Vogel: Análise Química Quantitativa
12.9 Aplicações de DTA e DSC
amostra. A maior parte dos equipamentos modernos de DTA inclui um
dispositivo para o encapsulamento da amostra. É prática corrente
encapsular a amostra entre placas metálicas de alta condutividade térmica.
Assim, a amostra fica na forma de uma pastilha fina que permite melhor
contato térmico entre a amostra e o sensor de temperatura.
É prática corrente o uso em DSC de um recipiente vazio como referência
(o mesmo é feito em DTA quando o peso da amostra é da ordem de 1 mg).
Quando o peso é maior, é necessário usar um material de referência porque
o peso total da amostra e seu recipiente deve ser aproximadamente igual ao
peso da referência e seu recipiente. O material de referência deve ser
selecionado de modo a ter características térmicas semelhantes às da
amostra. O material de referência mais usado é α-alumina de grau de pureza
analítico. Antes do uso, α-alumina deve ser recalcinada e estocada em um
dessecador contendo perclorato de magnésio. Kieselguhr é outro material
de referência usado quando a amostra tem natureza fibrosa. Quando há
diferença muito grande entre as características térmicas da amostra e dos
materiais de referência ou quando ΔT é grande, costuma-se diluir a amostra
com a substância de referência. Pode-se fazer a diluição misturando bem
proporções adequadas da amostra e do material de referência.
12.9 Aplicações de DTA e DSC
As mudanças de peso monitoradas por termogravimetria envolvem,
invariavelmente, absorção ou liberação de energia e podem ser medidas por
DSC ou DTA. Ocorrem, entretanto, mudanças de energia que não são
acompanhadas por ganho ou perda de peso. Fusão, cristalização,
amolecimento e as transições no estado sólido não envolvem mudanças de
peso. Por isto, a TG é comumente utilizada juntamente com DTA e DSC.
A análise qualitativa de materiais foi uma das primeiras aplicações da
DTA, um método rápido para a identificação de minerais, argilas e materiais
poliméricos. Assim, por exemplo, quando se usa a DTA com atmosfera de
nitrogênio, a crisotila (asbesto branco) mostra um pico endotérmico de
desidroxilação em 650°C e um pico exotérmico de cristalização característico em 845°C. Pode-se detectar por DTA uma amostra com 1%
p/p de crisotila em talco. Esta técnica é rápida porque não envolve a longa
etapa de preparo da amostra requerida pelos outros métodos. Os polímeros
têm seus pontos de amolecimento endotérmicos característicos. Assim, cada
componente de uma mistura de vários polímeros comerciais pode ser
facilmente identificado com DTA por sua região endotérmica de
amolecimento.
DTA e, particularmente, DSC são usadas em química farmacêutica na
investigação da pureza de produtos, identificação de isômeros ópticos,
ocorrência de polimorfismo e formação de eutéticos. Na indústria
alimentícia, as gorduras comestíveis e óleos podem ser caracterizados por
métodos térmicos diferenciais. Para medidas quantitativas, prefere-se DSC
porque ela requer apenas um padrão para calibração da área dos picos. Em
DTA e DSC, a área do pico, A, depende da massa da amostra, m, do calor
da reação, ΔH, e de uma constante empírica, K, em que
A = ±ΔHmK
Em DTA, a constante K depende da temperatura. Isto exige que a calibração
das áreas dos picos seja feita com o padrão na mesma faixa de temperatura
a ser usada para a amostra. Com um equipamento de DSC eficiente, a
constante K praticamente não depende da temperatura e só um padrão é
necessário para a calibração. Assim, em DSC, a constante K é determinada
com um padrão de alta pureza e uma entalpia de fusão (ΔHf) conhecida com exatidão. O metal índio puro, com ponto de fusão a 156,5°C, é muito
empregado. Um instrumento moderno comandado por um
microprocessador avalia K usando a área do pico obtida da fusão
endotérmica do índio. Qual seria, então, o papel da DTA na análise térmica
moderna? Quando este capítulo foi redigido, a temperatura máxima
alcançada pela DSC é da ordem de 800°C, enquanto alguns instrumentos de
DTA podem chegar até 2000°C. Por este motivo, a DTA ainda é usada em
estudos de minerais e materiais refratários e cerâmicos em altas
temperaturas.