Principal diferença - TGA vs DTA vs DSC

TGA, DTA e DSC são três termos usados ​​para descrever a análise de compostos que participam de reações químicas por meio de mudanças de temperatura desses compostos. TGA significa Análise Gravimétrica Térmica e DTA significa Análise Térmica Diferencial, enquanto DSC significa Calorimetria de Varredura Diferencial. Todas essas três técnicas são tipos de análise térmica. A principal diferença entre o TGA DTA e o DSC é o método de medição das mudanças nas amostras causadas pelo calor. Em TGA, a mudança na massa da amostra é medida com o aumento da temperatura, enquanto, em DTA, a diferença de temperatura que se acumula entre a amostra e uma referência é medida e em DSC, o calor liberado durante um processo químico é medido.

Principais áreas cobertas

1. O que é TGA - Definição, Método de Análise, Aplicações 2. O que é DTA - Definição, Método de Análise, Aplicações 3. O que é DSC - Definição, Método de Análise, Aplicações 4. Qual é a diferença entre TGA DTA e DSC - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: Calorimetria de Varredura Diferencial, Análise Térmica Diferencial, DSC, DTA, TGA, Análise Térmica, Análise Gravimétrica Térmica

O que é TGA

TGA é Análise Gravimétrica Térmica. É uma técnica de análise térmica. Aqui, a mudança da massa de uma amostra é observada e analisada com a mudança da temperatura. Isso também pode ser medido em função do tempo a uma temperatura constante. Este método é comumente usado para a análise da pureza da amostra, teor de carbonato e matéria orgânica na amostra, etc.

As substâncias que podem ser analisadas por meio dessa técnica incluem materiais inorgânicos, metais, polímeros, plásticos, cerâmicas, vidros e materiais compostos. O dispositivo utilizado para esse fim é denominado analisador termogravimétrico. Ele mede a massa da amostra continuamente com a mudança de temperatura. Os parâmetros básicos que são medidos a partir do TGA são massa, temperatura e tempo.

Figura 1: Um termograma mostrando a mudança de massa de uma substância em diferentes temperaturas.

Para fazer medições precisas, a temperatura é gradualmente aumentada ou diminuída e a massa é medida continuamente. A análise pode ser feita em diferentes condições atmosféricas, como condições atmosféricas normais e no vácuo.

O TGA pode ser usado para avaliar a estabilidade térmica de substâncias. Às vezes, é muito útil para determinar as mudanças de massa que ocorrem nas reações de combustão. Para compostos altamente voláteis, o TGA pode ser uma boa técnica para determinar a taxa de evaporação. Este método também ajuda a determinar a temperatura de cura das substâncias.

O que é DTA

DTA ou Análise Térmica Diferencial é uma técnica de análise térmica. Aqui, a diferença de temperatura desenvolvida entre uma amostra e um composto de referência é medida em tratamentos térmicos idênticos. O material de referência deve ser inerte. Tanto o material de referência quanto a amostra devem ser fornecidos com as mesmas condições e os mesmos tratamentos.

Se houver uma diferença zero entre as temperaturas da amostra e da referência, o composto da amostra é termicamente inerte. Isso ocorre porque o material de referência também é termicamente inerte e a amostra é analisada em relação ao material de referência.

Figura 2: Um analisador térmico diferencial com um espectrômetro de massa conectado.

O analisador é composto por um porta-amostra, sensores, forno, sistema de controle de temperatura e sistema de registro. Este instrumento pode ser usado em temperaturas muito altas. Também é altamente sensível. Estas são as vantagens do método DTA.

A técnica DTA pode ser utilizada na análise de propriedades térmicas de minerais, para a caracterização de polímeros; na indústria farmacêutica e alimentícia, pode ser usado como método de análise de materiais biológicos.

O que é DSC

DSC é Calorimetria de Varredura Diferencial. No DSC, o fluxo de calor é medido em relação à mudança de temperatura em um determinado momento. O instrumento que mede DSC (calorímetro) utiliza duas câmaras para guardar a amostra e um material de referência. A câmara de referência é preenchida com um solvente. A câmara de amostra é preenchida com a substância de amostra dissolvida no mesmo solvente (mesma quantidade) usado como referência. Esta técnica pode ser usada tanto para substâncias quanto para reações químicas.

Figura 3: Um calorímetro de varredura diferencial

Ao final do experimento, um termograma é obtido. Este termograma fornece o desvio da energia térmica liberada pela amostra em relação à referência. A curva de referência é chamada de linha de base. Um desvio acima da linha de base é chamado de transição exotérmica e um desvio abaixo da linha de base é chamado de transição endotérmica. A área sob o pico é diretamente proporcional à quantidade de energia térmica absorvida ou liberada pela amostra.

Nesse método, uma pequena quantidade da amostra é suficiente para a análise. Isso ocorre porque a amostra é dissolvida no mesmo solvente usado na câmara de referência antes da análise. Esta técnica é aplicável para a determinação do calor de reação de uma determinada reação química. No entanto, tanto a amostra quanto a referência devem receber as mesmas condições e os mesmos tratamentos térmicos devem ser feitos para ambas, a fim de obter resultados precisos.

Diferença entre TGA DTA e DSC

Definição

TGA: TGA é Análise Gravimétrica Térmica.

DTA: DTA é a análise térmica diferencial.

DSC: DSC é Calorimetria de Varredura Diferencial.

Técnica

TGA: No TGA, a mudança da massa de uma amostra com a mudança da temperatura é observada e analisada.

DTA: No DTA, a diferença de temperatura desenvolvida entre uma amostra e um composto de referência é medida em tratamentos térmicos idênticos.

DSC: No DSC, o fluxo de calor é medido em relação à mudança de temperatura em um determinado momento.

Compostos Analisados

TGA: O TGA pode ser usado para analisar materiais inorgânicos, metais, polímeros, plásticos, cerâmicas, vidros e materiais compostos.

DTA: O DTA pode ser usado para analisar propriedades térmicas de minerais, para a caracterização de polímeros e materiais biológicos.

DSC: DSC pode ser usado para analisar proteínas, anticorpos, etc.

Natureza da Amostra

TGA: A amostra pode ser usada como uma substância sólida em TGA como um pó ou pequenos pedaços.

DTA: A amostra pode ser usada em seu estado sólido para DTA.

DSC: A amostra é sempre um líquido; a substância a ser analisada é dissolvida no solvente utilizado como referência.

Conclusão

TGA, DTA e DSC são técnicas de análise térmica. Essas técnicas são usadas para analisar o comportamento de uma determinada substância quando a temperatura é alterada. Essas técnicas também são aplicáveis ​​para certas reações químicas, a fim de encontrar a relação entre as reações e a temperatura. A principal diferença entre TGA, DTA e DSC é o método de medição das mudanças nas amostras causadas pelo calor.

Referências:

1. “Calorimetria de Varredura Diferencial”. Chemistry LibreTexts, Libretexts, 7 de janeiro de 2017, disponível aqui. Acessado em 27 de setembro de 2017. 2. Samira Mohammadpour. “Análise térmica diferencial e calorimetria de varredura diferencial”. LinkedIn SlideShare, 6 de agosto de 2014, disponível aqui. Acessado em 27 de setembro de 2017. 3. “Termogravimetria (TG) ou Análise Termogravimétrica (TGA) ou Análise Gravimétrica Térmica.” Anderson Materials Evaluation, Inc., Disponível aqui. Acessado em 27 de setembro de 2017.

Cortesia de imagem:

1. “Whewellite tga” (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 2. “210 014 001” pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos (trabalho do governo dos Estados Unidos) via Flickr 3. “Calorímetro diferencial de varredura” (domínio público) via Commons Wikimedia