anapaulacosta-5ª aula - análise gravimétrica

Gravimetria

Universidade Federal do EspUniversidade Federal do Espíírito Santo rito Santo -- UFESUFES

Centro UniversitCentro Universitáário do Norte do Esprio do Norte do Espíírito Santo rito Santo -- CEUNES CEUNES

• Curso: Engenharia Química

• Disciplina: Química Analítica

ProfaProfa. . DraDra. Ana Paula Oliveira Costa. Ana Paula Oliveira Costa

Métodos Gravimétricos

São métodos analíticos quantitativos que se baseiam na

determinação da massa de um composto puro ao qual o analito está

quimicamente relacionado.

Ainda no século XX Theodore William Richard (1868 - 1928) . Demonstrou a existência dos isótopos e

pela determinação precisa do peso

atômico de vários elementos. Prêmio Nobel de Química (1914)

Histórico

Durante os séculos XVIII e XIX as técnicas gravimétricas foram responsáveis pela confiabilidade das análises químicas feitas em minérios e materiais industriais.

Determinação Direta

Determinação Indireta

Determinação Indireta

Resumindo

Tipos de Métodos Gravimétricos

Consiste em determinar a quantidade do analito por meio de sua

deposição em um eletrodo.

EletrogravimetriaEletrogravimetria

Moderadamente sensíveis.Bastante precisos e exatos.Não precisam de calibrações.

Características:

Aplicações

O analito é determinado após ser removido da matriz por filtração ou extração.

Ex1.: Determinação do teor de sólidos totais, fixos, voláteis, suspensos e

sedimentáveis em amostras de água para abastecimento público.

Ex 2.: Análise gravimétrica de aerodispersóides sólidos coletados sobre filtros de

membranas.

Gravimetria ParticuladaGravimetria Particulada

É um processo contínuo que envolve a medida da variação da massa de

uma amostra em função do tempo ou da temperatura.

A variação de massa está relacionada com muitos fenômenos, como:

desidratação, sublimação, decomposição, entre outros.

Termogravimetria (TGA)Termogravimetria (TGA)

Utiliza energia química ou térmica que quando aplicadas à amostras fazem com que elas percam massa.

Análise Gravimétrica por VolatilizaçãoAnálise Gravimétrica por Volatilização

NaHCO3 + H2SO4 →→→→ CO2 + H2O + NaHSO4

Determinação de umidade em alimentos.

O método por volatilização só pode ser utilizado se o analito é a única sustância volátil ou se o absorvente é seletivo para o analito.

Gravimetria por Precipitação

� Etapas do método

� Vantagens e desvantagens

� Precipitados

Mecanismo de formação

Tipos

Envelhecimento

Contaminação

� Cálculos

� Aplicações

Vantagens

� Instrumentação simples, barata e fácil de manter.

� A faixa de aplicação é o limite de sensibilidade da balança.

� É um método absoluto.

� Facilidade de execução e boa reprodutibilidade.

4. An4. Anáálise Gravimlise Graviméétrica por Precipitatrica por Precipitaççãoão

Desvantagens

� Sujeito a erros acumulativos.

� Longo tempo de execução e várias etapas.

� Pouca praticidade.

� Necessidade de reagentes precipitantes determinados.

� A exatidão dos resultados é limitada.

O analito é convertido a um precipitado pouco solúvel, após a adição de um agente precipitante à solução.

Requisitos para reaRequisitos para reaçções de precipitaões de precipitaççãoão

Agente precipitanteAgente precipitante

• Facilmente filtrado e lavado

• Baixa solubilidade

• Alta pureza

• Partículas grandes

• Especificidade

• Seletividade

PrecipitadoPrecipitado

Forma de pesagemForma de pesagem• Composição química definida

• Não deve ser higroscópico

• Não deve ser volátil

• Deve ser estável

Pesagem

Formação do precipitado

Tratamento térmico

Filtração

Lavagem

EtapasGravimetria por precipitação Digestão

Preparo da amostra

Agentes InorgânicosAgentes Inorgânicos

Reagente Estrutura Metais precipitados

DimetilglioximaNi(II) em NH3 ou tampão acetato Pd(II) em HCl(M2++2HR=MR2+2H

+)

Alfa-benzoinoxima

(cupron)

Cu(II) em NH3 e tartarato Mo(VI) e W(VI) em

H+

(M2++H2R=MR+2H+;

M2+ = Cu2+, MoO2+, WO2

2+)óxido metálico pesado

Hidroxilamina

nitrosofenilamonium

(cupferron)

Fe(III), V(V), Ti(IV), Zr(IV), Sn(IV), U(IV)

(Mn++nNH4R=MRn+nNH4+)

óxido metálico pesado

8-hidroxiquinolina

(oxina)

Vários metais. Útil para Al(III) e Mg(II)

(Mn++nHR=MRn+nH+)

Agentes Orgânicos

Tipos de precipitados

Precipitados graudamente cristalinos

Precipitados finamente cristalinos

Precipitados grumosos

Precipitados gelatinosos

Nucleação Crescimento dos cristais

Formação de precipitados

KClO4

BaSO4

AgClO

Al(OH)3

• Quando uma solução contém mais soluto que o que deveria estar presente dizemos dizemos que ela está supersaturada.

• Em uma solução muito supersaturada, a nucleação ocorre mais rapidamente que o crescimento das partículas.

Tipos de nucleação

• Nucleação homogênea – em que ocorre a formação de núcleos pela orientação adequadas das partículas.• Nucleação heterogênea – com agregação ocorrendo em torno de diminutas partículas de impurezas.

� Usar soluções diluídas do reagente;

� Adição lenta do reagente precipitante e sob forte agitação;

� Realizar a precipitação a temperatura elevada;

� Realizar a precipitação de forma que o precipitado seja altamente solúvel.

Pesagem

Formação do precipitado

Tratamento térmico

Lavagem

Digestão

Preparo da amostra

Filtração

Contaminação do precipitado

Contaminação mecânica

Inclusão / oclusão

Adsorção superficial

Precipitado permanece em contato com a solução-mãe e uma 2ªsubstância insolúvel se forma no precipitado existente.

O precipitado pode reter impurezas da solução-mãe.

Pós-precipitação Coprecipitação

• É mais comum em precipitados coloidais devido à maior área superficial, mas também ocorre em sólidos cristalinos.

• O íon contaminante adsorvido na superfície do colóide e o seu contra-íon de carga oposta na solução adjacente à partícula são arrastados na forma de um contaminante superficial.

• Exemplo: na precipitação de AgCl, o AgNO3 é um composto solúvel, écoprecipitado com o AgCl.

Coprecipitação

Adsorção Superficial

• Um íon contaminante substitui um íon da rede cristalina do precipitado.

• É mais provável quando o íon da impureza tem tamanho e carga semelhante ao

de um dos íons do produto.

• Ocorre tanto para colóides quanto para cristais.

• O crescimento lento do cristal reduz este tipo de coprecipitação.

CACACACACACACACACACACACAACACACACACACACACACACACACCACACACA M CACACACACACACAACACACACACACACACA M CACACCACACACACACACACACACACACAACA M CACACACACACACACACACCACACACACACACACACACACACA

Isomórfica Não-isomórfica

Íon Ra2+ Ba2+ Ca2+

Raio (ºA) 1,52 1,43 1,06

CACACACxCACACACACACACACAACACACACACACACACACACACACCACACACACACACACACACACACA

ACACxCACACACACACAxCACACCACACACACACACACACACACACA

ACA x CACACACACACACACACACCACACACACACACACACACACACA

Inclusão

Pesagem

Formação do precipitado

Tratamento térmico

Lavagem

Digestão

Preparo da amostra

Filtração

Filtração por sucção

Para temperaturas baixas. Para temperaturas elevadas.

Filtração por ação da gravidade

Pesagem

Formação do precipitado

Tratamento térmico

Lavagem

Digestão

Preparo da amostra

Filtração

Pesagem

Formação do precipitado

Tratamento térmico

Lavagem

Digestão

Preparo da amostra

Filtração

Substância

analisada

Precipitado

formado

Precipitado

pesadoInterferências

FeFeFe(OH)

3

Fe cupferrato

Fe2O

3

Fe2O

3

Al, Ti, Cr e muitos outros metais tetravalentes

AlAlAl(OH)

3

Al(ox)3

a

Al2O

3

Al(ox)3

Fe,Ti,Cr e muitas outras

idem. Mg não interfere em soluções ácidas

CaCa CaC2O

4CaCO

3ou CaO todos os metais exceto alcalinos e Mg

MgMg MgNH4PO

4Mg

2P

2O

7 todos os metais exceto alcalinos

ZnZn ZnNH4PO

4Zn

2P

2O

7 todos os metais exceto Mg

POPO4433-- MgNH

4PO

4Mg

2P

2O

7 MoO42-, C2O4

2-, K+

Ba BaCrO4 BaCrO4 Pb

SO42- BaSO4 BaSO4 NO3

-, PO43-, ClO3

-

Cl- AgCl AgCl Br-, I-, SCN-, CN-, S2-, S2O32-

Ag AgCl AgCl Hg(I)

Ni Ni(dmg)2b Ni(dmg)2 Pd

Nem sempre, o constituinte é pesado na forma que foi precititado.

Análise Gravimétrica

Cálculo de resultados na análise gravimétrica

Fator gravimétrico

Exemplo: calcular o fator gravimétrico do enxofre no sulfato de bário

F = Massa atômica do SMassa molar do BaSO4

= 32,06

233,40=

F é o número de gramas do constituinte contido em uma grama da forma de pesagem

0,13736