Químico ideal sensores são dispositivos portáteis, baratos e infalíveis que reagem com seletividade ideal e instantânea a um analito específico em qualquer meio preferido para gerar um sinal de saída mensurável em qualquer concentração de analito necessária. Geralmente, esses sensores são dispositivos (ou) instrumentos que decidem a concentração, presença detectável (ou) quantidade do analito. A complexidade de aplicação do sensor químico está ligada às complexidades técnicas ligadas a essas determinações e à natureza específica do material químico a ser analisado. Os aspectos de seletividade e sensibilidade da detecção química podem ser afetados pelos aspectos dimensionais, de fase e temporais da determinação preferida. O analito pode estar disponível na fase líquida ou sólida em diferentes escalas dimensionais que variam de litros a picolitros. Este artigo fornece breves informações sobre um sensor químico , seu funcionamento e suas aplicações.
O que é um sensor químico?
Um sensor usado para medir e detectar quantidades químicas dentro de um analito (composição, existência de um elemento (ou) íon específico, atividade química, concentração) para convertê-lo em dados eletrônicos é conhecido como sensor químico. Esses sensores são utilizados principalmente em inúmeras aplicações que incluem sistemas de detecção residencial, médicos, nanotecnologia e automotivos.
Estrutura do Sensor Químico
A estrutura do sensor químico é mostrada abaixo. Este sensor é feito com dois componentes importantes; o receptor ou material de detecção e o transdutor. O material sensor interage com o analito alvo de diferentes maneiras com base no tipo de sensor. O resultado dessa interação é a transformação de uma propriedade material como condutividade elétrica e massa.
O próximo componente deste sensor é o transdutor , que é responsável por pegar os dados químicos da interação entre o receptor e o analito e transformá-los em um sinal eletrônico. Depois disso, esses dados são fornecidos a um computador (ou) a um componente mecânico.
O sensor químico funciona segundo o princípio da reação eletroquímica para converter a composição e concentração de compostos químicos orgânicos e inorgânicos em sinais elétricos.
Circuito do sensor químico e seu funcionamento
Este circuito descreve como funciona o sensor de monóxido de carbono. Este sensor possui três eletrodos que estão imersos em um eletrólito líquido. Esses três eletrodos são principalmente o eletrodo de trabalho, o contra-eletrodo e o eletrodo de referência, mas o eletrodo mais importante é o eletrodo de trabalho. Este eletrodo é feito de platina, que é um metal catalítico para monóxido de carbono, apoiado por uma membrana permeável a gases, embora hidrofóbica. O gás monóxido de carbono se difunde através da membrana porosa e é oxidado eletroquimicamente.
Os elétrons envolvidos no fluxo da reação eletroquímica do eletrodo produzem o sinal de saída do sensor. O eletrodo de referência fornece um potencial eletroquímico estável dentro do eletrólito. Este eletrodo é protegido simplesmente da exposição ao gás monóxido de carbono, portanto, seu potencial termodinâmico é sempre semelhante e permanece estável. Além disso, nenhuma corrente pode fluir através do eletrodo de referência. Um contra-eletrodo é fornecido para completar o circuito da célula eletroquímica.
Este eletrodo funciona apenas como a segunda meia célula e permite que os elétrons entrem ou se afastem do eletrólito. O circuito abaixo controla o potencial do eletrodo de trabalho e altera a corrente do sinal para uma tensão conhecida como potenciostato. A corrente do WE (eletrodo de trabalho) é alterada para uma tensão através do amplificador operacional U2. Portanto, este circuito mantém a tensão do eletrodo de trabalho no potencial de polarização (Vbias). O potencial RE (eletrodo de referência) é comparado com a tensão de entrada constante (Vbias). O amplificador operacional U1 no circuito gera uma tensão no CE (contra-eletrodo) que é adequada para gerar uma corrente que é precisamente equivalente e reversa à corrente do eletrodo de trabalho. Simultaneamente, uma tensão constante pode ser mantida entre o eletrodo de trabalho e o eletrodo de referência.
O sensor de monóxido de carbono também é equipado com um filtro quimicamente seletivo que elimina gases potencialmente interferentes antes que cheguem ao eletrodo de trabalho. Se o filtro quimicamente seletivo funcionar corretamente, o sensor químico terá menos resposta a gases interferentes. A tecnologia explicada acima pode ser modificada para fornecer sensores que reajam aos vários gases. Portanto, isso pode ser conseguido com diferentes eletrodos de trabalho, filtros quimicamente seletivos e potenciais de polarização.
Tipos de sensores químicos
Existem diferentes tipos de sensores químicos que são discutidos abaixo.
Bafômetro
Um bafômetro é um sensor químico usado para estimar o TAS (teor de álcool no sangue) a partir de uma amostra de ar expirado. Sempre que as pessoas bebem álcool, elas expiram uma certa quantidade de moléculas de álcool que é diretamente proporcional à quantidade que bebem. Portanto, este sensor foi projetado especialmente para medir a TAS de uma pessoa com frequência para decidir se ela está dirigindo um veículo com segurança ou não. Uma vez que as moléculas de álcool interagem através do receptor, elas encontram mais uma substância química contida no receptor, como ácido sulfúrico, nitrato de prata, água e dicromato de potássio. Quando a dissimilaridade química entre as duas câmaras é reconhecida, um sinal elétrico pode ser gerado e indicado através de sua agulha ou tela.
Sensor de dióxido de carbono
Um sensor de dióxido de carbono também é conhecido como Sensor de CO2 que é usado para medir gás CO2. Os princípios comuns para este sensor são sensores infravermelhos de gás e sensores de gases químicos. Portanto, medir o gás CO2 é significativo na observação da qualidade do ar interno, da função pulmonar na forma de dispositivo capnógrafo e em diversas áreas industriais.
Detector de monóxido de carbono
Um detector de monóxido de carbono é um dispositivo usado para detectar a presença de gás CO para evitar o envenenamento por monóxido de carbono. O gás monóxido de carbono é um gás incolor, inodoro e insípido produzido pela ignição parcial de materiais que contêm carbono. Altos níveis deste gás podem ser muito perigosos para os seres humanos com base na quantidade presente e na duração da exposição. Esses detectores são projetados principalmente para medir os níveis de CO eventualmente e emitir um alarme antes que níveis perigosos de CO se acumulem no ambiente, fornecendo às pessoas aviso suficiente para refrescar a área com segurança ou sair.
Nariz Eletrônico
Um nariz eletrônico ou e-nose é um dispositivo usado para detectar sabores ou odores. Isto é capaz de reproduzir os sentidos humanos com matrizes de sensores e sistemas de reconhecimento de padrões. Assim, as etapas do processo de reconhecimento estão relacionadas ao olfato humano e são realizadas para comparação, identificação, quantificação e outras aplicações como; armazenamento e recuperação de dados. As etapas do processo de reconhecimento são semelhantes ao olfato humano e são realizadas para identificação, comparação, quantificação e outras aplicações, incluindo armazenamento e recuperação de dados.
Sensor Nanobastão de Óxido de Zinco
Um sensor nanobastão de óxido de zinco (sensor nanobastão ZnO) é um dispositivo óptico ou eletrônico usado para detectar a presença de moléculas líquidas ou certos gases na atmosfera ambiente. Este sensor químico utiliza área de superfície aprimorada para todos os materiais de tamanho nanométrico, como nanobastões de ZnO. A absorção de moléculas nos nanobastões pode ser detectada através de diferenças nas propriedades dos nanobastões, como fotoluminescência, frequência de vibração, condutividade elétrica, massa, etc. O método mais simples e popular é passar corrente elétrica pelos nanobastões e monitorar suas mudanças na exposição a gás.
Sensor potenciométrico
Um sensor potenciométrico é um tipo de sensor químico usado para descobrir a concentração analítica de alguns componentes na solução (ou) do gás analito. Este sensor mede o potencial elétrico de um eletrodo quando não há tensão presente. Este sensor tem muitos benefícios como simplicidade e economia em comparação com instrumentos analíticos convencionais. Assim, esses sensores podem ser usados em diferentes áreas como alimentação, saúde, agricultura, monitoramento da qualidade dos alimentos, monitoramento da qualidade da água, monitoramento da saúde, monitoramento ambiental, etc.
Sensor de hidrogênio
Um sensor de hidrogênio é um tipo de sensor; usado para detectar a presença de gás hidrogênio em vários campos. Esses sensores são de baixo custo, duráveis, compactos e muito simples de manter em comparação com outros sensores de gás. O hidrogênio é um gás incolor, insípido e inodoro. Este sensor deve ser usado para detectar o conteúdo de hidrogênio no ambiente e monitorar vazamentos de gás. Este sensor é usado em detectores de gás hidrogênio para detectar vazamentos de gás.
Sensor de cloreto fluorescente
O sensor de cloreto fluorescente é um tipo de sensor químico usado para análise química, para medir o transporte de cloreto através das membranas celulares para ajustar o volume celular, o equilíbrio de carga, a excitabilidade da membrana e o potencial de repouso. Estes também são utilizados principalmente para o diagnóstico de fibrose cística. As descobertas da participação do cloreto (Cl−) nos processos fisiológicos estimulam as medições intracelulares de Cl− nas células vivas e o desenvolvimento de ferramentas fluorescentes.
Diferença entre sensor químico e biossensor em preto e branco
A diferença entre sensores químicos e biossensores inclui o seguinte.
| Sensor Químico | Biossensor |
| Um sensor químico é um analisador. | A biossensor é um dispositivo analítico, |
| É usado para converter um sinal químico em elétrico. | É usado para detectar uma substância química que funde um componente biológico por meio de um detector físico-químico. |
| Este sensor usa um receptor e um transdutor. | Este sensor usa componentes biológicos e físicos. |
| Sensores químicos medem e caracterizam compostos químicos. | Biossensores medem e caracterizam materiais orgânicos. |
| Exemplos de sensores químicos são; bafômetros, sensores eletroquímicos de gás e sensores de monóxido de carbono. | Exemplos de biossensores são; Testes de gravidez e sensores de monitoramento de glicose. |
| Esses sensores são usados em monitoramento ambiental, indústria alimentícia, indústria de mineração, detecção médica, segurança de defesa, bioengenharia, etc. | Biossensores são usados para monitoramento de doenças, detecção de poluentes, descoberta de medicamentos, microrganismos causadores de doenças, etc. |
Vantagens desvantagens
As vantagens dos sensores químicos incluem o seguinte.
- O sensor químico fornece respostas rápidas a vários gases e vapores.
- Estes são acessíveis.
- Sensores químicos são muito simples de usar e portáteis
- Estes não são caros.
As desvantagens de um sensor químico incluem o seguinte.
- Esses sensores são estreitos (ou) sua faixa de temperatura é limitada.
- Este sensor não pode atender a todas as necessidades de monitoramento ecológico.
- Tem uma vida útil limitada.
Aplicações de Sensores Químicos
O aplicações de sensores químicos inclui o seguinte.
- Sensores químicos têm aplicações significativas em detecção médica, monitoramento ambiental na indústria alimentícia, bioengenharia, segurança de defesa e indústria de mineração.
- As aplicações de sensores químicos incluem principalmente segurança, cuidados intensivos, higiene industrial, controles de qualidade de produtos, controles de processos, etc.
- Este sensor ajuda a medir e detectar qualidades químicas dentro de um analito.
- Estes são usados na medicina, segurança doméstica, poluição ambiental, etc.
- A detecção química é usada em uma ampla gama de disciplinas como; análise eletroquímica, medição biomédica, monitoramento de poluição e controle industrial.
- Esses sensores têm várias aplicações para monitorar a detecção de poluição e contaminantes.
Consulte isto para mais sensores químicos e suas interfaces;
- Sensor de gás metano MQ4.
- Sensor de gás hidrogênio MQ8.
Portanto, esta é uma visão geral de um produto químico sensor, estrutura, funcionamento g, circuito, tipos, diferenças, vantagens, desvantagens e aplicações. Esses sensores são dispositivos usados para converter um sinal químico em analítico. Aqui, o sinal químico pode ser formado através de uma interação seletiva entre um material sensor localizado no sensor e um analito alvo. Exemplos de sensores químicos são; Detectores de monóxido de carbono, detectores de glicose, mosquitos, testes de gravidez, etc. Aqui fica uma pergunta para você, o que é um biossensor?
