Introdução á pirólise analítica (Py-GC/MS e Py-GC/FID)

O que é a pirólise analítica

Porquê a pirólise analítica

Vantagens e desvantagens da pirólise analítica

Tipos de pirolisador

Forno

Ponto Curie

Filamento aquecido

Pirólise na prática

Caracterização do pirolisado

Factores que influenciam a pirólise

Aplicações qualitativas (exemplos)

Aplicações quantitativas (exemplos)

Exemplos de aplicação do NIR em combinação com a análise multivariada a materiais lenhocelulósicos

(1) Desenvolvimento de modelos densidade da madeira, MOE, MOR, dureza Janka e composição química para madeira sólida e moída de Eucalyptus grandis.

(2) Comparação de 3 instrumentos, de bancada (Bruker/MPA), transportável ASD/LabSpec5000 e portátil (PHAZIR).

(3) Desenvolvimento de modelos densidade com microdensitometria de raios-X

Introdução à análise multivariada/quimiometria

Definição

Necessidade da análise multivariada

Recolha de dados e desenho experimental

PCA

Scores e loadings

Aplicações da PCA na espectroscopia NIR

Detecção de estruturas escondidas

Detecção de amostras desviantes (outliers)

Selecção de amostras calibração e validação

PLS

Teoria

Aplicações do PLS n análise quantitativa

Pré-processamento espectral

Derivadas 1ª e 2ª

Normalização vectorial

Correcção multiplicativa do sinal (MSC)

Número de variáveis latentes, validação cruzada

Detecção de Outliers/outsiders

Outliers espectrais

Importância da validação externa dos modelos

Introdução à espectroscopia de infravermelho próximo (NIR)

Desenvolvimento histórico do NIR

Sobretons

Combinações de banda

Vantagens do NIR

Limitações do NIR

Análise quantitativa

Instrumentos de bancada, portáveis e portáteis (handheld) 

Introdução à espectroscopia de infravermelho médio (FTIR), continuação

Oscilador anarmónico

Que moléculas absorvem no infravermelho?

Princípios de modulação

Monocromador filtro/LED

Monocromador redes de difracção (grating)

Monocromadores redes de difracção com detectores de díodos (Diode Array)

O interferómetro de Michelson

Caracterização da madeira por métodos não convencionais

Introdução à espectroscopia de infravermelho médio (FTIR)

Desenvolvimento histórico

O espectro electromagnético

Interacção da radiação com a matéria

Reflexão, transmissão, absorção e dispersão

Oscilador harmónico

Influência da massa reduzida

Influência da força de ligação

Caracterização da madeira por métodos não convencionais

Obtenção de espectros de infravermelho médio por transmissão com janelas de KBr e de infravermelho próximo por reflexão

Preparação de amostras extractadas e não extractadas para a caracterização por infravermelho

Moagem fina com moinhos de esferas Retsch Mixer Mill

Pesagem do KBr e obtenção de janelas de KBr

Obtenção de espectros de infravermelho próximo (NIR) e médio (FTIR).

A despolimerização da suberina por metanólise

Determinação da suberina por perda de massa

Determinação da suberina como fase orgânica após acidificação

A derivatização dos compostos para análise

Análise quantitativa: padrão interno

Espectrometria de massa

O detector de massa tipo quadrupolo

A ionização por impacto electrónico

A análise do espectro de massa

Outras técnicas de separação cromatográfica (HPLC)

Neutralização do hidrolisado

Adição do Padrão interno

Redução

Recuperação dos alditóis após centrifugação

Derivatização por acetilação

Cromatografia gás-líquido

As separações cromatográficas: aspectos gerais

Fase estacionária e fase móvel

O cromatógrafo gasoso

Colunas: fases estacionárias polares e apolares

Colunas: comprimento, diâmetro interno e espessura de filme

Injector split-splitless

Detector de ionização de chama (FID)

O gás de arraste: influência na resolução

Programas de temperaturas e separação

Selectividade, eficiência e resolução da cromatografia

Determinação dos açúcares como acetatos de alditóis

Os polissacáridos e os seus açúcares constituintes

As várias formas isoméricas dos açúcares nas soluções hidrolisadas

A determinação dos açúcares pele técnica dos acetatos de alditol

A adição do padrão interno

A neutralização da solução de hidrólise com Ba(OH)2

A redução dos açúcares a alditóis com NaBH4

A derivatização dos alditóis como ésteres acetato

Determinação da lenhina solúvel (espectrofotometria de UV)

Determinação da lenhina insolúvel (gravimetria)

Determinação da lenhina

Pesagem do material livre de extractivos

Hidrólise ácida (pré-hidrólise e autoclavagem)

Filtração, lavagem e diluição

Determinação da humidade da madeira após secagem em estufa a 103ªC

Determinação dos extractivos em diclorometano, etanol e água pelo método Soxhlet

Determinação das cinzas após queima da matéria orgânica em mufla

Determinação dos extractivos

Os extractivos enquanto mistura complexa de compostos

A remoção dos extractivos com solventes de polaridade crescente

A extracção pelo método do Soxhlet

A evaporação do solvente e a recuperação e pesagem do extracto

Análise química da madeira pela “química húmida”

Redução de dimensões: moagem e crivagem

Extractivos

Hidrólise ácida da madeira

Lenhina insolúvel

Lenhina solúvel

Açúcares: acetatos de alditóis

Cinzas: compostos inorgânicos

Análise da suberina

A análise química dos produtos florestais

Métodos clássicos de “química húmida”

Métodos espectroscópicos

Análise quantitativa e qualitativa por RMN

A análise química sumativa

As análises químicas qualitativas

Os problemas das análises químicas sumativas das madeiras

A falta de especificidade dos métodos analíticos

A normalização dos métodos

Anatomia das cascas

Casca interna, casca exterior, peridermes e ritidoma.

A composição química das cascas

A composição química da cortiça

Estrutura e ultra-estrutura celular da cortiça

Modelos de estrutura para a parede celular da cortiça

Suberina: monómeros ácidos de cadeia longa

Polifenóis da cortiça: lenhina e outros polifenóis 

Os compostos inorgânicos

A composição química das cascas e os métodos analíticos

A elaboração de um relatório técnico-científico

O estilo e a forma na escrita técnico-científica

O Título

O Resumo (Abstract)

As Palavras-chave

A Introdução

O Material e Métodos

Os Resultados & Discussão

As Conclusões

As Referências Bibliográficas

A pesquisa bibliográfica

As bases de dados de pesquisa bibliográfica

Cálculo do módulo de elasticidade (MOE) e do módulo de ruptura (MOR) à flexão estática das madeiras ensaiadas.

Discussão dos resultados e comparação com valores disponíveis na literatura.

Ensaios práticos de determinação dos valores de carga/deformação, em amostras de provetes de madeira, ensaiados à flexão estática, para o cálculo do módulo de elasticidade (MOE) e módulo de ruptura de acordo com a norma EN 408

Ensaios realizados com a colaboração do Eng. José António Santos, na Unidade de Engenharia de Produtos, Laboratório de Materiais e Revestimentos, Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG), Lisboa

A lenhina

Os extractivos

A estrutura da parede celular

A ultra-estrutura das microfibrilas

Os compostos inorgânicos

A composição química da madeira e os métodos analíticos

Composição química das madeiras

Componentes estruturais e não estruturais

A celulose

As hemiceluloses

Determinação das propriedades mecânicas das madeiras

Importância das propriedades mecânicas das madeiras

Principais tipos de tensões mecânicas: tracção, compressão e corte

Métodos de determinação das propriedades mecânicas das madeiras

A normalização nacional, europeia e internacional

Os tipos de ensaios mecânicos

O ensaio à flexão estática: aspectos práticos

O ensaio à flexão estática: os gráficos de carga-deformação

O ensaio à flexão estática: determinação do MOE e do MOR

As propriedades mecânicas das madeiras apreciadas pelo MOE e MOR determinados à flexão estática

Métodos de determinação do teor de humidade da madeira

Importância da humidade

Definição do teor de humidade

Secagem em estufa e secagem

Medidores eléctricos: resistência eléctrica e propriedades dieléctricas

Titulação de Karl Fischer

Destilação azeotrópica

Exercícios de determinação expedita do teor de humidade com o Protimeter Timberland

Métodos de determinação da densidade

Densidade e massa volúmica

Efeito da composição química, estrutura e teor de humidade na densidade 

Determinação da densidade da madeira

Medição do volume pelo método da deslocação de água

Microdensitometria de raios-x

Ondas sonoras

Resistência mecânica

Importância da densidade da madeira

Forma de organização e estrutura da Unidade Curricular

Programa da Unidade Curricular

Materiais de estudo e avaliação

Apresentação e fiabilidade dos resultados

O Sistema Internacional SI

Incerteza nas medições

Algarismos significativos

Tipos de erros

Erros sistemáticos e erros fortuitos

Exactidão e precisão

Medição da exactidão: o erro

Medição da precisão: o desvio padrão

Apresentação dos resultados

Propagação dos erros

Fiabilidade dos métodos

Exercícios