Instrumentação e Controle de Processos: Interação entre Matéria e Radiação

Instrumentação e Controle de Processos Matéria e Radiação Prof Dr Estêvão Magno Rodrigues Araújo 20231 Energia frequência e comprimento de onda Fontes de radiação Interação entre matéria e a radiação Principais métodos instrumentais que aproveitam essa interação Lei de LambertBeer O que é radiação Radiação faz mal É perigosa O que é matéria De que a matéria é formada Matéria é qualquer coisa que tenha massa de repouso e que ocupa lugar no espaço É formada por átomos e partículas subatômicas Os átomos podem se agrupar formando moléculas estruturas iônicas entre outras Matéria Para garantir a qualidade de matériasprimas e produtos atendimento às normas ambientais entre outros é necessário se saber a concentração das substâncias eou átomos presentes no meio Uma das formas de determinar as concentrações é a partir da interação entre a matéria e alguma forma de radiação Radiação é um processo físico de emissão ou de propagação de energia por meio de partículas ou de ondas eletromagnéticas Dessa forma a radiação é uma forma de um material excitado perder energia A radiação pode ser corpuscular ou eletromagnética Radiação corpuscular é formada por partículas ou subpartículas atômicas como prótons nêutron elétrons pósitrons mésons π etc Radiação alfa formada por dois prótons e dois nêutrons Radiação beta formada por um pósitron ou um elétron emitido a partir do núcleo do átomo Espectro ou espectro eletromagnético é o intervalo completo de todas as possíveis frequências da radiação eletromagnética O espectro eletromagnético se estende desde as ondas de baixa frequência ondas de rádio até as de maior frequência como as da radiação gama c λ f E f h hcλ Radiação Fóton partícula que transporta a energia da radiação eletromagnética Radiação ionizante e nãoionizante O que acontece se a matéria receber energia A radiação pode afetar a matéria de várias formas Ondas de rádio vibração de átomos e moléculas Infra vermelho vibração de ligações químicas Visível e ultravioleta vibração de ligações químicas e arrancar elétrons de valência RaiosX arrancar elétrons internos detecção de elementos químicos Radiação gama desestabilizar o núcleo atômico Na maioria dos casos para que um determinado fenômeno ocorra a energia fornecida deve ter exata energia quantizada TESTE DE CHAMA A energia emitida é igual à absorvida A quantidade de radiação emitidaabsorvida por uma amostra é diretamente proporcional a sua concentração Depende da análise Exemplos de aplicação no cotidiano Desvios Concentrações suficientemente altas de forma que os analitos interajam e não haja proporcionalidade entre a absorbância e a concentração Concentrações muito baixas de forma que o equipamento não consiga perceber o analito a quantidade de radiação absorbida é muito pequena Concentrações muito altas sem interação entre os analitos de forma que a radiação absorbida seja muito alta e o que o equipamento precisa detectar é muito pouco Desvios exemplo de gráfico A absorbância não aumenta com a concentração Quando os desvios são ocasionados porque a concentração está alta é comum diluir as amostras Reduz as interações entre os analitos Reduz os problemas de detecção Devese tomar cuidado para que os analitos não sumam Análise Instrumental Análise Instrumental Análise Instrumental Análise Instrumental Análise por emissão Análise Instrumental Espectrometria de Emissão de RaiosX Os detectores são uma parte bastante importante dos aparelhos de análise instrumental Viscosity of the sample in analyses where there is runoff the viscosity of the solutions changes with concentration there may be an error due to the nonproportionality between absorbance and concentration diluted concentration has fewer atoms but they pass more quickly Turbidez da amostra a maior parte das análises consiste em verificar a quantidade de radiação que passa pela solução e a turbidez vai bloquear a radiação principalmente as de maior comprimento Cuidados Alinhamentos dos componentes dos aparelhos se os geradores refletores e detectores não estiverem perfeitamente alinhados as análises não serão bem feitas Temperatura a temperatura pode mudar o comportamento da solução e consequentemente o resultado da análise Luminosidade e radiação externa os detectores podem ser estimulados pela grande presença de fótons no ambiente de análise o que pode interferir na análise Umidade ambiente pode impactar no funcionamento dos componentes eletrônicos umidade muito alta pode causar curtos e umidificar as amostras Rede elétrica tensão potência e frequência pode impactar no funcionamento dos equipamentos principalmente na geração e detecção da radiação