Análise Química: importância e tipos de análises

Assuntos

1. Análise Química: definição
2. Importância da Análise Química
3. Tipos de Análise Química
4. Onde fazer uma Análise Química

Descubra a importância da Análise Química dos materiais, além dos principais tipos e onde você pode realizar estes ensaios químicos.

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Análise Química: definição

A análise química é, por definição, qualquer ensaio ou análise laboratorial responsável pela identificação ou quantificação de elementos químicos, substâncias, compostos ou materiais.

Os tipos de ensaios e análises químicas podem ser divididos em análises imediatas, qualitativas e quantitativas.

1. Análise química imediata: trata-se de isolar as espécies constituintes da amostra manualmente ou com instrumentação específica;

2. Análise química qualitativa: referente à identificação das espécies constituintes da amostra, ou seja, descobrir a composição do material ou do componente;

3. Análise química quantitativa: utilizada para determinação da quantidade de cada espécie constituinte da amostra, geralmente em porcentagem, fração ou proporção.

Historicamente, as análises químicas surgiram a partir de métodos gravimétricos e volumétricos. Porém, com o desenvolvimento das técnicas, existe hoje uma considerável diversidade de métodos para determinar a composição e a porcentagem das espécies químicas dos materiais, como veremos adiante.

Enquanto a Análise Química determina composição e proporção de espécies químicas, outros ensaios como o Ensaio de Tração, fornecem propriedades mecânicas que podem auxiliar na identificação de um material. Acesse esse artigo para compreender como é feito o Ensaio de Tração, além de seus objetivos, resultados, normas técnicas e onde você pode realizar esta análise.

Importância da Análise Química

Os ensaios laboratoriais de análise química são fundamentalmente aplicados na indústria para identificar e quantificar as espécies químicas presentes nas matérias-primas, substratos, massas cerâmicas, solos, peças, componentes e etc.

Com os dados composicionais de um material, é possível ajustar corretamente seus processamentos, verificar a conformidade dos materiais com as especificações dadas pelos fornecedores, selecionar as melhores matérias-primas e garantir o padrão de qualidade dos produtos, evitando contaminações e resíduos, por exemplo.

Uma prática comum na indústria é a utilização da análise química para engenharia reversa de determinados produtos, com o objetivo de identificar quais são os materiais presentes em uma amostra. A partir disso, é possível desenvolver um produto a partir de uma referência, ou mesmo obter vantagem competitiva sobre um concorrente.

Para a caracterização de Materiais Cerâmicos, ao invés do Ensaio de Tração, geralmente é utilizado o Ensaio de Compressão para determinação das propriedades mecânicas, além das Análises Químicas. Acesse o artigo e entenda como funciona o Ensaio de Compressão, quais seus principais problemas, além dos seus objetivos e onde você pode realizar este ensaio.

Tipos de Análise Química

É importante percebermos que há muitos ensaios e análises laboratoriais os quais nos fornecem dados sobre a composição e a estrutura química dos materiais. Eles podem ser realizados independentemente, mas geralmente são utilizados em conjunto, a fim de se obter uma análise completa.

Dessa forma, listamos a seguir as principais técnicas utilizadas em Análises Químicas e como elas funcionam:

Microscopia Ótica (MO)

A Microscopia Ótica em Análises Químicas é utilizada para visualização prévia da microestrutura de um material, fornecendo importantes informações iniciais sobre sua estrutura, o que pode revelar ou auxiliar na identificação das espécies químicas da amostra.

Microscopia Confocal (MC)

Assim como a Microscopia Ótica, a Microscopia Confocal auxilia na identificação das espécies químicas da amostra. A diferença desta técnica é que com a utilização de um detector de ponto e movimentação da amostra, podem ser geradas imagens 3D, como em uma tomografia.

Microscopia de Força Atômica (AFM)

A Microscopia de Força Atômica (AFM) mapeia a topografia de uma superfície, gerando imagens com altíssima resolução e riqueza de detalhes, sendo utilizada para analisar a rugosidade e a deterioração superficial de uma amostra.

Perfilometria Ótica (PO)

A Perfilometria Ótica (PO) é semelhante à Microscopia de Força Atômica, porém tem uma menor resolução. A luz refletida de espelho de referência é combinada com a luz refletida da superfície da amostra, produzindo um interferograma da superfície.

Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) funciona a partir da interação de um feixe de elétrons com a superfície do material, fornecendo uma visualização com altíssima resolução e aumento. Com o MEV, é possível visualizar a orientação cristalina e a diferenciação de fases, além da topografia da amostra. Também auxilia na identificação das espécies químicas.

Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)

Enquanto que no MEV são medidos os sinais irradiados, na Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), o feixe de elétrons atravessa uma amostra suficientemente fina, fornecendo informações sobre a estrutura atômica, defeitos e a formação de cristais.

Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS)

A Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), é uma técnica de análise química geralmente acoplada ao MEV ou MET, a qual identifica os elementos químicos através da dispersão de energia associada à incidência de raios x na amostra.

Ressonância Magnética Nuclear (RMN)

A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) permite a identificação de fases, propriedades químicas e estruturais de ligações e grau de conversão, além da presença de átomos e sua concentração relativa, a partir de interações de momentos magnéticos nucleares com ondas eletromagnéticas com frequência de rádio.

Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)

A Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) fornece informações quantitativas e qualitativas sobre os processos endotérmicos e exotérmicos do material, como as temperaturas de transição vítrea (Tg), fusão e ebulição, além da capacidade calorífica, calor de fusão e de reação, estabilidade térmica oxidativa, tempo de cristalização, cinética das reações e graus de cristalinidade e reticulação.

Análise Termogravimétrica (TGA)

A Análise Termogravimétrica (TGA) funciona a partir do monitoramento da massa da amostra em função do tempo ou da temperatura. Com ela, é possível determinar a estabilidade térmica, a velocidade de degradação polimérica, o teor de resíduos e a oxidação do material, sendo utilizada principalmente para polímeros.

Fluorescência de Raios X (FRX)

A Fluorescência de Raios X (FRX) é um dos métodos mais utilizados para determinação de espécies químicas presentes em uma amostra, podendo ser realizada para polímeros, metais, cerâmicas e compósitos. A técnica é baseada na emissão e detecção das radiações eletromagnéticas de alta frequência característica de cada elemento químico.

Difração de Raios X (DRX)

O método de Difração de Raios X (DRX) fundamenta-se na leitura do padrão de raios X difratados em uma amostra. É utilizado para identificação de fases cristalinas, arranjos atômicos, mudanças de fase e estresse residual.

Sonda de Elétrons para Microanálise de Raio X (EPMA)

A Sonda de Elétrons para Microanálise de Raio X (EPMA) permite a quantificação de elementos químicos a partir de um feixe de elétrons de alta intensidade, com base em informações específicas de raios X.

Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR)

A Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) funciona a partir da absorção feixes específicos de luz. O método permite a identificação da frequência vibracional das moléculas presentes na amostra, fornecendo dados sobre grupos funcionais, tipos de ligações químicas e suas concentrações.

Espectroscopia de Fotoelétrons de Raios X (XPS)

A Espectroscopia de Fotoelétrons de Raios X (XPS) é utilizada para identificação dos elementos e combinações químicas presentes em uma amostra, além de suas variações a partir de mudanças do ambiente químico, como por exemplo contaminantes, desgaste e processos de oxidação e corrosão.

Espectroscopia de Retroespalhamento de Rutherford (RBS)

A Espectroscopia de Retroespalhamento de Rutherford (RBS) é uma análise por feixe iônico a qual determina dados quantitativos de elementos químicos em relação à profundidade da amostra, como a concentração elementar de átomos por unidade de área, além de defeitos em grades cristalinas. É utilizada principalmente para filmes finos.

Espectroscopia de Elétrons Auger (AES)

A Espectroscopia de Elétrons Auger (AES) pode caracterizar a amostra em profundidade, sendo a técnica mais indicada para análise de superfícies finas, fornecendo dados de composição química, interfaces e transformações de fase.

Espectroscopia Raman (RS)

A Espectroscopia Raman (RS) fornece dados sobre a frequência vibracional de ligações químicas, a partir da indução de um momento dipolo nas moléculas e da radiação emitida por esta indução. Pode ser utilizada em amostras sólidas, líquidas e gasosas, além de materiais policristalinos, filmes finos e pós. A técnica Identifica grupos funcionais, tipos e concentração de ligações. Não é indicada para materiais metálicos.

Espectroscopia por Absorção de Raios X (XAS)

A Espectroscopia por Absorção de Raios X (XAS), pode ser utilizada em materiais amorfos e soluções, além dos materiais cristalinos, e fornece informações sobre as ligações interatômicas, como tipo de átomo, desordens estruturais, distância e número de coordenação.

Metalografia

A Metalografia se baseia na análise da microestrutura dos materiais metálicos, fornecendo importantes informações sobre a microestrutura do metais, suas fases e a porcentagem delas, além do tamanho médio dos grãos. Pode indicar como o metal foi processado e estimar qual é o comportamento mecânico da peça.

Além da Metalografia, outro método muito utilizado para a caracterização dos materiais, principalmente dos metálicos, é o Ensaio de Dureza. Clique no link e compreenda o que é o Ensaio de Dureza, em que consiste, quais seus tipos, por que realizá-lo e onde você pode executar este ensaio mecânico.

Onde fazer uma Análise Química

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