Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11624/246
Autor(es): Cruz, Douglas Roberto Nervo da
Título: Desenvolvimento de um sistema para determinação entalpimétrica por infravermelho.
Data do documento: 2015
Resumo: No presente trabalho montou-se um sistema para análise entalpimétrica utilizando câmera de infravermelho como sensor de temperatura. Os primeiros testes tinham o propósito de avaliar a eficiência deste sistema no monitoramento da temperatura de uma titulação termométrica de neutralização. Desta forma, utilizou-se o sistema na determinação da concentração de uma alíquota de 20 mL de uma solução de NaOH (aprox. 1molL-1) utilizando, como titulante, uma solução de HCl padronizada, com concentração de 1,007 molL-1. O próximo passo foi determinar a entalpia de neutralização utilizando soluções de 50 e 20 mL de soluções de HCl (1,007 molL-1) e NaOH (1,012 molL-1). Os resultados obtidos na determinação da entalpia de neutralização de cinco alíquotas de 50 mL de solução de NaOH (1,012 molL-1) com 50 mL de solução de HCl (1,007 molL-1) foram de - 61,81 ± 4,45 kJ mol-1 (sensor PT-100), - 59,98 ± 2,23 kJ mol-1 (termômetro de mercúrio) e - 57,08 ± 0,26 kJ mol-1 (câmera de infravermelho). Em relação a solução de 20 mL, a determinação da entalpia de neutralização de seis alíquotas de 20 mL de solução de NaOH (1,012 molL-1) com 20 mL de solução de HCl (1,007 molL-1) utilizando a câmera resultou num valor de - 58,34 ± 1,96 kJ mol-1. Além da entalpia, determinou-se a curva de calibração e o coeficiente de determinação (R2) referente aos valores de temperaturas das reações. Os valores de R2 foram de 0,941 (PT-100), 0,9933 (termômetro) e 0,9999 (câmera), tornando a câmera o equipamento mais apropriado para determinação das variações de temperatura das reações para solução de 50 mL de NaOH (0,25; 0,5; 0,75 e 1molL-1) com solução de 50 mL de HCl (1 molL-1). A terceira etapa foi a miniaturização do sistema de análise entalpimétrica desenvolvido. Inicialmente, com o uso de um pipetador multicanal, foi realizada a adição de 0,1 mL da solução de HCl (1,007 molL-1) a um volume igual da solução de NaOH (1,012 molL-1) e após foram calculados capacidade calorífica do sistema e entalpia. Os resultados determinaram um valor médio de entalpia de neutralização de - 59,61 ± 2,94 kJ mol-1, além de um erro de - 3,77 kJ mol-1. Também determinou-se a curva de calibração e coeficiente R2 referente aos valores de temperaturas resultantes do acréscimo de 0,15 mL da solução de HCl (1 molL-1) a um volume igual de NaOH (0,25; 0,5; 0,75 e 1 molL-1) utilizando pipetadores monocanal e multicanal. Os valores de R2 foram de 0,90 (PT-100) e 0,9921 (câmera) com pipetador monocanal e 0,959 (PT-100) e 0,9748 (câmera) para pipetador multicanal. Diante desses valores, a câmera mostrou-se mais apropriado para análises entalpimétricas, tanto com pipetador monocanal quanto com multicanal. No último passo desenvolveu-se um sistema automatizado para análise 5 entalpimétrica utilizando câmera de infravermelho como sensor de temperatura. Em uma linha da placa de Elisa (8 cavidades) adicionou-se um volume de 0,1 mL da solução de HCl (1,007 molL-1) a um volume igual da solução de NaOH (1,012 molL-1) e calculados capacidade calorífica do sistema e entalpia. Quando analisado de forma manual, o valor da entalpia foi de - 60,96 kJ mol-1 e com o uso do programa, a entalpia passou a ser - 57,65 kJ mol-1. Em virtude disso, pode-se concluir que a câmera de infravermelho é o melhor equipamento para se determinar a entalpia das reações químicas de neutralização. Também se faz necessário um programa que analise valores de temperatura e calcule a entalpia, pois a chance de erro é menor do que se análise e cálculo forem feitas manualmente.
Resumo em outro idioma: In the present study was set up a system for entalpimetrica analysis using infrared camera as a temperature sensor. The first tests were designed to evaluate the efficiency of this system in monitoring the temperature of a thermometric titration neutralization. Therefore, we used the system for determining the concentration of an aliquot of 20 mL of NaOH solution (1,012 molL-1) using, as a titrant, a standardized HCl solution, with a concentration of 1.007 molL-1. The next step was to determine the enthalpy of neutralization solutions using 50 and 20 mL of HCl solution (1.007 molL-1) and NaOH (1.012 molL-1). The results of the determination of the enthalpy of neutralization five aliquots of 50 mL of NaOH solution (1.012 molL-1) 50 mL of HCl solution (1.007 molL-1) were - 61.81 ± 4.45 kJ mol-1 (PT-100 sensor) - 59.98 ± 2.23 kJ mol-1 (mercury thermometer) and - 57.08 ± 0.26 kJ mol-1 (infrared camera). In relation to 20 mL of solution, the determination of the enthalpy of neutralization six aliquots of 20 mL NaOH (1.012 molL-1) with 20 mL of HCl solution (1.007 molL-1) using the camera resulted in a value - 58.34 ± 1.96 kJ mol-1. In enthalpy, determined the calibration curve and the coefficient of determination (R2) for the temperatures of the reactions values. The R2 values were 0.941 (PT-100), 0.9933 (thermometer) and 0.9999 (camera), thus making the camera most suitable equipment for the determination of temperature changes of the reactions to 50 mL of NaOH solution (0.25, 0.5, 0.75 and 1 molL-1) with a solution of 50 mL HCl (1 molL-1). The third stage was the miniaturization of entalpimétrica analysis system developed. Initially, using a multichannel pipettor, was performed adding 0.1 mL of HCl solution (1.007 molL-1) at an equal volume of NaOH solution (1.012 molL-1) and after the heat capacity were calculated system and enthalpy. The results determined an average value of enthalpy of neutralization - 59.61 ± 2.94 kJ mol-1, and an error - 3.77 kJ mol-1. We also determined the calibration curve and R2 coefficient related to temperature values resulting from the addition of 0.15 mL of HCl solution (1 molL-1) at an equal volume of NaOH (0.25, 0.5, 0.75 and 1 molL-1) using single-channel and multichannel pipettors. The R2 values were 0.90 (PT-100), and 0.9921 (camera) with a single channel pipettor and 0.959 (PT-100), and 0.9748 (camera) for multichannel pipettor. Given these values, the camera was more suitable for entalpimetricas analyzes, both with single-channel pipettor as multichannel. In the last step we developed an automated system for entalpimetrica analysis using infrared camera as a temperature sensor. In an ELISA plate line (8 wells) was added a volume of 0.1 mL of HCl solution (1.007 molL-1) at an equal volume of NaOH solution (1.012 molL-1) and the 7 calculated heat capacity system and enthalpy. When analyzed manually, the value of the enthalpy was - 60.96 kJ mol-1 and using the program, the enthalpy has become - 57.65 kJ mol- 1. As a result, it can be concluded that the infrared camera is the best device for determining the enthalpy of the chemical neutralization reactions. Also a program to analyze temperature values and calculate the enthalpy is necessary because the chance of error is smaller than and calculations are done manually.
Nota: Inclui bibliografia.
Instituição: Universidade de Santa Cruz do Sul
Curso/Programa: Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Processos Industriais
Tipo de obra: Dissertação de Mestrado
Assunto: Entalpia
Termômetros e termometria
Calorimetria
Orientador(es): Costa, Adilson Ben da
Coorientador(es): Tedesco, Leonel Pablo
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Processos Industriais – Mestrado

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