Anodic electrodissolution in flow injection system: a fast and efficient alternative for alloys dissolution

DIVULGAÇÃO ELETRODISSOLUÇÃO ANÓDICA EM SISTEMA DE INJEÇÃO EM FLUXO: UMA ALTERNATIVA RÁPIDA E EFICIENTE PARA DISSOLUÇÃO DE LIGAS METÁLICAS José Bento Borba da Silva Departamento de Química - ICEx - Universidade Federal de Minas Gerais - 31270-901 - Belo Horizonte - MG Ivan Gonçalves de Souza Departamento de Química - Universidade Federal de Santa Catarina - Trindade - CP 476 - 88040-900 - Florianópolis - SC Ana Paula G. Gervasio Instituto de Química de São Carlos - Universidade de São Paulo - 13560-970 - São Carlos - SP Recebido em 19/10/98; aceito em 13/8/99 ANODIC ELECTRODISSOLUTION IN FLOW INJECTION SYSTEM: A FAST AND EFFICIENT ALTERNATIVE FOR ALLOYS DISSOLUTION. Anodic electrodissolution procedure in a flow injection system for determination of constituents in alloys is discussed. This approach implement sample preparation procedure by using a chamber and a DC power supply with constant direct current. Solid sample was attached to chamber as anode. In this review a general overview of these procedure is presented. The procedure presented a good performance characterized by a high sample throughput determinations, good accuracy and relative standard deviation. Keywords: anodic electrodissolution; alloys; FIA. INTRODUÇÃO O monitoramento da composição química, de diferentes classes de ligas metálicas, é um trabalho rotineiro nas indústrias siderúrgica e metalúrgica, diante da necessidade de se produzirem ligas com composição exatamente conhecida em seus constituintes. Alterações nos teores de certos componentes, mesmo em quantidades muito pequenas, podem prejudicar a qualidade do produto em relação às características desejáveis. Encontram-se disponíveis na literatura um grande número de metodologias empregando variadas técnicas analíticas para a quantificação dos elementos que compõem as ligas metálicas. Para a escolha da metodologia mais adequada para uma determinada situação, deve-se levar em conta fatores distintos como a exatidão e precisão necessárias, disponibilidade de equipamentos e reagentes, além da velocidade de obtenção dos resultados analíticos. Considerando-se que o controle de qualidade nestas indústrias requer a obtenção cada vez mais veloz dos resultados, a possibilidade de se efetuar a análise deste material diretamente na forma sólida torna-se bastante atrativa, uma vez que a velocidade de emissão de resultados é normalmente limitada pelo tempo consumido na etapa de preparação da amostra1. Entre os métodos que possibilitam o emprego da amostra na forma sólida, os mais utilizados são a espectrometria de emissão óptica com fonte de arco ou centelha (OES), e a espectrometria de fluorescência de raios-X2. Pode-se destacar algumas vantagens oferecidas por estes métodos, tais como o aumento da velocidade de emissão dos resultados e a eliminação dos problemas inerentes aos processos de dissolução ácida das ligas, isto é, contaminações causadas por reagentes e vidrarias e perda de elementos por volatilização3-5. Por outro lado, estes métodos caracterizam-se por necessitarem de materiais de referência certificados ou padrões secundários para a calibração dos equipamentos, além de envolverem uma instrumentação complexa e dispendiosa, o que limita seu emprego às indústrias de grande porte. Além disso, apresentam usualmente limitadas faixas de trabalho, pobre precisão, problemas relacionados a efeito de matriz e limites de detecção insuficientes para muitas aplicações6. Mais recentemente, outros métodos de trabalho do material diretamente na forma sólida têm sido propostos. Assim, metodologias que utilizam a técnica da descarga brilhante (“Glow Discharge”), a ablação por faísca (“Spark Ablation”) e a ablação 244 por laser (“Laser Ablation”), principalmente acoplados a espectrômetro de absorção atômica (AAS) e espectrômetro de emissão atômica (AES) ou de massa (ICP-MS), tem sido desenvolvidas2. Não obstante, estas técnicas também apresentam problemas em relação a calibração do equipamento, bem como na precisão das determinações, embora venham sendo utilizadas com sucesso em aplicações bastantes específicas2,7. Um olhar mais detalhado ao volume de publicações na área metalúrgica nos últimos anos revela que a espectrometria de absorção (AAS) ou emissão atômica (AES) são as técnicas que melhor tem sido exploradas no controle da produção de ligas metálicas. Desde sua introdução em 1960, o espectrômetro de absorção atômica vem sendo empregado em laboratórios de análises de aços e de ligas não ferrosas8. Apesar da técnica ser considerada lenta para aplicação na etapa de controle de produção, continua tendo importância vital para caracterização do produto acabado, entre outras aplicações tolerantes a tempo. A espectrometria de emissão atômica, quando acoplada a uma fonte de plasma induzido (ICP-AES), vem se consolidando como poderosa ferramenta para a avaliação da qualidade de matérias primas, processos e produtos finais2,9. A técnica de ICP-AES caracteriza-se pela possibilidade de determinações multi-elementares, além da possibilidade de admitir introdução de amostras nas formas líquidas, de aerossóis ou, com auxílio de periféricos apropriados (uma fonte de corrente direta - DC, por exemplo), permite que a partir do desgaste de amostras sólidas, um gás contendo vapores do material possa ser introduzido no plasma. A despeito destas possibilidades, contudo, persistem os problemas de calibração e de baixa precisão. Este último, devido a problemas de repetibilidade no desgaste ou transporte dos vapores metálicos até o plasma. A forma mais usual de introdução de amostra nestas duas técnicas (AAS e AES) continua sendo a nebulização pneumática de soluções das amostras. Neste sentido, em se tratando de amostras de ligas metálicas, há a necessidade de uma etapa prévia de dissolução da mesma, a qual possibilite a obtenção de uma solução contendo os elementos presentes na liga. Em uma primeira etapa, as ligas são usualmente fragmentadas à forma de limalhas ou pós. Posteriormente uma determinada quantidade de material é pesado e então submetido ao processo de dissolução10. Nesta etapa, geralmente são empregadas misturas ácidas, misturas fundentes de sais ou peróxidos, entre outros reagentes. O uso de temperaturas adequadas em sistemas abertos ou fechados (bombas digestoras) e QUÍMICA NOVA, 23(2) (2000) mais recentemente, o uso de forno de microondas, contribuem para agilizar os processos de dissolução10,11. Nos procedimentos em sistema aberto há riscos de contaminação, o que pode prejudicar significativamente a confiabilidade na determinação de elementos traços11. Para escolha do procedimento mais adequado para a dissolução do material da amostra, deve-se levar em conta a composição química e estrutura física da amostra e a técnica a ser empregada para a quantificação das espécies dissolvidas. Um fator comum nestes procedimentos, é que são geralmente lentos, além de consumirem elevadas quantidades de reagentes, se transformando em fontes de contaminação ou contrariamente, pod (...truncated)