Vokabular

Em 1990, na Universidade de Washington, os autores Ruzicka e Marshall (1990) propuseram este método no intuito de automatizar os procedimentos analíticos empregados no monitoramento e controle de etapas de processos industriais. Com isso os autores visaram um sistema de análises mecanicamente mais simples e robusto do que aqueles usados em Análise por Injeção em Fluxo (FIA), que apesar do sucesso obtido em análises seriais em bancadas de laboratório, encontrava dificuldades de adaptação em situações de monitoramento de processos, que requerem longos períodos de operação sem necessidade de manutenção e re-calibrações. Baseia-se nos mesmos três princípios básicos do FIA: injeção sequencial de zonas bem definidas de amostra e reagentes, dispersão parcial reprodutível, controle preciso do tempo (Ruzicka e Marshall, 1990). A formação do produto de reação se dá por interpenetração das zonas

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de amostra e reagente em um único canal de fluxo, gerando um sinal transiente que resulta em um sinal analítico reprodutível (Gubeli et al, 1991).

São empregados de maneira usual nos sistemas SIA uma bomba de pistão como sistema de propulsão de fluídos e uma válvula seletora com múltiplas portas (tipicamente entre 8 e 10) controladas com auxílio de programas computacionais, o que permite a automação da manipulação da amostra. Um sistema típico é apresentado na FIGURA 1.12.

A bomba de pistão (FIGURA 1.12) é conectada a uma válvula de duas vias que

na posição “IN”, interrompe o contato entre a seringa e as portas da válvula seletora,

permitindo aspirar uma quantidade pré-estabelecida de solução transportadora para a

seringa. Na posição “OUT” a conexão da seringa (já contendo o volume apropriado de

1 2 3 5 6 7 8 4 Bobina Coletora OUT IN Seringa Detector Solução Transportadora Bomba de Pistão

Reagente 1 Amostra Reagente 2

Válvula rotatória seletora Reator Computador Válvula 2-vias

FIGURA 1. 12: Sistema típico de análise por injeção sequencial, mostrando os principais componentes: bomba de pistão, válvula de 2-vias de seringa (posições IN e OUT), bobina coletora, válvula seletora de 8 portas, bobina de reação e detector. Um computador com software apropriado controla movimentos sincronizados da bomba, da válvula de 2-vias, da válvula seletora e faz a aquisição de dados do detector.

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solução transportadora) pode ser feita a qualquer porta da válvula seletora através da bobina coletora. As conexões das portas da válvula seletora podem ser feitas a reservatórios de soluções de reagentes e de amostra, dos quais pequenos volumes podem ser aspirados para o interior da bobina coletora, de forma, entretanto, a não atingir o interior da seringa. Desta maneira, se necessário for, há a possibilidade de se submeter a amostra a várias etapas de tratamento antes da determinação. Esta característica de versatilidade no tocante às possibilidades de conexões do SIA possibilita a automação do tratamento da amostra antes da reação analítica propriamente dita, podendo-se realizar, diluições, reações, misturas, pré-concentração da amostra, sem necessariamente aumentar a complexidade mecânica do sistema.

Pelo fato de se tratar de um sistema em linha única, o SIA não permite a homogeneização pela adição da amostra ao reagente por confluência como ocorre no FIA. Assim, a homogeneização no primeiro método ocorre apenas pelos processos de dispersão axial e radial. Devido à reversão da direção do fluxo da zona da amostra, assim como do efeito de turbulência causado pela bobina com geometria helicoidal, obtém-se a interdispersão adequada, desde que não se use volumes de amostra que gerem coeficientes de dispersão menor do que 2, e que o reagente esteja em concentração suficientemente alta para atender à estequiometria da reação (Gubeli et al, 1991; Masini, 2008). No caso de reações complexas que envolvam mais de dois reagentes, câmaras de diluição têm sido empregadas no intuito de se efetivar a homogeneização (Guzman et al, 1992, Vieira dos Santos et al, 2011), bobinas auxiliares de diluição e mistura (Galhardo e Masini, 2000), bem como a associação de SIA com análise por fluxo monossegmentado (Vieira et al, 1998; Silva et al, 2002). Assim, apesar desses procedimentos auxiliares como outros já citados levarem à diminuição da velocidade analítica, por outro lado, permitem a automação completa da análise.

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A principal característica do SIA consiste em não ser necessário mudar a configuração física do sistema quando se deseja alterar parâmetros tais como volumes de amostra e reagentes, tempo de reação e realizar diluições da amostra (Ruzicka e Marxhall, 1990). Ainda, podem-se ressaltar outras características importantes:

Não é necessária a conexão adicional de uma linha de fluxo para cada reagente que se deseja incrementar no método pelo fato de ser um sistema em linha única de relativa simplicidade e alta robustez (Economou et al, 2005);

Pelo fato de utilizar quantidades de soluções pré-definidas (fluxo intermitente), o consumo das mesmas torna-se bastante reduzido;

Solventes de diversas naturezas químicas podem ser utilizados pelo fato dos materiais constituintes do equipamento serem de grande resistência. São exemplos destes últimos: Teflon, vidro e aço inoxidável;

A linha da base do sinal analítico para detectores eletroquímicos não sofre a influência de pulsos decorrentes das pulsações causadas por bombas peristálticas utilizadas em FIA pelo fato desta última ter sido substituída por uma do tipo pistão a qual permite uma propulsão uniforme;

As limitações que podem ser encontradas na Análise por Injeção Sequencial são (Gubeli et al, 1991).

custo mais elevado do equipamento;

diminuição da frequência de amostragem causada pelas etapas de enchimento da seringa e aspiração das soluções;

otimização mais complicada do sistema visando obter a interpenetração efetiva das zonas de reagentes e amostras no caso do emprego de dois ou mais reagentes.

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Apesar dessas limitações, SIA tem encontrado inúmeras aplicações, não só no controle e monitoramento de processos e análises seriais em bancada de laboratórios (Vieira dos Santos e Masini, 2010), mas também como uma ferramenta para otimização de processos, como descrito por Vieira dos Santos e Masini, 2009 e 2010b.