A análise elemental é um campo da química analítica e é usada para a determinação quantitativa e qualitativa de compostos orgânicos e inorgânicos em substâncias sólidas ou líquidas.
Atenção especial é dada à determinação de carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e enxofre (análise CHNOS). O conhecimento sobre o conteúdo desses elementos é de grande importância para numerosos setores e indústrias.
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Existem diversos métodos estabelecidos para análise elemental. Métodos de medição espectroscópicos como espectroscopia de emissão óptica (ICP-OES), espectrometria de absorção atômica (AAS) ou espectrometria de faísca são amplamente utilizados e são preferidos para a análise de amostras metálicas.
Em análise termogravimétrica (TGA), a mudança na massa do material da amostra é medida como uma função de uma mudança na temperatura ao longo do tempo, o que permite tirar conclusões sobre a composição da substância sendo analisada.
Comparado a esses métodos, os chamados analisadores de combustão oferecem uma gama significativamente mais ampla e podem ser usados para a análise rápida e confiável de uma grande variedade de tipos de amostras.
A análise de combustão é basicamente um processo de três etapas. No primeiro passo, um fluxo de oxigênio é tratado para remover quaisquer impurezas que possam afetar os resultados da medição. No próximo passo, o material da amostra a ser analisado é completamente combusto em uma atmosfera de oxigênio. Fornos de indução ou fornos de resistência são geralmente usados para este propósito. Os componentes gasosos produzidos durante a combustão são processados em uma etapa final e então analisados espectroscopicamente. Sensores de infravermelho próximo (NIR) ou sensores de condutividade térmica (TCD) são frequentemente usados para análise.
Devido ao uso versátil de analisadores elementais, existem inúmeras possíveis aplicações em uma ampla gama de indústrias. Por exemplo, analisadores elementais são frequentemente usados na indústria de aço e titânio para fins de controle de qualidade.
O carbono também é um componente importante do aço, e seu conteúdo tem uma influência significativa nas propriedades do material. À medida que o conteúdo de carbono aumenta, a resistência e a capacidade de endurecimento do aço aumentam, enquanto outras propriedades como ductilidade e soldabilidade diminuem.
O hidrogênio pode ter uma influência considerável nas propriedades materiais do aço, titânio ou até mesmo do cobre. Aços de alta resistência com alto conteúdo de martensita são particularmente sensíveis a danos induzidos por hidrogênio. No caso do titânio, o hidrogênio pode ser depositado na matriz metálica do material, resultando na formação de um hidreto metálico, que também tem uma influência considerável nas propriedades do material.
O teor de oxigênio dos materiais também é de grande interesse. No caso do titânio, um aumento no teor de oxigênio resulta em uma estrutura material mais dura, mas também muito mais frágil. Um aumento no teor de oxigênio também tem um efeito negativo semelhante em outros materiais, como ferro, aço ou cobre.
Além de determinar o carbono, analisar o teor de enxofre de uma amostra é uma das tarefas mais importantes na análise elemental hoje. No caso de amostras orgânicas como carvão vindo da indústria de mineração, o teor de enxofre permite tirar conclusões sobre a qualidade do combustível. Materiais de maior qualidade geralmente possuem um valor calorífico mais alto e um teor de enxofre mais baixo. Analisar o teor de enxofre de várias amostras inorgânicas também é de interesse particular.
No caso da indústria de alimentos e rações, a detecção do teor de nitrogênio é de especial interesse. Com base na fração de nitrogênio, o conteúdo de proteína da amostra analisada pode ser determinado.
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A análise elementar é um método para analisar vários materiais de amostra quanto à sua composição química. Atenção especial é dada à detecção de carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e enxofre.
Em geral, a amostra a ser analisada é queimada em uma atmosfera de oxigênio puro. O gás resultante é então frequentemente analisado espectroscopicamente quanto aos seus componentes.
O conhecimento da composição química exata dos materiais é de enorme importância para inúmeras aplicações. Nas indústrias de aço e materiais de construção, por exemplo, a análise elemental é usada para um controle de qualidade importante.
Além da indústria de aço e materiais de construção, a análise elemental é usada em muitas outras áreas. No setor alimentício, por exemplo, este método é usado para determinação de proteínas. No setor de mineração, é usado para determinar o conteúdo de carbono e enxofre na amostra sendo analisada. Além dessas indústrias, a análise elemental é usada em muitas outras áreas, como automotiva, fabricação aditiva ou em pesquisa ambiental e energética.
