preparação de misturas gasosas de calibração

Um pré-requisito necessário para assegurar a boa qualidade dos resultados analíticos é a verificação da fiabilidade dos equipamentos de medição e a determinação do intervalo de validade dos procedimentos analíticos. Considerando que a maioria das técnicas em uso de medição é baseada em medições relativas, tem de ser reconhecido que a calibração é um passo muito importante em procedimentos analíticos adequados.

O termo mistura gasosa de calibração (MGC) é denominado como uma mistura de gases que é geralmente composta por um gás complementar que contém pelo menos um constituinte de conhecida concentração. O gás complementar é um gás puro ou mistura de gases sendo, na maior parte dos casos, o principal componente da mistura de gases de calibração, com a finalidade de diluir os constituintes utilizados para a calibração [Kettrup e Greim, 2001].

Para que uma mistura de gás possa ser designada de "mistura de gás de calibração", tem de cumprir uma série de exigências específicas, das quais as mais importantes são[Nelson, 1971; Kettrup e Greim, 2001]:

 as concentrações dos componentes medidos são invariáveis com o tempo (estabilidade);  o conhecimento da concentração da substância na mistura, com uma exactidão maior que o

dispositivo que está a ser calibrado;

 as impurezas não podem influenciar o resultado da medição;

 na preparação, deve fazer-se uso apenas das variáveis de medida fundamentais como a massa, a temperatura e a pressão.

 todas as fontes possíveis de erros devem ser definidas com exactidão.

A Figura 1.3 define os diferentes tipos de misturas gasosas de calibração. Em relação à composição da mistura, enquadram-se em duas categorias: componente único e multicomponente. Relativamente à preparação de misturas gasosas estas podem ser classificadas como misturas primárias, em que as concentrações do analito são calculadas através da medição de parâmetros básicos (massa, volume, entre outros) e misturas secundárias, que são obtidas, por exemplo, com uma diluição adicional das misturas primárias [Slominska et al., 2010].

Um outro tipo de mistura gasosa que pode ser distinguida contem apenas o gás de diluição e é chamada de "gás zero". Esta última merece especial atenção devido à sua ampla aplicabilidade, como exemplo servindo para a fixação do valor zero na instrumentação.

Figura 1.3 – Classificação de misturas gasosas de calibração [Slominska et al., 2010]

Durante a preparação de misturas gasosas a quantidade de gás complementar é medido como volume ou tempo e caudal, a quantidade do analito como massa ou volume e a concentração da mistura calculada através destes parâmetros.

Misturas Gasosas de Calibração

Composição da Mistura Preparação

Componente Único

a mistura contém uma única substância

Multicomponente

a mistura contém mais que um analito Mistura Primária a concentração do analito é determinada pela medição de quantidades básicas Mistura Secundária

obtida, por exemplo, como resultado de uma diluição de uma mistura

Todas as técnicas disponíveis de preparação de misturas gasosas de calibração se enquadram-se em três grupos básicos, esquematicamente apresentados na Figura 1.4:

 método estático;

 método dinâmico;

 método misto, constituindo uma combinação dos métodos estático e dinâmico.

Os métodos estáticos compreendem a introdução de uma quantidade especifica do analito num recipiente fechado, contendo um volume conhecido de gás. São utilizados quando são necessários pequenos volumes com concentração não muito baixa do contaminante.

Em contraste com o método estático no método dinâmico são injectados, continuamente, os componentes a serem determinados num fluxo de gás de diluição, com caudal conhecido.

Figura 1.4 – Classificação dos diferentes tipos de preparação de misturas gasosas de calibração [adaptado: Kettrup e Greim, 2001]

O método dinâmico apesar de ser mais complexo apresenta vantagens relativamente ao método estático [Nelson, 1971; Kettrup e Greim, 2001]:

 não se encontra limitado pelo volume de mistura gasosa, aumentando o tempo disponível para calibrações e futuras investigações;

Preparação de Misturas Gasosas de Calibração

Métodos Estáticos Métodos Dinâmicos Método Misto

Autodiluição Injecção Permeação Difusão Electrólise Evaporação Reacções Químicas Pressurizado Diluição exponencial Pressão Atmosférica Gravimetria Volumetria Manometria Recipiente com volume constante Vários recipientes com volume constante Recipiente com volume variável

 simplicidade na mudança da concentração pretendida e maior exactidão desta;

 diminuição das perdas por interacção com superfícies (eliminadas pelo fluxo contínuo, tornando-se praticamente insignificantes depois de ser atingida a saturação).

Pelo fluxograma da Figura 1.5 é demonstrado o esquema básico para a produção de misturas gasosas através do método dinâmico. Facilmente se observa que cada sistema de produção de mistura gasosa padrão fica caracterizado pelo tipo de técnica utilizada para a produção controlada do contaminante. Nestas circunstâncias, os métodos encontram-se enumerados na Figura 1.4 e daremos mais importância neste trabalho à evaporação, pois foi a tecnologia utilizada.

Figura 1.5 – Fluxograma sobre a produção de misturas gasosas através do método dinâmico

A preparação de misturas gasosas através da evaporação (como método dinâmico) consiste em passar um fluxo de gás diluente através de um líquido ou apenas sobre a sua superfície. A técnica baseia-se na saturação de um gás pelo vapor de um líquido. Neste método a saturação do gás pelo vapor é fulcral, em que a concentração do analito pretendida é obtida pela diluição do gás saturado em vapor do líquido. Apresenta como desvantagem a dificuldade da preparação de um fluxo de gás saturado com o vapor contendo o contaminante [Nelson, 1971; Konieczka et al., 2004].

A tecnologia por evaporação encontrou muitas aplicações, nomeadamente na preparação de misturas gasosas contendo vapores através da vaporização de um pequeno caudal de líquido [Wilbring e Schamaeh, 2001].

A produção controlada de misturas gasosas contendo vapor de água e amoníaco (através da evaporação) foi o método utilizado neste trabalho.

Entrada do gás de dluição Medidas de Fluxo Câmara de Mistura Mistura Gasosa Padrão Válvulas de controle Introdução controlada do contaminante