De forma a caracterizar os agentes encapsulantes e substratos utilizados nas atividades experimentais realizadas procedeu-se ao uso de um conjunto de técnicas que se desdobram em técnicas principais e auxiliares de caracterização. Relativamente às técnicas principais de caracterização estas englobam o GC-MS com headspace estático e a espetroscopia por ultravioleta- visível (UV-VIS); as auxiliares englobaram a espetroscopia de infravermelho por refletância total atenuada (FTIR-ATR), a análise termogravimétrica (TGA) e o método de Brunauer, Emmet e Teller (B.E.T).
III.1. Espetrometria de ultravioleta-visível (UV-VIS)
A espetrometria de absorção UV-VIS é uma técnica que utiliza radiação eletromagnética com comprimentos de onda entre os 200 nm e 760 nm. Quando este tipo de radiação incide numa determinada molécula, esta fica excitada e pode sofrer transições eletrónicas. A partir deste pressuposto esta técnica permite que seja obtido um espetro eletrónico de absorção, que por sua vez corresponde ao registo gráfico de resposta ao estímulo ocorrido (Pereira, 2009).
A absorção de energia UV-VIS provoca alterações na estrutura eletrónica de uma molécula devido à ocorrência de transições eletrónicas (geralmente eletrões que se encontram em ligações π e n (não ligantes) envolvidos nas ligações). A espetroscopia de ultravioleta-visível permite assim estudar transições eletrónicas em moléculas contendo ligações π, ou em moléculas que incluam eletrões que já não façam parte de uma ligação química. Neste trabalho apenas terão interesse as transições π → π** e n → π**, características de compostos orgânicos (Neto 2012; Pereira, 2009). O aspeto mais importante nesta técnica, do ponto de vista experimental, consiste na determinação da quantidade de luz absorvida pela amostra. Tal é descrito pela equação abaixo, correspondente à Lei de Beer-Lambert, que estabelece a relação entre a intensidade que incide na solução (𝐼0) e a intensidade de luz que sai da solução (𝐼) (Neto, 2012; Pereira, 2009).
lg(𝐼0⁄𝐼)= 𝐴 = 𝜀 × 𝑐 × 𝑙
Onde 𝐴 corresponde à absorvência, 𝜀 à absortividade molecular, 𝑐 à concentração molar do material absorvedor e 𝑙 à espessura da amostra através da qual a luz passa.
III.2. Espetroscopia de infravermelho por refletância total atenuada (FTIR-ATR)
A espetroscopia de infravermelho baseia-se no pressuposto de que as ligações químicas das substâncias possuem frequências de vibração específicas, as quais correspondem a níveis de energia da molécula. Esta técnica baseia-se na incidência de um raio monocromático de luz infravermelha sobre uma amostra, no qual é posteriormente quantificada a energia absorvida pela mesma. Esta operação repete-se ao longo de uma faixa de números de onda, normalmente entre os 4000 cm-1e 400 cm-1(Lopes e Fascio, 2004).
O acessório de reflexão total atenuada (ATR) opera através da medição de alterações que ocorrem num feixe total de raios infravermelhos refletidos internamente quando entram em contacto com a amostra. Um feixe infravermelho é direcionado para um cristal oticamente denso com um elevado índice de refração a um certo ângulo. Esta reflexão interna cria uma onda que se estende por alguns micrómeros (0,5 µm a 5 µm) para além da superfície do cristal entrando em contacto com a amostra. A absorção de energia por parte da amostra, em regiões do infravermelho, conduz a um atenuamento da onda e gera-se um espetro de infravermelho após a análise da energia atenuada em cada onda (Neto, 2012; Perkin Elmer, 2013).
III.3. Análise termogravimétrica (TGA)
A análise termogravimétrica (TGA) é uma excelente técnica no que se refere à medição da estabilidade térmica dos materiais, à cinética de decomposição, à estabilidade oxidativa, a partir da análise de massa de uma amostra sobre o efeito de uma atmosfera controlada, normalmente ar ou azoto, em função da temperatura ou do tempo. Esta técnica permite a monitorização de uma reação que envolve uma fase de gás, como a desidratação ou a oxidação (Nielsen, 2010; Santana et al., 2008; The Linde Group, 2008)
Os instrumentos de TGA possuem um design especial e um balanço analítico sensível para a medição de variações de massa em ambientes até 1550 °C. O tamanho da amostra é cerca de 10 mg, dependendo do equipamento utilizado. O termopar fica localizado perto da amostra onde continuamente é registada a temperatura assim como a ocorrência da variação de massa. É de referir que esta técnica dependendo da atmosfera utilizada, gera resultados distintos, sendo que uma atmosfera inerte de azoto proporciona uma decomposição da matéria orgânica da amostra e reações
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de pirólise, enquanto que numa atmosfera rica em oxigénio ocorre a combustão de matéria orgânica (Neto, 2012; Santana et al., 2008; Toledo; The Linde Group, 2008).
III.4. Método de B.E.T.
O método de Brunauer, Emmet e Teller (B.E.T.) aplica-se à análise de isotérmicas de adsorção, o que, por sua vez, constitui uma valiosa ferramenta para a determinação da área superficial de diversos substratos, como por exemplo, do carvão ativado. Este método foi proposto em 1938 com a intenção de se interpretar a adsorção multicamadas em sólidos não porosos com base na adsorção física pela ação de forças de Van der Waals. Este, por sua vez, admite o estabelecimento de um equilíbrio dinâmico entre a adsorção e a dessorção considerando a possibilidade de ocorrer adsorção multicamadas.
A equação que define este método baseia-se nos pressupostos de que: (i) a velocidade de adsorção é igual à velocidade de dessorção, para cada camada adsorvida; (ii) a partir da adsorção da segunda camada, o calor de adsorção mantém-se constante e igual ao calor de condensação do gás e (iii) quando se verifica a igualdade entre a pressão medida no estado de equilíbrio e a pressão de saturação do adsorvato (p=p0), o adsorvato condensa como um líquido ordinário e o número de camadas adsorvidas é finito (Pena, 2008; Proença, 2011; Valencia, 2007).
Assim sendo, a equação do modelo de B.E.T., utilizada normalmente em formato linear, obtém-se pela equação abaixo:
𝑝 𝑝0 ⁄ 𝑛ads× 1 −𝑝 𝑝0 ⁄ = 1 𝑛m a × 𝑐 + 𝑐 − 1 𝑛ma × 𝑐 × 𝑝 𝑝0
Onde 𝑛𝑎ds corresponde à quantidade adsorvida à pressão 𝑝 (pressão medida no estado de
equilíbrio) e à temperatura T; 𝑝0 à pressão de saturação do adsorvato à temperatura T; 𝑛ma à
quantidade adsorvida necessária para preencher uma monocamada e 𝑐 é a contante de B.E.T (parâmetro tabelado) (Valencia, 2007).
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