Qumica AnalticaProf. Amadeu Moura Bego Campus Descalvado

Introduo Introduo Anlise qumicaAplicao de processos para identificar e/ou quantificar uma substncia, ou os componentes de uma mistura ou, ainda, para determinar a estrutura de compostos.

Qualitativa

Quantitativa

Anlise sensorial

Introduo IntroduoAnlise qumica QualitativaRevela a identidade dos elementos e compostos de uma amostra

QuantitativaIndica a quantidade de cada substncia presente em uma amostra Gravimetria Volumetria Cromatografia

Marcha Analtica de ctions e nions

Anlise InstrumentalTcnicas instrumentais usadas em Quali e Quanti

Introduo Histrico Plnio Secundus (70 d.C.)1 Teste Analtico O objetivo do teste era detectar sulfato de ferro(II) em acetato de cobre(II) e consistia em tratar uma tira de papiro embebida em extrato de noz de galha com a soluo sob exame. Se a tira adquirisse a cor preta, indicava presena de ferro. A substncia ativa o tanino que consiste numa mistura de polisteres do cido glico com acares (glicosdeos).

Fe2+

Cu2+

Introduo Histrico Robert Boyle (Sc. XVII)Idealizou testes analticos qualitativos Contribuiu muito com o desenvolvimento da Qumica Analtica na segunda metade do sculo dezessete estudando o uso de reaes qumicas para identificao de vrias substncias e introduzindo novos reagentes analticos.

Introduo Histrico Torberni Bergman (Sc. XVIII)Surgimento da Qumica Analtica Classificao e descrio de reagentes e processos analticos, qualitativos e quantitativos por via mida. O conjunto de seus trabalhos sobre anlise qumica considerado a base para o surgimento da Qumica Analtica como um ramo da Qumica.

Introduo Histrico Carl Remigius Fresenius (1841)1o Livro de Qumica Analtica Selecionou apenas os elementos mais comuns e classificou-os em grupos analticos com base na solubilidade de seus sulfetos. A classificao dos ctions e a marcha analtica proposta para identificao dos mesmos so, essencialmente, as mesmas utilizadas atualmente.

Introduo Histrico Kirchhoff e Bunsen (1860)Teste de Chama Testes por via seca surgiram com a descoberta de que as cores no espectro de chama so caractersticos de certos ons metlicos.

Introduo HistricoOs testes desenvolvidos at o comeo do sculo XX constituram o que se conhece como macroanlise. Envolviam procedimentos demorados, trabalhosos e deixavam muito a desejar quanto sensibilidade dos testes utilizados.

Introduo Histrico Fritz Feigl (1918)Aperfeioamento do teste de gota (teste de toque) Desenvolvimento de reaes mais sensveis e seletivas para a maioria dos ctions e nions, com testes mais rpidos e econmicos. Introduziu os conceitos de mascaramento e desmascaramento em qumica.Destacando uma dentre as inmeras contribuies que deixou, podemos citar o livro "QUMICA DE REAES ESPECFICAS", escrito no Brasil e publicado, pela primeira vez em 1949 obra essa considerada como um dos maiores textos no s da Qumica Analtica, mas da Qumica em geral.

Introduo Qumica Analtica QualitativaA teoria da anlise qualitativa representa um estudo do comportamento de ons em soluo aquosa, ou seja, leis e teorias que se referem vrias formas de equilbrio que podem existir em soluo aquosa.A Identificao dos ons Reaes qumicas Precipitados Reaes coloridas (formao de complexos)

Liberao de gs

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesAo realizar-se qualquer reao analtica, necessrio criar-se determinadas condies para seu desenvolvimento, caso contrrio o resultado no ser satisfatrio.

Condicionamento do meioVisa melhorar a sensibilidade dos mtodos para a identificao de ons em amostras

Ajuste de pHUso de soluo tampo

Adio de ligante (complexante) Aquecimento Variao na concentrao dos reagentes

Adio de solvente orgnico

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesCondicionamento do meioAjuste de pH O sulfato de brio, branco, precipita ao ser formado em soluo aquosa neutra, mas os ons brio tambm reagem com outros nions formando sais brancos pouco solveis que precipitam em gua. No entanto, em um meio cido (pela adio de cido clordrico), apenas sulfato de brio precipitar. Portanto, o mtodo analtico para deteco de sulfato consiste em adicionar soluo de cloreto de brio soluo da amostra previamente acidificada com cido clordrico diludo e este especfico para sulfato.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesCondicionamento do meioUso de soluo tampoOs hidrxidos dos metais, exceto os alcalinos, so escassamente solveis em gua quando no so praticamente insolveis. No entanto possvel separar os ctions Al3+, Fe3+ e Cr3+ dos ctions Zn2+, Co2+, Mg2+, Ca2+, Ba2+ e Sr2+ por precipitao com soluo de amnia em meio tamponado de pH 9.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesCondicionamento do meioVariao na concentrao dos reagentes Se a concentrao do on a ser precipitado muito baixa, no ocorrer a precipitao. Isto se deve ao fato de que uma substncia s precipita se sua concentrao na soluo for maior que a sua solubilidade nas condies dadas. Em uma soluo com [Zn2+]=10-3 mol/L, para se formar o precipitado ZnS, necessrio [S2-]=4,5x10-21 mol/L. Com uma concentrao menor o processo no ocorre.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesCondicionamento do meioAquecimento

Os precipitados cuja solubilidade aumentam com o aumento da temperatura, as reaes correspondentes devem ser desenvolvidas a frio. s vezes necessrio aquecer a soluo, para que a reao ocorra.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesCondicionamento do meioAdio de ligante (complexante) Os ons Cu2+, que formam um precipitado negro de CuS, interferem na determinao dos ons Cd2+, a medida que um precipitado amarelo brilhante de CdS formado pela ao do H2S. Se o teste realizado na presena de KCN, os ons Cu2+ formam um on complexo [Cu(CN)4]3-, que no reage com o H2S.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesCondicionamento do meioAdio de solvente orgnico A sensibilidade de algumas reaes pode ser aumentada mediante a adio de um solvente orgnico miscvel ou imiscvel com gua. A formao do complexo [Co(SCN)4]2-, de cor azul, na presena de acetona ocorre pois h um decrscimo na constante dieltrica do meio e no grau de dissociao do composto.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesInterferentes ons que podem interagir com um reagente de teste e dificultar ou impossibilitar a observao do resultado esperado para um on especfico. Co2+ SCN-

Deveria ficar azul! [Co(SCN)4]2-

?

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesInterferentes ons que podem interagir com um reagente de teste e dificultar ou impossibilitar a observao do resultado esperado para um on especfico. Fe2+ SCNFerro um interferente neste teste! [Fe(SCN)6]3-

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesAgentes mascaradores Substncias que fixam interferentes em complexos bastante estveis, baixando significativamente a concentrao dos interferentes no meio reacional. Cu2+ Cd2+

S2-

Mistura de precipitados

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesAgentes mascaradores Substncias que fixam interferentes em complexos bastante estveis, baixando significativamente a concentrao dos interferentes no meio reacional. Cu2+ Cd2+ [Cu(CN)4]3CNS2-

Precipitado nico!

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesSensibilidade Concentrao mnima necessria de determinada espcie para que o teste analtico d positivo. Quanto menor a quantidade necessria da espcie, maior sua sensibilidade. Porm, em reaes de alta sensibilidade a possibilidade de erro experimental muito grande, pois as prpria impurezas dos reagentes podem mascarar o resultado.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesTeste em branco Experimento realizado com todos os reagentes menos a substncia sob exame. utilizado para no se confundir o resultado da reao para a substncia em exame e o resultado da mesma para as impurezas, o que pode mascarar o resultado.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesSeletividade Nmero de ons que do teste positivo para uma determinada reao. Quanto menor o nmero de ons, maior a seletividade.

O ons metlicos: Ag+, Hg22+, Pb2+ - precipitam como cloretos em soluo aquosa.

Introduo Qumica Analtica Qualitativa Conceitos importantesEspecificidade Caso especial de seletividade, ocorre quando a reao d teste positivo para um s on. A identificao do on amnio, NH4+, pela ao e uma base forte sob aquecimento acompanhada por desprendimento de amnia, NH3, que se reconhece facilmente por seu odor e outras propriedades caractersticas. Dos compostos comumente encontrados em anlise, somente os sais de amnio produzem NH3 nas condies dadas.

Classificao dos Mtodos Analticos QualitativosPodem ser Classificados quanto :Quantidade de substnciaMacroanlise: 250 mL, tubo de ensaio grande, precipitao em grande quantidade Microanlise: 100 vezes menor que a quantidade usada em Macroanlise Semimicroanlise: 10-20 vezes menor que a quantidade usada em Macroanlise

Estado Fsico da amostraVia seca: amostra no estado slido Via mida: amostra em soluo aquosa

Classificao dos Mtodos Introduo Analticos QualitativosSemimicroanlise: 10-20 vezes menor que a quantidade usada em MacroanliseVia seca: amostra no estado slido Testes de Chama Via mida: amostra em soluo aquosa

Marcha Analtica

Introduo Marcha AnalticaAs marchas analticas so esquemas de procedimentos usados para separao e a identificao dos ctions que so separados em grupos analticos.

Os ctions so divididos em 5 grupos, cada uma dos quais tem um reagente precipitante que forma compostos insolveis com todos os ctions desse grupo em particular.

Introduo Marcha Analtica

Ag+, Pb2+, Hg22+ Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, AsO43-, Sb2+, Sn2+, Sn4+ Al3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cr3+, Zn2+, Mn2+ Ba2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+ Na+, K+, NH4+ Adiciona-se HCl 6,0 mol/L Precipitado Grupo 5 - Cloretos insolveis: AgCl, Hg2Cl2, PbCl2 Precipitado Grupo 4 - Sulfetos insolveis em cido: CuS, Bi2S3, CdS, PbS, HgS, As2S3, Sb2S3, SnS2 Precipitado Grupo 3 - Sulfetos e bases insolveis: Al(OH)3, Fe(OH)3, Cr(OH)3, ZnS, NiS, CoS, MnS Ctions remanescentes Juntar H2S, 0,2 mol/L HCl Ctions remanescentes Adiciona-se (NH4)2S, em pH 8,0 Ctions remanescentes Adiciona-se (NH4)2CO3 ou (NH4)2HPO4 Grupo 1 - ons dos metias alcalinos (Na+ e K+) e NH4+.

PrecipitadoGrupo 2 - Carbonatos insolveis: BaCO3, CaCO3, MgCO3, SrCO3

Qumica Analtica Quantitativa

Introduo Introduo GravimetriaTem execuo laboriosa e lenta, porm de elevada exatido (erro +/- 0,1 %)

Constituinte Reagente precipitao

Abertura da amostra

PrecipitadoLavagem do ppt

FiltraoPesagem

Incinerao Calcinao

Quantificao

Introduo Mtodos Analticos Anlise gravimtricaA massa de um determinado produto usada para calcular a quantidade do analito presente na amostra.

Precipitao Seletiva

Dependncia Kps

Mtodo de Mohr

Ppt vermelho

Introduo Mtodos Analticos Anlise Titrimtrica (Volumtrica)Trata-se a substncia a ser determinada com um reagente adequado, adicionado na forma de uma soluo padronizada, e determina-se o volume de soluo necessria para completar a reao. -Titulao cido-base - Titulao por precipitao - Titulao Redox - Titulao por complexao

Introduo Mtodos Analticos Titulao cido-baseFaz-se reagir um cido com uma base para que se atinja o ponto de equivalncia. medida que adicionado o titulante ao titulado, o pH da soluo vai variar, sendo possvel construir um grfico desta variao, ao qual se d o nome de curva de titulao.

-Titulao cido forte/Base forte - Titulao cido fraco/Base forte - Titulao Base fraca/cido forte - Titulao Base fraca/cido fraco

Titulao cido forte/Base forteHCl + NaOH NaCl + H2O

Indicadores cido-baseSubstncias que mudam de cor em funo do pH da soluo. De acordo com a teoria de Bronsted-Lowry podem ser considerados como um par conjugado cido-base.

HIn Forma cida(cor especfica)

H+ + InForma bsica(cor especfica)

Ponto de Viragem: [In-] = [HIn] Faixa de Viragem: pH = pKIn +/- 1

Titulao cido fraco/Base forteCH3COOH + NaOHCH3COO- + H2O

CH3COONa + H2OCH3COOH + OH-

Indicadores cido-base

Introduo Mtodos Analticos Titulao por precipitaoQuando uma mistura titulada, o produto com o meno Kps precipita primeiro (se a estequiometria dos precipitados a mesma). AgCl(s) Ag+ + Cl-

Kps = [Ag+] [Cl-] = 1,8 x 10-10AgI(s) Ag+ + I-

Kps = [Ag+] [l-] = 8,3 x 10-17

Introduo Mtodos Analticos Titulao por precipitao

Introduo Mtodos Analticos Titulao por complexaoUm dos complexantes mais comuns e mais empregados o EDTA (cido etilenodiaminotetraactico)

Introduo Mtodos Analticos Titulao por complexaoOs indicadores metalocrmicos

- Uma pequena quantidade do indicador adicionada soluo do on metlico, produzindo o complexo colorido. - medida que o EDTA adicionado, ele deslocar o metal complexado e deixar o indicador livre que apresenta uma colorao especfica.

Introduo ConclusoOs equilbrios qumicos que so estabelecidos entre analito e amostra numa anlise qumica influenciam nos resultados aferidos, portanto o conhecimento profundo sobre os possveis equilbrios estabelecidos durante uma anlise qumica de fundamental importncia para a confiabilidade dos resultados experimentais!