Qumica Analtica

Universidade Federal do Esprito Santo Universidade Federal do Esprito Santo -- UFESUFES

Centro Universitrio do Norte do Esprito Santo Centro Universitrio do Norte do Esprito Santo -- CEUNES CEUNES

Qumica Analtica

Profa. Ana Paula Oliveira Costa.

Instrues gerais

No chegue atrasado em aula; Desligue seu celular; Frequente e aproveite as aulas; Estude os contedos apresentados; Faa os exerccios propostos; Aprenda a usar calculadora cientfica; Revise os contedos bsicos em livros de Qumica Geral e Revise os contedos bsicos em livros de Qumica Geral e utilize a bibliografia recomendada.

Bibliografia recomendada

HARRIS, D. C. Anlise Qumica Quantitativa. 7. Ed. Rio de Janeiro: LTC-Livros Tcnicos eCientficos, 2008.

SKOOG, D. A., WEST, D. N. HOLLER, F.J., CROUCH, S.R. Fundamentos de Qumica Analtica, 8ed. 2007. 999p.

BACCAN, N.; ANDRADE, J.C. de; GODINHO, O. E. S.; BARONE, J.S. Qumica AnalticaQuantitativa Elementar, So Paulo, Ed. Edgar Blucher, 1979.

1. Introduo

A Qumica Analtica a arte de reconhecer diferentes substncias e determinar seus constituintes .

Ostwald 1894.

A Qumica Analtica uma rea da cincia de desenvolve e aplica um

conjunto de processos utilizados para identificar ou quantificar uma substnciaconjunto de processos utilizados para identificar ou quantificar uma substnciaou os componentes de uma soluo ou mistura ou ainda para determinar a

estrutura de compostos qumicos.

Qumica Analtica Anlise Qumica

Anlise qumica qualitativa Anlise qumica quantitativa

A Anlise Qumica um conjunto de tcnicas e manipulaesdestinadas a proporcionar o conhecimento da composio qualitativa e

quantitaviva de uma amostra, mediante mtodos de rotina.

2. Aplicaes da qumica analtica

Amostras de solos: estabelecer a necessidade defertilizantes;

Amostras de gua: nvel de poluio, grau de potabilidade; Determinao de metais: determinar o valor comercial de Determinao de metais: determinar o valor comercial de

minrios; Amostras de sangue: determinar o teor de colesterol; Avaliar o grau de impacto de produtos e processos.

Questes comuns tratadas pela qumica analtica

Termos importantes fazermos a diferenciao

A poro de material coletado para anlise chamada deamostra.

A substncia em particular que nos interessa medir ouestudar na amostra denominada analito.

O conjunto de substncias que compem uma amostra chamado de matriz.

Os termos ensaio, anlise e determinao so TODOSusados para descrever processos analticos.

Cada um desses termos se refere ao ato geral de examinara amostra e seu analito.

A abordagem utilizada para realizar esse teste o mtodoanaltico, ou tcnica analtica.

Todo o grupo de operaes utilizadas para a anlise conhecido como procedimento ou protocolo.

3. Etapas Gerais da Anlise Qumica Quantitativa

4 - Escolha do mtodo analtico

1 - O tipo de anlise;2 - A natureza do material;3 - A quantidade de amostra disponvel;4 - A quantidade relativa do componente presente na amostra;5 - A exatido requerida;6 - A composio qumica da amostra;7 - Os recursos disponveis;8 - O tempo para realizar a anlise;9 - O nmero de amostras a analisar;10 - O ensaio ser destrutivo ou no;11 - O custo operacional;

CLSSICOS E INSTRUMENTAIS

Chamados de mtodosde via mida

Baseados em propriedadesfsicas (qumicas em alguns casos )

5. Classificao dos mtodos analticos

Gravimetria Volumetria CromatogrficoEletroanalticoEspectromtrico

Propriedadeseltricas Propriedades

pticas

Propriedadesmistas

Mtodos clssicos

Mtodos clssicos

Mtodos Instrumentais

Mtodos instrumentais so aqueles que utlizamequipamentos eltricos para medidas.

Impropriamente, esta classificao no considera osequipamentos volumtricos, tais como: bureta, proveta epipeta, nem a balana, mesmo eletrnica, como instrumentos.pipeta, nem a balana, mesmo eletrnica, como instrumentos.

Mtodos realizados em instrumentos. No por instrumentos! Mas por analistas que conhecem os instrumentos!

6. Amostragem

a coleta de uma poro (oualquota) de uma amostra para arealizao da anlise, geralmente nolaboratrio

Se a poro ensaiada no for representativa domaterial original, no ser possvel relacionar o resultadoanaltico medido quele no material original.

A importncia da fase de amostragem

a) Amostra bruta: o conjunto e incrementos coletados douniverso. Deve ser representativa do todo.

Tipos de amostras

b) Amostra de laboratrio: amostra com quantidades menoresdo que a amostra bruta.do que a amostra bruta.

c) Amostra para anlise: a frao convenientemente reduzidae moda que ser pesada e quimicamente analisada.

Tipos de amostras

AMOSTRAS HOMOGENEAS Gases e lquidos, na maioria das situaes Qualquer poro representativa desde que no haja partculas

AMOSTRAS HETEROGENEAS Rochas, Minerais, Minrios, Solos e Sedimentos

Exemplos de amostragemExemplos de amostragem

Consiste em submeter a amostra a um tratamento adequado, visando a suapreparao para progredir nas etapas que formam uma anlise qumica.

7. Preparo da amostra

Digesto com chapa eltrica

Homogeneizao

Moagem

Secagem

Reduo da amostra

Compreende a reduo da quantidade de amostra e dodimetro mdio das partculas.

As seguintes etapas sempre estaro presentes:

a) Moagem: manual ou mecnica.a) Moagem: manual ou mecnica.

b) Mistura: manual ou por equipamentos.

b) Diviso ou quarteio.

Quarteador de Jones

MOINHOS DE BOLAS

Reduo da amostra

MOINHOS DE FACAS

Deve apresentar simplicidade, rapidez, utilizar pequenos volumesde cidos, permitir a dissoluo de grande nmero de amostras e,finalmente, produzir resultados precisos e exatos.

Digesto de uma amostra a decomposio de compostos inorgnicos em seus elementos

constituintes, bem como a de orgnicos e organelas biolgicas empregando-se cidos minerais e aquecimento

finalmente, produzir resultados precisos e exatos.

Mesmo amostras lquidas podem necessitar de um preparoprvio para a anlise. Assim, a maneira de se decompor uma amostrapara a anlise depende:

* da sua natureza;* do analito que se quer determinar;* da sua concentrao;* do mtodo de anlise, da preciso e exatido desejadas.

Dissoluo de amostra

Objetivo: obteno de uma soluo aquosa representativa.Objetivo: obteno de uma soluo aquosa representativa.

Solubilizao da amostraA maioria das anlises qumicas realizada a partir de

solues da amostra preparadas em solventes adequado:garantem a solubilizao tanto da matriz quanto do analito.

Critrios para escolha do mtodo de solubilizao:

1) Ser eficiente e preferencialmente ser simples e rpido;2) No deve atacar o recipiente;3) No deve introduzir interferentes, nem espcies a analisar;4) No introduzir quantidades excessivas de sal;5) Deve levar em conta a natureza da amostra.

Critrios para escolha do mtodo de solubilizao:

1) Ser eficiente e preferencialmente ser simples e rpido;2) No deve atacar o recipiente;3) No deve introduzir interferentes, nem espcies a analisar;4) No introduzir quantidades excessivas de sal;5) Deve levar em conta a natureza da amostra.

Em geral, a solubilizao constitui a etapa maisdemorada de todo o processo.

cidos mais usados na digesto

cido clordrico - HClSua soluo concentrada apresenta concentrao aproximada de 12 mol/L e utilizado com freqncia para a decomposio de ligas metlicas, carbonatos,mas apresenta aplicao limitada quando se trata de material orgnico.

cido ntrico - HNO3 altamente oxidante e dissolve quase todos os metais. muito utilizado nadecomposio de matria orgnica e a mistura com outros agentes oxidantescomo o perxido de hidrognio aumenta significativamente sua capacidade dedecomposio.decomposio.

cido sulfrico - H2SO4Sua soluo concentrada apresenta a concentrao aproximada de 18 mol/L e utilizado na solubilizao de metais, ligas a quente e material orgnico (algunsmetais podem formar sulfatos insolveis). Sua elevada eficincia se deve aoelevado ponto de ebulio, 340C.

cido perclrico HClO4Sua soluo concentrada apresenta concentrao aproximada de 12 mol/L altamente oxidante. Utilizado na solubilizao de couros, polmeros de elevadamassa molecular, ligas de ferro e ao inoxidvel.

8. InterfernciasQualquer mtodo escolhido, deve ser capaz de medir com

acurcia a quantidade de substncia de interesse, sejam elas quais

forem as outras substncias presentes.

Poucos procedimentos analticos atingem esse ideal. Mas muitos

deles so seletivos, podendo ser usados para determinar um grupo

limitado de ons ou molculas na presena de muitos outros.limitado de ons ou molculas na presena de muitos outros.

A ocorrncia de interferentes significa que outros

procedimentos devem ser executados para remover o interferente ou

evitar que ele atrapalhe o processo de anlise.

Procedimentos para minimizar os interferentes

1) Precipitao seletiva- reagentes apropriados com controle de pHpodem ser necessrios para que se remova ons interferentes;

2) Mascaramento - a adio de agentes complexantes muitoutilizado em gravimetria e volumetria.

3) Oxidao e reduo seletiva - a amostra tratada com umoxidante ou redutor que reagir com ons presentes. A mudana

no estado de oxidao facilita o processo de separao.

4) Extrao com solventes - quando ons metlicos so complexadoscom reagente orgnicos, os complexos resultantes so solveis

com compostos orgnicos e podem ser extrados de solues

aquosas.

ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

Os algarismos de um nmero que so necessriospara expressar a preciso da medida so denominadospara expressar a preciso da medida so denominadosalgarismos significativos.

So os dgitos que representam uma medidaexperimental e que possuem significado fsico, sendo que oltimo algarismo duvidoso.

O nmero de algarismos significativos expressa apreciso de uma medida.

Dados experimentais podem ser obtidos de duasformas:

Diretamente: determinao da massa de uma substnciamedida de massa em balana analtica ou determinaodo volume de uma soluo com uma pipeta volumtricaou bureta.

Indiretamente: a partir dos valores de outras grandezasmedidas, atravs de clculos.

EXEMPLOS

A) Medida de massa em balana analtica que possui quatro casas decimais.

Considere a massa medida igual a 2,1546 g. Este resultado nos informa que a massa da amostra maior

do que 2,1545 g e menor do que 2,1547 g.do que 2,1545 g e menor do que 2,1547 g.

*Preciso em dcimo de miligrama!

** Incorreto expressar o resultado como:2,15 g, pois informa preciso menor!2,15460 g, pois informa preciso maior!

1g ---------- 1000mgx ---------0,1mg

x= 0,0001g

B) Medida de massa em balana analtica que possui trs casas decimais:

Considere a massa medida igual a 2,150 g. Este resultado nos informa que a massa da amostra maior do que 2,149 g e

menor do que 2,151 g.menor do que 2,151 g.

*Preciso em miligrama!

Incorreto expressar como 2,15 g, pois informa preciso menor!Incorreto expressar como 2,1500 g, pois informa preciso maior!

C) Medida de volume de soluo em bureta :

Suponha que o resultado encontrado tenha sido 20,6 mL, que a preciso mxima que a

escala da bureta permite determinar.

Incorreto expressar o resultado como 20,60 mL, Incorreto expressar o resultado como 20,60 mL, porque induz ideia de que o instrumento de

medida possibilita maior preciso!

Incorreto expressar o resultado como 21 mL, porque informa uma preciso menor!

Quantos algarismo significativos temos?

24,95 mL possui QUATRO algarismos significativos

6,450 g possui QUATRO algarismos significativos

1,1215 g possui CINCO algarismos significativos

0,0108 g possui APENAS TRS algarismos significativos porque os zeros esquerda servem apenas para indicar a posio da

casa decimal!

* Este nmero pode ser expresso como 1,08 x 10-2 g.

0,0025 kg possui APENAS DOIS algarismos significativos, pois pode ser facilmente expresso como 2,5 g ou 2,5 x 10-3 kg.

Algarismo ZERO

a) No significativo quando serve apenas para localizar o

ponto decimal zeros esquerda!!!

0,0670 quantos AS?

b) significativo quando:

Encontra-se entre dois algarismos: 1,203 g

Encontra-se no final do nmero, direita: 15,20 mL

CLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

Adio ou subtrao

Quando duas ou mais quantidades so adicionadas

ou subtradas, o resultado da soma ou da diferena dever

conter tantas casas decimais quantos existirem no fator

com o menor nmero delas.

CLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOSAdio ou subtrao

Exemplos

b) 2,432 x 106 + 6,512 x 104 - 1,227 x 105 = 2,374 x 106

2,432 x 1062,432 x 106

0,0 6512 x 106

0,1227 x 106

CLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

Adio e substrao - exerccios

a) A massa de um corpo medido em balana analtica

2,2 g. Outro material possui massa de 0,1145 g. Calcular

a massa total dos dois corpos. R: 2,3 g

Adio e substrao exerccios

b) Um pedao de polietileno possui massa de 6,80g.

Retirou-se uma amostra desse material, cuja massa

medida foi de 2,6367 g. Calcular a massa do pedao de

polietileno restante. R: 4,20 g

Multiplicao e diviso

O resultado dever conter tantos algarismos

significativos quantos estiverem expressos no fator que

possui o menor nmero de algarismos significativos.

Multiplicao e diviso - Exemplo

Calcular o nmero de mol existente nos seguintes

volumes de uma soluo de HCl 0,1000 mol L-1:

a) 25,00 mL Pa) 25,00 mL

nHCl = 25,00 x 0,1000 x 10-3 = 2,500 x 10-3

b) 25,0 mL

nHCl = 25,0 x 0,1000 x 10-3 = 2,50 x 10-3

c) 25 mL

nHCl = 25 x 0,1000 x 10-3 = 2,5 x 10-3

Preciso

CLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

Logaritmo e antilogaritmo

Log 339 = 2,530199698

= 2,530= 2,5302 = caracterstica (parte inteira)

530 = mantissa (parte decimal)

CLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOSO logaritmo de um nmero dever ser expresso

com tantos dgitos direita do ponto decimal (mantissa)quantos forem os algarismos significativos do nmerooriginal.

Exemplos:

a) log 9,57 x 104 = 4,981

b) log 4,000 X 10-5 = - 4,3979

CLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOSO antilogaritmo de um nmero dever ser expresso

com tantos dgitos quantos dgitos existirem direita doponto decimal do nmero original (mantissa).

Exemplo:Exemplo:

a) antilog 12,5 = 3,16227766 X 1012

= 3 X 1012

REGRAS PARA ARREDONDAMENTO DE DADOS

Para que um resultado analtico seja expresso comnmero adequado de algarismos significativos, comumser necessrio realizar o arredondamento do nmero.

IMPORTANTE: o arredondamento deve ser feito somenteno resultado final. No deve ser aplicado a clculos eresultados parciais, pois acarreta erros dearredondamentos.

1. Se o dgito a ser arredondado < 5:Manter o algarismo anteriorExemplo: 0,523 ser arredondado para 0,52.

2. Se o dgito a ser arredondado >5:Adicionar uma unidade ao algarismo anterior.

REGRAS PARA ARREDONDAMENTO DE DADOS

Adicionar uma unidade ao algarismo anterior.Exemplo: 44,8 ser adicionado para 45.

3. Se o dgito a ser arredondado =5:a) manter o anterior se ele for par.Exemplo: 0,525 ser arredondado para 0,52.

b) adicionar uma unidade ao algarismo anterior se ele for mpar.Exemplo: 237,5 ser arredondado para 238.

Exemplosa) 9,47 b) 9,43c) 9,55d) 0,625e) 0,635

REGRAS PARA ARREDONDAMENTO DE DADOS

a) 9,5b) 9,4c) 9,6d) 0,62e) 0,64

Respostas

e) 0,635f) 12,5g) 7,5h) 26,95

i) O preo da gasolina R$ 2,339 est correto em termos de algarismos significativos? 2,34!!!!

e) 0,64f) 12g) 8h) 27,0