda de uma cor clara para uma mais escura. Atividade Experimental 5 - Análise TG/DTA determinação de madeira Vídeo 5: https://www.youtube.com/watch?v=U-3R3URmu7k Foi utilizado um pedaço de madeira em que realizou-se um corte quadrado de 3,3 mm. A análise foi realizada sob atmosfera de ar. Enquanto as curvas TG e DTA indicam decomposição térmica da celulose entre 200 e 350 °C, as imagens mostram a cor da amostra começando a ser alterada em temperatura abaixo de 200 °C. Na decomposição oxidativa a cerca de 450 °C a cor tornou-se branca com alguma faísca de chama devido à reação intensa. Figura 5. Imagem do termograma TGA/DTA e na parte superior a amostra de madeira no início da variação controlada de temperatura. Assista o vídeo e anote as observações discutidas: Neste vídeo foi utilizado um pedaço de madeira. A análise foi realizada sob atmosfera de ar. Enquanto as curvas TG e DTA indicam decomposição térmica da celulose entre 200 e 350 °C. O aspecto da madeira começa a mudar na temperatura de 200 °C. Na decomposição oxidativa a cerca de 450 °C a cor tornou-se branca com alguma faísca de chama devido à reação intensa. Antes de ocorrer o procedimento a mudança de cor, era visualmente estabelecida de forma bem clara, passando de uma cor clara para uma mais escura, foi feita a diminuição da massa, https://www.youtube.com/watch?v=U-3R3URmu7k depois da combustão com a chama, a cor muda novamente, para uma cor mais esbranquiçada (processo exotérmico). Atividade Experimental 6 - Exemplo de Cálculo de TG para uma amostra de CaC2O4.H2O(s) Figura 6. Termograma TG e DTG para os eventos térmicos e perdas de massa associados a variação controlada de temperatura para o CaC2O4.H2O(s) Realizar os cálculos, anotar as discussões, relacionar os eventos térmicos e as temperaturas de pico para cada uma das perdas de massa e equacionar as reações associadas: