INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA BAIANOCampus Catu

LICENCIATURA EM QUMICA

DISCIPLINA: Qumica Analtica IIProfa.: Elane Boa Morte

Aluna: Ndia Rodrigues Santos

Semestre: 2014.2

OTIMIZAO DE UM MTODO ESPECTROFOTOMTRICO PARA

QUANTIFICAO DE FERRO

Catu, Maro de 2015

1.0 OBJETIVOEstudar as propriedades colorimtricas de dois sistemas de complexao para o on ferro, a fim de avaliar a possibilidade de sua utilizao na determinao espectrofotomtrica deste elemento.Verificao da lei de Lambert-Beer, determinar o coeficiente de absortividade para o composto formado; bem como a determinao fotomtrica de ferro pelos processos da curva de calibrao normal e da obtidapela adio de padres.2.0 INTRODUOOs mtodos espectroscpicos baseiam-se na absoro e/ou emisso de radiao eletromagntica por muitas molculas, quando os seus eltrons se movimentam entre nveis energticos. A espectrofotometria baseia-se na absoro da radiao nos comprimentos de onda entre o ultravioleta e o infravermelho. A chamada radiao luminosa corresponde a uma gama de comprimentos de onda que vai desde o ultravioleta ao infravermelho no espectro da radiao eletromagntica.

O espectro do visvel est contido essencialmente na zona entre 400 e 800 nm. Um espectrofotmetro um aparelho que faz passar um feixe de luz monocromtica atravs de uma soluo, e mede a quantidade de luz que foi absorvida por essa soluo. Usando um prisma o aparelho separa a luz em feixes com diferentes comprimentos de onda, e pode-se fazer passaratravs da amostra um feixe de luz monocromtica. O espectrofotmetro permite-nos saber que quantidade de luz absorvida a cada comprimento de onda.O conjunto das absorvncias aos vrios comprimentos de onda para um composto chama-se espectro de absoro e variade substncia para substncia. Se uma substncia verde, por exemplo, deixa passar ou reflete a cor nesse comprimento de onda, absorvendo mais a luz na regio dovermelho.Umavezquediferentessubstnciastmdiferentespadresdeabsoro,aespectrofotometria permite-nos identificar substncias com base no seu espectro. Permite tambm quantific-las, umavez que aquantidade de luzabsorvida est relacionada com aconcentrao da substncia. A absorbnciade luz baseada emdois princpios. O primeiro determina quea absoro tanto maior quanto mais concentrada for a soluo por ela atravessada, enquanto que o segundo determina que a absoro tanto maior quanto maior for a distncia percorrida pelo feixe luminoso atravs das amostras. A unio destes dois princpios resulta na Lei de Beer-Lambert, descrita pela equao:

A absorbnciadaluzacadacomprimentodeondadiretamenteproporcional concentrao da soluo contida na cuvette. Esta linearidade deixa de ocorrer a concentraes muito elevadas da substncia, podendo nesses casos diluirpreviamente a amostraa medir. Com alguma frequncia necessrio quantificar substncias em misturas complexas, ou que no absorvem significativamente a luz a nenhum comprimento de onda. Nestes casos utilizam-se os chamados mtodos colorimtricos, nos quais o composto a quantificar posto em contato com um reagente especfico, de modo a desenvolver uma cor cuja intensidade diretamente proporcional concentrao da substncia na mistura original.O Ferro(II) reage com a ortofentrolina para formar um complexo de cor vermelho-alaranjado [Fe(o-phen)3]2+, cujo comprimento de onda de mxima absoro 510 nm. A intensidade da cor independente da acidez no intervalo de pH de 3 a 12 e estvel por longos perodos. Assim o Fe(III) pode ser reduzido com cloreto de hidroxilamnio (hidroxilamina) para Fe(II), e este determinado com a adio de ortofenantrolina. cidos fortes devem estar presentes para reprimir a hidrlise do ferro, entretanto o cido sulfrico no recomendado, porque os ons sulfato tm certa tendncia a formar complexos com os ons Fe(III). Nesse mtodo usado para a determinao de ferro ser estudados os comportamentos do complexo [Fe(o-phen)3]2+com relao ao tempo, pH e excesso de ligante.Parte Experimental:

Tabela 01: Equipamentos

IdentificaoMarcaModelo

EspectrofotmetroLOGEN SCIENTIFICLS-7052-BIV

Tabela 02: Vidrarias e outros materiais

IdentificaoCapacidadeQuantidade

Balo volumtrico10 mL12

Micropipeta20 a 200 L01

Micropipeta1000 a 5000 L01

Bureta25mL01

Bquer50mL08

Cubetas de vidro10mm03

Conta-gotas3mL03

Pissete500mL01

Tabela 03: Reagentes e solues

IdentificaoConcentraoQuantidade

(NH2OH.HCl)10 % (m/v)600 L

Fe(III)3600 L

Acetato de sdio2 mol L-11200 L

1,10-fenantrolina0,30% (m/v)1200 L

gua destilada-----500mL

HClPA.450 L

NaOH4 mol L-13 gotas

Fita indicadora de pH-----4 un

3.0 FLUXOGRAMA3.1 Fluxograma 01: Sistema de Fe(III) - 1,10-fenantrolina (Espectro de absoro)

3.2 Fluxograma 02: Sistema de Fe(III) - 1,10-fenantrolina (Efeito do tempo)

3.3 Fluxograma 03: Sistema de Fe(III) - 1,10-fenantrolina ( Efeito do volume de complexante (1,10-fenantrolina)

3.4 Fluxograma 04: Sistema de Fe(III) - 1,10-fenantrolina ( Efeito do pH do meio complexante)

3.5 Fluxograma 05: Sistema de Fe(III) - 1,10-fenantrolina ( Curva Analtica)

3.6 Fluxograma 06: Sistema de Fe(III) - 1,10-fenantrolina ( Amostra desconhecida)

4 RESULTADOS E DISCUSSOFazendo a anlise espectrofotomtrica da amostra estoque de Fe (II) com 1,10-fenantrolina e com o tratamentoprvio da soluo de ferro com hidroxilamina, para reduzir todo o ferro (III) presente a ferro (II). Conforme a reao:

2Fe+2 +2NH2OH + 2OH- 2Fe+2 +N2 +4H2O

Foi possvel anotar as seguintes absorvncia variando o comprimento de onda de 400 a 560 nm, bem como construir a tabela 04.Tabela 04: Dados de absoro para o complexo Fe2+, 1,10-fenantrolina por espectrofotometria Comprimento de onda em nmAbsorvncia

4100,345

4200,412

4400,513

4600,595

5000,715

5100,739

5200,692

5400,369

5600,126

5800,049

6000,02

A plotagem dos pontos num grfico do tipo comprimento de onda X absorvncia gera uma curva caracterstica, com um ponto mximo (510 x 0,739) correspondente a mxima absorvncia, conforme figuras 1.

Figura 1. Espectro de absoro sistema Fe(III)- 1,10-fenantrolinaO espectro de absorbncia do complexo Fe2+, 1,10-fenantrolina apresentou um pico mximo de absoro na regio do ultravioleta em 510 nm. Sendo que para garantir a estabilidade do complexo ajustou-se o pH na faixa adequada (pH entre 3 e 10) fazendo uso da soluo de hidroxilamina 5% e acetato de sdio, respectivo para a reao e formar uma soluo tampo para que no haja variaes bruscas no pH e que este permanea na faixa ajustada. Com isso obteve-se que a faixa onde se encontra o comprimento de onda que apresenta uma curva de calibrao de maior sensibilidade est a 510 nm. Com a curva de calibrao, tendo-se igual a 510 e variando-se o efeito tempo, efeito do volume de complexante (1,10-fenantrolina), efeito do pH do meio complexante, concentrao da soluo e amostra desconhecida de medicamento, foi possvel construir suas respectivas tabelas e grficos.Tabela 05: Absorvncia em intervalos regulares de 30 minutos por um perodo de 2 horas.Tempo/ minAbsorvncia

00,739

300,744

600,747

900,751

1200,753

Figura 2.Efeito do tempo sistema Fe(III)- 1,10-fenantrolinaO efeito significativo do tempo indica que a absorbncia aumenta conforme aumenta o tempo de reao, sendo assim deve-se realizar a anlise espectrofotomtrica em um intervalo de tempo pequeno aps o prepara da amostra evitando dessa forma interferncias na absorvncia com o decorre da rao, pois o tempo de residncia da amostra no percurso analtico, em geral, menor que 60 segundos. Tabela 06: Absorvncia do complexo [Fe(o-phen)3]2+ para volumes variadosVolume de C12H8N2/ LAbsorvncia

1000,546

2000,809

4000,8

8000,809

16000,799

32000,824

Figura 3. Efeito do volume de complexante (1,10-fenantrolina)

O volume da amostra foi avaliado variando-se entre 100 e 3200 L. A magnitude da absorbncia aumentou gradativamente at 200L, permanecendo constante em volumes superiores.

Tabela 07: Absorvncia do complexo [Fe(o-phen)3]2+ variando o pH do meio.

BalopHAbsorvncia

110,748

210,734

340,844

4110,425

Figura 04: Efeito do pH do meio complexanteA banda de absoro na regio visvel apresenta sensibilidade em funo da variao de pH. O sinal decresce em funo do aumento nos valores de pH. A curva de decaimento a partir de pH 4 do pico em510 nm mostra um perfil sigmoidal. Tal fato ocorre, pois freqentemente, a reao de complexao metal-ligante envolve uma possvel variao da concentrao de ons hidrognio ou hidroxila na soluo, provocando variao do pH. Elevadas concentraes de ons hidrognio causam destruio do complexo, devido a competio metal-prton devendo-se, portanto, fixar o pH onde se observa maior estabilidade da absorbncia.Para evitar a interferncia do ferro (I) no desenvolver das anlises garantir o pH adequado adicionou-se tambm a amostra soluo de hidroxilamina 5% e acetato de sdio, respectivo.Tabela 08: Absorvncia do complexo [Fe(o-phen)3]2+ variando a concentraoPadrovol. E estoque de solvente Fe/LFe (III) mg/LAbsorvncia

1100100,165

2200200,398

3300300,593

4400400,777

5500500,987

610001,088

Amostra 11,113

Amostra 21,119

Amostra 31,183

Branco0,029

Figura 05: Curva Analtica

Atravs da curva analtica possvel perceber, por intermdio dos resultados, a formao de uma reta que condiz com a linearidade, passando o significado de confiana. A curva-padro corresponde relao grfica entre os valores de absorbncia e os de concentrao. Com base na anlise grfica possvel verificar a linearidade da reao e calcular um fator de converso de valores de absorbncia em concentrao. Sendo assim pode-se determinar a concentrao de uma soluo desconhecida de Fe(II), utilizando este mtodo, tendo-se como base de clculo a equao 1:

Eq. 1 A = 0,00926 + 0,19745*C

Na equao acima, A representa o valor da absorbncia obtida no aparelho, no momento da anlise, e C a concentrao da soluo analisada.5 Clculos Clculo da concentrao de ferro no balo volumtrico pela curva analtica.

Partindo-se da equao de calibrao A = 0,020xC 0,022 e isolando a concentrao, temos:C1 = (A1 0,022)/0,020

C1 = (1,113 0,022)/0,020 = 54,55mg/L

C2 = (A2 0,022)/0,020

C2 = (1,119 0,022)/0,020 = 54,85mg/L

C3 = (A3 - 0,022)/0,020

C3 = (1,183 - 0,022)/0,020 = 58,05mg/L

Mdia = (C1 + C2 + C3)/3 = 54,55 + 54,85 + 58,05)/3 = 55,82mg/LSendo a massa molar do sulfato ferroso (MMSFe) = 151,9g/ mol e a do Ferro (Fe) = 56g/mol podemos calcular a concentrao de ferro no medicamento Para C1:

151,9g/mol ----------- 54,55mg/L56g/mol ------------- XX = 20,110mg/L de Ferro

Para C2:

151,9g/mol ----------- 54,85mg/L

56g/mol ------------- X

X = 20,221mg/L de Ferro

Para C3:

151,9g/mol ----------- 58,05mg/L

56g/mol ------------- X

X = 21,400mg/L de Ferro

Clculo da concentrao de ferro no balo volumtrico pelo fator de calibraoO fatorde calibrao dado por, logo. Tomando-se o primeiro padro intermedirio como referncia, por ser o de menor concentrao e, conseqentemente, o que apresenta menor desvio da Lei de Beer, tem-se:

F = C/A F = 10/0,165 F = 60,6C1 = F x A1 C1 = 60,6 x 1,113 = 67,4478mg/L

C2 = F x A2 C2 = 60,6 x 1,119 = 67,8114mg/L

C3 = F x A3 C3 = 60,6 x 1,183 = 71.6898mg/L

Mdia = (C1 + C2 + C3)/3 = (67,448 + 67,811 + 71,689)/3 = 68,982mg/L

Teste Q 95% de confiana o valor de Q para 3 medidas de 0,970.

1. Para curva analticaQ1 = 54,55 54,85/58,05 54,55 = 0,08537

Q2 = 58,05 54,85/58,05 54,55 = 0,914

Como os dois extremos esto dentro do nvel de confiana aceitvel, podemos inferir que o valor localizado entre eles tambm est no intervalo de confiana, assim, C3no deve ser descartado.

1. Para fator de calibraoQ1 = 67,448 67,811/71,689 67,448 = 0,0856

Q2 = 71,689 67,811/71,689 67,448 = 0,914

Como os dois extremos esto dentro do nvel de confiana aceitvel, podemos inferir que o valor localizado entre eles tambm est no intervalo de confiana, assim, C3no deve ser descartado.

Determinao do desvio percentual em relao ao rotuladoInformaes do rtulo:Nome:Anemifer

Fabricante:Pharmascience

Concentrao:50 mg/mL sulfato ferro hetahidratado

1. Pela curva analticaDesvio = (50 55,82 / 50) X 100 = 11,64%1. Pelo fator de calibraoDesvio = (50 68,982 / 50) X 100 = 37,96%DISCUSSO/QUESTIONRIO1) Discutir clara, porm brevemente, os mtodos tiocianato e 1,10-fenantrolina como reagentes colorimtricos para o ferro, incluindo nesta discusso os seguintes pontos: a) tempo de estabilidade do complexo formado, b) quantidade de reagente colorimtrico e c) efeito do pH do meio na formao do complexo.

O Ferro(III) reage com o tiocianato para dar uma srie de compostos intensamente coloridos, j o Fe(II) no reage. Dependendo da concentrao do tiocianato pode ser obtida uma srie de complexos, estes so vermelhos e podem ser formulados como [Fe(SCN)n]3-n (n= 1,2,....,6). Em baixas concentraes do on

tiocianato, a espcie colorida predominante [Fe(SCN)]2+, j em uma concentrao de tiocianato de 0,10 mol L-1a espcie predominante [Fe(SCN)2]1+e em concentraes muito elevadas a [Fe(SCN)6]3-. Na determinao colorimtrica deve-se usar um grande excesso de tiocianato, porque este aumenta a intensidade e tambm a estabilidade da cor.O Ferro(II) reage com a ortofentrolina para formar um complexo de cor vermelho-alaranjado [Fe(o-phen)3]2+, cujo comprimento de onda de mxima absoro 510 nm. A intensidade da cor independente da acidez no intervalo de pH de 3 a 12 e estvel por longos perodos. Assim o Fe(III) pode ser reduzido com cloreto de hidroxilamnio (hidroxilamina) para Fe(II), e este determinado com a adio de ortofenantrolina.cidos fortes devem estar presentes para reprimir a hidrlise do ferro,entretanto o cido sulfrico no recomendado, porque os ons sulfato tm certa tendncia a formar complexos com os ons Fe(III).2) Interpretar qualitativamente a curva de absorvncia versus volume de 1,10- fenantrolina obtida experimentalmente.

A absorbncia aumentou gradativamente at 200L sendo que em volumes superiores a absorbncia se mantem constante3) Se o complexo [Fe(o-phen)3]2+ estiver dissociado apreciavelmente, o que voc esperaria obter na curva de absorvncia versus volume de 1,10-fenantrolina.

Uma vez dissociado o complexo resultaria na perda da colorao, o que no possibilitaria a determinao No Grfico, significaria a queda dos valores da absorvncia. Este fato em decorrncia da quebra do equilbrio entre on complexo com o on do metal central e seus ligantes.

4) Sabe-se que o Fe(II) e a 1,10-fenantrolina formam um complexo 1:3 estvel ([Fe(ophen)3]2+). A partir deste fato e dos dados obtidos na curva de absorvncia versus volume de 1,10-fenantrolina calcule a concentrao molar da 1,10-fenantrolina na soluo original usada no laboratrio.

5) Defina o sistema que voc adotaria para realizar uma determinao quantitativa do ferro. Explique o por que da sua escolha.

Para determinar o teor de ferro, reduz-se o ferro (III) a ferro (II) com cido ascrbico. O ferro (II) reage com a ortofenantrolina formando um complexo. O complexo formado apresenta cor alaranjada, que pode ser facilmente medida pelo espectrofotmetro e relacionada concentrao de ferro (II) na amostra. A intensidade da cor independente da acidez do meio no intervalo de pH de 2 a 9, mas o pH mantido enre 2,5 e 4,5 para garantir que todo o Fe3+seja reduzido a Fe2+.6 CONCLUSO

No desenvolvimento do experimento foi de fundamental importncia para o aluno o conhecimento de algumas possveis variveis que poderiam influenciar no espectro de absorbncia de uma substncia, tais como, efeito do pH, efeito do volume do complexante e efeito do tempo, o que lhe proporcionou a escolha do melhor procedimento para elaborao da curva de calibrao

Na anlise espectrofotomtrica ao comparar a curva analtica e o fator de calibrao para determinao da concentrao de determinada substncia em uma amostra, verificou-se que o primeiro procedimento tem uma confiana estatstica maior, uma vez que se usa um maior nmero de dados. Em contrapartida, o uso do fator de calibrao requer a preparao de apenas um padro, reduzindo assim o tempo e o custo da anlise.Pode-se inferir que o valor mdio obtido pelo clculo de concentrao tendo por base a curva analtica apresentou-se mais prximo do valor rotulado, j que o desvio relativo encontrado foi 11,64%, enquanto que pelo clculo de concentrao tendo por base o fator de calibrao ser alto, em torno de 37,96%, isso no surpreende, por conta da baixa confiana estatstica do procedimento.Uma provvel explicao para tais desvios so as possveis fontes de erro associadas aos experimentos realizados tais como, erros aleatrios relativos leitura dos diversos aparelhos volumtricos (como pipeta, bureta e proveta), pois uma leitura sendo realizada por duas pessoas no ser concordante, j que cada um tem o seu critrio para realizar interpolaes entre as marcas da escala, e at uma pessoa lendo o mesmo instrumento diversas vezes pode obter leituras diferentes; a tomada de alquota (paralaxe); presena de contaminantes na vidraria; o erro de leitura inerente ao prprio aparelho (na ida e vinda do ajuste da rede de difrao, ela no volta exatamente para o mesmo lugar) juntamente com seu rudo; perda de reagente durante a manipulao (reteno de gotculas); diferena de absorvncias entre as cubetas (resduos de impresses digitais, arranhes devido a limpeza com papel e entrada de poeira).Como forma de exemplificao da anlise quantitativa por mtodos pticos, pode-se dizer que a determinao da concentrao de ferro em amostra farmacutica foi conduzida de forma satisfatria, levando concluso de que o experimento pode ser considerado como bem-sucedido.

7 REFERENCIAS

Disponvel em: http://pt.scribd.com/doc/47030786/Relatorio-de-Quimica-Analitica-Espectrofotometria#scribd. Acessado em 01/03/2015

Disponvem em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABFU0AF/relatorio-espectrofotometria?part=3. Acessado em 03/03/2015Disponivel em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40421997000400006. Acessado em 03/03/2015.Disponvel em: http://www.pppg.ufma.br/cadernosdepesquisa/uploads/files/Artigo%203%2820%29.pdf. Acessado em 03/03/2015