Exploratory analysis of pH reference materials for quality control acceptance by chemometrics algorithms - Salib, Madonna Atef Boulos (2020)
O National Institute for Standards and Technology (NIST) tem procedimentos definidos para a aceitação dos seus Materiais de Referência Certificados (MRC) para medição de pH. Estes procedimentos são morosos e destrutivos para a amostra. A sua substituição por métodos quimiométricos recorrendo a técnicas de análise não destrutivas traria grandes benefícios, por um lado em termos da rapidez e simplicidade do procedimento de aceitação de MRC. Neste trabalho recolheram-se espectros no infravermelho próximo (NIR) e espectros Raman e trataram-se os dados através de análise de componentes principais (PCA), a fim de realizar uma análise qualitativa de três diferentes MRC de pH: carbonato de cálcio (CaCO3), tetraborato de sódio decahidratado ( bórax) e hidrogeno ftalato de potássio (KHP). O método foi testado para distinguir entre MRCs produzidos pelo NIST e outros materiais candidatos a MRC, assim como amostras comerciais de menor pureza que serviram como controlo negativo. Uma coleção de 87 amostras de CaCO3, 52 amostras de bórax e 63 amostras de KHP foi analisada por espectroscopia NIR e Raman. No caso do CaCO3, o PCA alcançou uma boa discriminação, coerente com o método de referência NIST para aceitação de MRC de pH. No caso do bórax, obteve-se boa discriminação entre as amostras, mas que se revelou inadequada para controle de qualidade dos materiais candidatos. No caso do KHP, a discriminação entre amostras foi insuficiente, mas não exclui a possibilidade de aplicar o método proposto ao controle de qualidade de materiais candidatos visto o método de referência NIST também foi incapaz de distinguir os controlos negativos. A diferenciação obtida por PCA para o caso do CaCO3 foi explicada por difração de raios-X, tendo-se verificado que os diferentes grupos observados por PCA correspondem a diferentes polimorfos de calcite, aragonite e vaterite. No caso do bórax, a análise termogravimétrica revelou que o bórax tende a perder parte de sua água de cristalização ao longo do tempo de armazenamento e se transforma lentamente na forma pentahidratada. A análise por PCA diferenciou grupos de acordo com o grau de hidratação das amostras. As amostras de KHP não foram suficientemente separadas na análise por PCA, com exceção de amostras com maior grau de cristalinidade, o que se explicou devido à presença de água oclusa nos cristais de KHP. Este estudo prova que o uso de quimiometria e sua capacidade de discriminar entre amostras quimicamente diferentes é potencialmente uma ferramenta poderosa para garantir a identidade e a qualidade de MRC para pH, e para simplificar o procedimento de aceitação de novos MRC.