Autores
Dorta, M.S. (IBILCE-UNESP) ; Fertonani, F.L. (IBILCE-UNESP) ; Pastre, I.A. (IBILCE-UNESP) ; Ribeiro, L.M.A. (IQ-USP)
Resumo
Materiais de referência (MR) são escassos e de importância tecnológica. Potes e
filtros de barro têm uso no Brasil e são exportados. Um ponto crítico na produção
é a padronização da cor, dada do torrão-vermelho (TV). O trabalho objetivou
preparar MR para TV. O candidato à MR foi estudado por gravimetria (umidade e
matéria orgânica), TG/DTG, para obter sua impressão digital do MR, e por XRD dos
resíduos-térmicos para determinar as espécies presentes (maghemita, magnetita,
hematita, quartzo, argila). Assim, a baixa % de MO, argilas e
a presença das espécies de FexOy são relevantes ao preparo do MR.
Palavras chaves
Materiais de referência; XRD; Óxido de ferro
Introdução
Materiais de referência são muito escassos na área da química e de importância
tecnológica. A preparação de filtros e potes de barrosão é de uso comum em todas
as regiões do Brasil. Trata-se de invenção genuinamente brasileira e, hoje, é
exportado à diferentes continentes. No entanto, a sua produção remete a 1ª era
da qualidade, a da inspeção. Um ponto crítico em sua produção é a necessidade da
padronização da cor para os diferentes lotes produzidos. A colorização é feita
com o “torrão vermelho (TV)” e este material provém de diferentes jazidas o que
aumenta muito a variabilidade na intensidade da coloração vermelha com reflexo
no produto. A importância de se ter um MR do TV é garantir a compra de material
sob especificações, científicas, prévias de modo a permitir ao comprador a
negociação do preço por tonelada do produto, a partir do atendimento dele ao
padrão (MR), possibilitando a minimização de retrabalho, pelas diferenças de
coloração das massas de partida. A coloração está diretamente relacionada à
presença de espécies químicas de óxido de ferro (III), aqui representada por
Fe2O3. Dentre as espécies de oxido de ferro, algumas são magnéticas e outras
não. As espécies magnéticas vão favorecer, durante o processo de queima, no
preparo do a formação de regiões escuras, denominadas de coração negro,
indesejadas à qualidade final do produto. A química de formação do coração está
relacionada à presença das espécies de óxidos de ferro(III), a de matéria
orgânica (MO) presente na argila e nos torrões-vermelhos. Essa matéria orgânica
é fonte de carbono (C) e enxofre (S) os quais promoverão reações de redução de
parte dos íons Fe(III) à Fe(II) em meio a massa do pote sob cozimento.
Material e métodos
Um total de 60 kg de torrão vermelho foram homogeneizados pelo método do
quarteamento (OHLWEILER; 1968). O candidato a MR (CRM) foi investigado pelas
técnicas: 1-gravimétrica clássica, aplicada ao preparo de grandes massas de
amostra para a determinação da umidade(UM), a 100◦C por 8h; e matéria
orgânica(MO), a 300◦C por 8h. E preparação do produto (CRM) em ausência de UM e
MO; 2- da análise térmica (TG/DTG), para a definição da impressão digital da
amostra do torrão-vermelho, preparada previamente à confirmação dos teores de
UM, MO, para confirmação da presença de argila, anterior e posterior a remoção
da umidade e matéria orgânica (as curvas TG foram obtidas a β= 10 °C/min; sob
atmosfera oxidante de ar: 100 mL/min; massa de amostra= 10 mg; cadinho de
alumina 70 µL, sem tampa); 3- de difratometria de raios X (XRD), para a
avaliação das espécies químicas presentes na amostra após a remoção da umidade e
da matéria orgânica (kαCu; step= 0,1◦; razão de avanço de 1◦/min; 671 counts;
feixe: 30 kV; intervalo 20: (3 ≤ 0 ≤ 70)◦.
Resultado e discussão
As curvas TG/DTG (Fig. 1), obtidas para as amostras in natura e posterior a
remoção da umidade (UM) e a matéria orgânica (MO), apresentaram 3 etapas de
perda de massa para a amostra in natura, atribuídas a remoção da umidade,
matéria orgânica e a decomposição da argila presente na amostra. Os teores de
umidade e matéria orgânica foram concordantes com o método gravimétrico clássico
(UM= 4,1±0,2% e MO= 0,6±0,2%) com massa residual de 92,6%. As curvas TG/DTG
obtidas para as amostras em ausência de umidade e matéria orgânica apresentaram
unicamente as etapas de remoção de água superficial (0,79±0,02%) e a e
composição das argilas (2,54 ± 0,04 %), com a saída de água estrutural, tendo
apresentado massa residual de 96,5%. O XRD do resíduo (Fig.2), livre de umidade
e matéria orgânica, confirmou a presença das espécies de óxido de ferro
(maghemita, magnetita, hematita), espécies com caráter magnético e
paramagnético. A hematita, quem atribui a cor vermelha à amostra; a hematita
pode ser obtida a partir da decomposição térmica de sais de ferro ou ainda oxi-
hidróxidos. Esse método pode promover também a formação de goethita ou magnetita
(OLIVEIRA; FABRIS; PEREIRA, 2013). As amostras foram comparadas ao padrão de
Fe2O3, sintetizado a partir do hidróxido. Outras espécies tais como o quartzo
(areia- presente em grande quantidade) e argilas (caulinita, mica, illita,
albita, goethita, gipsita, feldspato, esmectita, calcita) foram caracterizadas.
Curvas TG, DTG superpostas β= 10 oC min-1; atmosfera de ar: 100 mL/min; massa de amostra= 10 mg; cadinho de alumina-70 µL
avaliação das espécies químicas presentes na amostra após a remoção da umidade e da matéria orgânica (kαCu; step= 0,1◦; razão de avanço de 1◦/min
Conclusões
O candidato a CMR foi avaliado em termos de umidade(4,0±0,2%) e matéria
orgânica(0,6±0,2%), posterior à homogeneização, estando concordantes com o método
gravimétrico e com massa residual 92,6%. As argilas e a homogeneidade foram
confirmadas por TG/DTG, a considerar uma amostra sólida. A caracterização por XRD
revelou: a presença de diferentes óxidos de ferro (paramagnéticas e diamagnéticas)
as quais emprestam a cor vermelha à massa e à formação do coração negro; quartzo
em grande quantidade; e espécies de argilas. Baixos teores de UM e MO são
importantes para a preparação do CRM.
Agradecimentos
A empresa SPR - Soluções metrológicas, pelo apoio ao projeto de pesquisa; e a
AUIN pelo fomento durante a realização deste trabalho.
Referências
OHLWEILER, Otto Alcides. Teoria e Prática da Análise Quantitativa Inorgânica. [S. l.]: Editora Universidade de Brasília, 1968. 291 p. v. 1.
OLIVEIRA, Luiz C. A.; FABRIS, José D; PEREIRA, Márcio C. ÓXIDOS DE FERRO E SUAS APLICAÇÕES EM PROCESSOS CATALÍTICOS: UMA REVISÃO. Quim. Nova, [s. l.], v. 36, n. 1, p.123-130, 2013. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-40422013000100022. Acesso em: 22 jun. 2022.
