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Você sabe por que a água que você bebe fica sem gás depois de deixá-la intocada por algumas horas? Ou por que seu suco de laranja muda de cor e escurece um pouco quando a garrafa fica aberta por mais tempo?
Um dos principais fatores por trás dessas mudanças é a quantidade de oxigênio na sua bebida.
Gostaria de compartilhar algumas informações com vocês sobre os efeitos (positivos e negativos) do oxigênio quando dissolvido em líquidos, quais parâmetros afetam o conteúdo de oxigênio dissolvido (OD), bem como como avaliar com precisão a concentração de OD.
Por que a concentração de OD é importante?
Ao lado do pH e da condutividade, o oxigênio dissolvido é um dos indicadores mais importantes da qualidade da água. O oxigênio se dissolve nas águas superficiais de acordo com sua pressão parcial (lei de Henry), mas também devido a processos de aeração (por exemplo, vento, corredeiras). Além disso, o oxigênio é introduzido na água como subproduto da fotossíntese pelas plantas e pelo fitoplâncton. O oxigênio dissolvido é essencial para a sobrevivência dos peixes e de qualquer outro organismo aquático que respire oxigênio.
O teor de OD pode ser reduzido quando muitas bactérias ou algas contaminam a água. As bactérias se alimentam de algas mortas e outros materiais orgânicos, consumindo oxigênio e produzindo dióxido de carbono. Se todo o OD for consumido por bactérias, ele é chamado eutrofização. Quando o teor de OD na água cai abaixo de 5 mg/L, a vida aquática fica sob estresse e, se a concentração for ainda mais baixa, uma grande quantidade de vida aquática pode morrer. O oxigênio dissolvido pode ser avaliado diretamente, in situ em águas superficiais, pela técnica de medição direta.
Aprender mais sobre medição de oxigênio dissolvido em águas superficiais baixando nossa nota de aplicação gratuita:
Nota de aplicação: DO em águas superficiais com base na ISO 17289
Voltando ao exemplo de beber água ou suco de laranja:
A água só tem um gosto bom para nós quando há uma certa quantidade de oxigênio dissolvido nela. Quando o seu copo ou garrafa de água está por perto, o OD é liberado à medida que se equilibra com a atmosfera e, além disso, aquece até a temperatura ambiente, liberando ainda mais oxigênio. É por isso que o sabor da sua água fica monótono com o tempo.
Se você quiser uma visão geral de como oxigênio dissolvido em seu abastecimento de água pode ser determinado, baixe nossa nota de aplicação gratuita:
Nota de aplicação: FAZER em água da torneira de acordo com ISO 17289
O suco de laranja apresenta situação contrária. O suco de laranja (e outros sucos de frutas e vegetais) é mantido quase livre de OD. O raciocínio é porque o oxigênio, como agente oxidante, tem um influência negativa na qualidade geral, sabor, valor nutricional e cor de uma bebida. Quanto mais tempo você mantiver o suco de laranja aberto para a atmosfera, mais oxigênio se dissolverá no suco, até certo ponto. Além disso, este DO começará a reagir com outros ingredientes do seu suco. Por exemplo, o DO oxidará qualquer vitamina C presente (ácido ascórbico, um antioxidante) em ácido desidroascórbico. Para evitar o escurecimento rápido, bem como o sabor e a qualidade do suco, guarde-o em garrafa fechada.
Você quer saber mais sobre o determinação de oxigênio dissolvido em sucos de frutas? Baixe nossa nota de aplicação gratuita:
O que afeta a concentração de oxigênio dissolvido?
Temperatura
A temperatura tem uma grande influência na concentração de OD. Quanto maior a temperatura, menos oxigênio é dissolvido na fase líquida . Por que? Vou explicar um pouco mais visualmente:
Quando a temperatura de uma solução aumenta, os íons e moléculas nela contidas se movem e vibram devido ao aumento da energia. Isto leva a cada vez mais colisões entre partículas e, assim, algumas das ligações que as mantêm unidas se rompem. À medida que mais partículas vibram, mais colisões ocorrem e ainda mais ligações são quebradas. Isso também significa que as ligações que mantêm as moléculas de oxigênio no líquido serão quebradas e o oxigênio será liberado da solução. Isso resulta em uma diminuição no conteúdo de DO. O oposto acontece se a temperatura diminuir: o movimento das partículas diminui e, portanto, a concentração de OD aumenta.
Pressão
Para o nosso propósito, aqui «pressão» refere-se à pressão atmosférica. Talvez você tenha estado no topo de uma montanha, ou dentro de um avião voando em alta altitude, e bebeu água da sua garrafa lá em cima. Quando você estava de volta ao chão (ou no início da caminhada) e verificou a garrafa novamente, talvez tenha notado que ela estava levemente comprimida ou fez um ruído de sucção ao abri-la novamente. Isto se deve à diferença de pressão atmosférica, que é inversamente proporcional à altitude.
À medida que a pressão atmosférica diminui, a pressão parcial do oxigênio também diminui. Portanto, em altitudes mais elevadas, menos oxigênio é dissolvido no líquido, uma vez que a pressão não o mantém ali. O oxigênio se difunde para fora do líquido à medida que subimos. Quando vamos para altitudes mais baixas, a concentração de OD aumenta à medida que a pressão atmosférica aumenta.
Salinidade
A salinidade também desempenha um papel na quantidade de oxigênio dissolvido disponível em um líquido.
Considere novamente os íons e moléculas presentes na solução. Quando temos um sal dissolvido presente na água, esses íons carregados são muito atraídos pelas moléculas de água. O oxigênio dissolvido não tem carga e, portanto, não é atraído por nada. Quanto maior o teor de salinidade, mais íons estão presentes. Este aumento da densidade das partículas força o oxigênio a deixar a solução, pois sua interação com a água não é tão forte.
Como podemos avaliar a concentração de OD?
Existem duas possibilidades para determinar o teor de oxigênio dissolvido em líquidos, seja por medição direta ou pela titulação. Resumimos os prós e os contras de cada um dos métodos em um livro branco grátis que você pode baixar abaixo.
Determinação de oxigênio dissolvido em água – Titulação ou medição direta?
No entanto, abordarei apenas medição direta usando um sensor óptico aqui. Por que? Porque você pode medir o conteúdo de OD on-line ou in-situ sem amostragem e preparação de amostras tediosas e seu equipamento é quase livre de manutenção – você ficará surpreso com o quão fácil é usar!
O Ó2-Lumitrode, o sensor óptico para medição de OD da Metrohm, é o mais rápido do tipo no mercado. Ele mede o conteúdo de OD em líquidos em menos de 30 segundos! O princípio de funcionamento é baseado na extinção da luminescência.
Deixe-me explicar como isso funciona: a tampa do sensor contém uma membrana com um luminóforo embutido que é excitado pela luz vermelha. Quando não há oxigênio presente, o luminóforo retorna ao seu estado fundamental por meio da emissão de luminescência.
Se o oxigênio estiver presente e essas moléculas colidirem com o luminóforo excitado, o luminóforo retorna ao seu estado fundamental livre de emissões porque a energia é transferida para a molécula de oxigênio. Ao avaliar o tempo de vida do estado excitado do luminóforo (usando a mudança de fase), é possível determinar o conteúdo de OD.
O Ó2-Lumitrode não precisa de muita manutenção – uma calibração regular de um ponto com 100% de saturação de ar é suficiente. De vez em quando, recomendamos realizar um teste de dois pontos calibração com 100% e 0% de saturação de ar.
Nosso Medidor de pH/OD 913 ou 914 pH/DO/Condutômetro pode ser equipado com o O2-Lumitrode. Ambos são instrumentos combinados, o que significa que você pode medir adicionalmente o pH e/ou condutividade juntamente com o oxigênio dissolvido.
Conforme afirmado anteriormente, a temperatura, a pressão e a salinidade afetam o teor de oxigênio dissolvido nos líquidos. Portanto, o Ó2-Lumitrode está equipado com um sensor de temperatura e um sensor de pressão para compensação automática de temperatura e pressão pode ser aplicada para obter os resultados mais confiáveis. Se você estiver medindo OD em solução salina ou em água do mar, poderá medir a condutividade em paralelo ao OD e mudar o compensação automática de salinidade sobre.
O Ó2-cap deve ser substituído de tempos em tempos, pois o luminóforo se torna menos reativo. Este efeito é chamado fotobranqueamento. No entanto, o sensor avisará quando isso for necessário devido à sua monitoramento ativo de desempenho. Nunca mais se preocupe com medições imprecisas de OD devido à instrumentação de baixa qualidade.
Resumindo, dependendo da aplicação e da matriz, pode ser encontrada uma ampla gama de oxigênio dissolvido. A determinação do conteúdo de OD de forma rápida e precisa é extremamente importante. O uso de um sensor óptico com um dispositivo móvel facilita a avaliação do conteúdo de OD in-situ. Para obter dados mais confiáveis, meça adicionalmente a temperatura e a pressão (e eventualmente a salinidade) em paralelo para minimizar o efeito desses parâmetros físicos nos seus resultados.
Suas conclusões de conhecimento
White Paper: Determinação de oxigênio dissolvido em água: titulação ou medição direta?
