INTRODUÇÃO

Análise gravimétrica na química, consiste em determinar a quantidade

proporcionada de uma substância em determinada mistura, radical ou composto

presente em uma amostra, eliminando todas as sustâncias que interferem e

convertendo o constituiente ou componente desejado em um composto de

composição definida, que seja suscetível de pesar-se.

A análise gravimétrica está baseada na medida direta ou indireta da massa

de um ou mais constituinte de uma amostra. Por medida indireta deve-se

entender converter determinada espécie química em uma forma separável do

meio em que esta se encontra, para então ser recolhida e, através de cálculos

estequiométricos, determinar a quantidade real de determinado elemento ou

composto químico, constituinte da amostra inicial. A separação do constituinte

pode ser efetuada por meios diversos: precipitação química, eletrodeposição,

volatilização ou extração.

Os procedimentos gravimétricos tradicionais são essencialmente manuais

e muito trabalhosos que envolvem amostras relativamente grandes em

comparação com outros procedimentos analíticos quantitativos. Nesse tipo de

procedimento é possível alcançar resultados com margem de 0,3% a 0,5%. Os

cálculos são realizados com base no peso atômico e peso molecular, e se

fundamentam em uma constância na composição das sustâncias puras e na

(estequiometria) das reações químicas.

Os métodos gravimétricos são aplicados em duas áreas principais como:

A analise de padrões, para uso no teste e calibração de técnicas

instrumentais;

Analises de alta precisão. Entretanto, o tempo necessário para execução

desse procedimento limita esta aplicação a um numero pequeno de

determinações.

Além disso, essa técnica continua sendo muito utilizada, pois apresenta uma séria

de vantagens porem também algumas desvantagens.

VANTAGENS:

Por ser um procedimento extremamente preciso quando são utilizados balanças

analíticas de precisão, é fácil de identificar possíveis fontes de erro porque os

filtrados podem ser testados para avaliar o término da precipitação e os

precipitados podem ser analisados quanto a presença de impurezas além de que

é um método absoluto, isto é, envolve uma medida direta, sem necessidade de

calibração e os custos na aparelhagem utilizada nos procedimentos é

relativamente barata.

DESVANTAGENS:A análise gravimétrica normalmente somente provê capacidade de determinação

para um único elemento, ou um limitado grupo de elementos, de uma vez.

Comparação da moderna combustão de flah dinâmico com acoplada com a

cromatografia gasosa com análise por combustão tradicional irá mostrar que esta

é tanto mais rápida quanto permite a determinação simultânea de múltiplos

elementos enquanto a determinação tradicional permitirá a determinação

simultânea de carbono e hidrogênio. Métodos são frequentemente modificados e

uma pequena distorção em um passo intermediário em um procedimento pode

consequentemente significar desastre para a análise (formação de colóide na

precipitação da análise gravimétrica, por exemplo). Comparando-se isto com

métodos mais rigorosos, tais como a espectrofotometria e irá se perceber que a

análise por este método é muito mais eficiente.

Na literatura em química analítica, a análise gravimétrica é muitas vezes

citada como gravimetria, não devendo ser confundida, contudo, com a gravimetria

da Geofísica.

TIPOS DE ANALISES:A análise gravimétrica é um nome geral para esse tipo de separação de misturas,

podendo ser usadas varias técnicas para realização desta análise como:

GRAVIMETRIA POR PRECIPITAÇÃO:

Na Gravimetria por precipitação química, o constituinte a determinar é

isolado mediante adição de um reagente capaz de ocasionar a formação de uma

substância pouco solúvel que após a adição de um reagente precipitante à

solução.O precipitado formado é então:

• Filtrado e lavado para remoção de impurezas;

• Convertido a um produto estável e de composição conhecida

(secagem ou calcinação);

• Pesado.

• Na etapa de secagem, o precipitado gravimétrico é aquecido até que

sua massa seja constante.

• O aquecimento remove o solvente e qualquer espécie volátil arrastada

com o precipitado

• Alguns precipitados também são calcinados para a decomposição do

sólido em um composto de composição conhecida.

Requisitos necessários para a forma de pesagem:

• Composição perfeitamente definida

• Não ser higroscópica

• Conversão do precipitado em forma de pesagem seja feita sem

controle da temperatura

• Pequena quantidade do constituinte a determinar origine

uma quantidade relativamente grande da forma de pesagem

TIPOS DE PRECIPITADOS:

Graudamente Cristalinos: São os mais favoráveis para fins de análisegravimétri

ca. As partículas do precipitado são cristais individuais bemdesenvolvidos. Elas sã

o densas e sedimentam rapidamente.   E x s NH4MgPO4.6H2O, KClO4 e K2PtCl6

Pulverulentos ou finamente cristalinos: Consiste em agregados de diminutos

cristais individuais. São densos e sedimentam rapidamente. Às vezes, oferece

dificuldade a filtração, pois a presença de pequenos cristais obriga o uso de filtros

de textura densa e lentos. Exs: BaSO4e CaC2O4

Grumosos: Resultam da floculação de colóides hidrófobos. São bastante

densos, pois eles arrastam pouca água. A floculação pode ser efetada por adição

de eletrólitos, aquecimento e agitação. Os agregados de partículas coloidais são

facilmente retidos pelos meios filtrantes usuais. Exs: haletos de prata.

Gelatinosos: Resultam da floculação de colóides hidrófilos. São volumosos, tem

a consistência de flocos e arrastam quantidades consideráveis de água.

Oferecem dificuldades à filtração e à lavagem.

NATUREZA FÍSICA DOS PRECIPITADOS

Uma análisegravimétrica por precipitação deve possuir vários atributos

importantes:

1) O precipitado deve possuir baixa solubilidade, elevada pureza e composição

conhecida;

2) O precipitado deve estar em uma forma que seja fácil separá-lo da mistura

reacional

• A gravimetria por precipitação baseia-se na estequiometria conhecida entre

a massa do analito e a massa do precipitado.

• Assim, otamanho das partículas do precipitado não deve ser muito

pequeno e o precipitado não deve conter impurezas.

• As partículas do precipitado não dever ser muito pequenas para não

entupirem ou passarem através do filtro;

• Partículas pequenas podem formar uma suspensão coloidal de partículas

com diâmetros na faixa de 1 a 500 nm, que podem passar pela maioria dos

filtros.

MECANISMO DA PRECIPITAÇÃO As características físicas de um precipitado são parcialmente determinadas

pelas condições que prevalecem no momento de sua formação. Influi, neste

sentido, a temperatura, a concentração dos reagentes, a velocidade de adição

destes últimos, a solubilidade do precipitado no meio em que se origina etc.

A supersaturação relativa do sistema, definida como (Q – S), onde Q

representa à concentração instantânea do soluto e S a solubilidade do equilíbrio.

A supersaturação relativa é dada por (Q – S) /S. A supersaturação é um estado

instável que se transforma em saturação através da precipitação do excesso de

soluto

ETAPAS DE FORMAÇÃO DOS PRECIPITADOS:

Nucleação:

Em condições de supersaturação elevada, o número de núcleos geradoshomogen

eamente aumenta muito com o grau de supersaturação relativa.

Crescimento dos cristais:

Quando o reagente adicionado gerar uma supersaturação relativa

elevada, a velocidade de formação de novos núcleos excederá

bastante a velocidade decrescimento das partículas, como resultado

tem-se um precipitado finamente cristalino ou coloidal. Porém, se a

supersaturação relativa for mantida baixa, a velocidade de crescimento, com a

deposição de material sobre as partículas já existentes pode prevalecer sobre a

taxa de nucleação, gerando um precipitado graudamente cristalino.É desejável que

durante a formação do precipitado a supersaturação relativa deve ser mantida no

mínimo possível

ENVELHECIMETO DO PRECIPITADO:

Um precipitado recém formado pode sofrer várias modificações se

permanecer em contato com a solução-mãe, trata-se do processo de digestão.

O envelhecimento é o conjunto de modificações estruturais irreversíveis que os pr

ecipitados sofrem por efeito da digestão.

CONTAMINAÇÃO DOS PRECIPITADOS:

Por contaminação entende-se o arrastamento de substâncias estranhas pelo precipitado.

POSPRECIPITAÇÃO:

É a contaminação na qual o contaminante se deposita sobre o precipitado

formado como fase pura, esse tipo de contaminação aumenta com o tempo de

digestão. Métodos para diminuir a contaminação dos precipitados:

• Lavagem

• Obtenção do precipitado em condições de baixa saturação (favorece aform

ação de cristais grandes)

• Em certos casos, digestão do precipitado.

COPRECIPITAÇÃO:

É uma contaminação do precipitado durante a separação da fase sólida por

substância normalmente solúvel. Há quatro tipos de coprecipitação, são elas:

Por adsorção superficial

Por inclusão isomórfica

Por inclusão não isomórfica

Por oclusão

Exemplos

• Determinação indireta de PO3³-

• Determinação direta de cloreto por precipitação de AgCl

• Determinação de cálcio em águas naturais

Determinação de cálcio em águas naturais

Ca2+(aq)+ C2O42-(aq) → CaC2O4(s)

Neste método, um excesso de ácido oxálico (H2C2O4) éadicionado a um

volume cuidadosamente medido da amostra.Depois, adiciona-se amônia para

neutralizar o ácido e provocar a precipitação completa do cálcio presente na

amostra como oxalato de cálcio:

2 NH3+ H2C2O4 ↔ 2 NH4+ C2O42- Ca2+(aq)+ C2O42-(aq) ↔ CaC2O4(s)

Ca2+aq)+ 2 NH3+ H2C2O4 ↔ 2 NH4++ CaC2O4(s)

↓

Filtrado em cadinho

defiltração (previamente pesado)↓

Seco

↓

Calcinado

A calcinação converte o precipitado a óxido de cálcio:

CaC2O4(s) → CaO(s)+ CO(g)+ CO2(g)↓

Após o resfriamento, o cadinho com o precipitado é pesado e massa de CaO

determinada subtraindo-se a massa do cadinho.

↓Através de cálculos estequiométricos, obtem-se o conteúdo de cálcio na

amostra

GRAVIMETRIA POR ELETRODEPOSIÇÃO: 

É um método muito simples, no qual utiliza-se de corrente elétrica para precipitar

o analito. Dentro dela temos:

A eletrogravimetria é um método que realiza a eletrólise por um tempo suficiente para assegurar a oxidação ou redução completa do analito a um produto de composição conhecida. O objetivo consiste em se determinar a quantidade do analito presente por meio da sua conversão eletrolítica a um produto que é pesado na forma de um depósito sobre um dos eletrodos.

A eletrólise é um processo onde os componentes de uma solução são decomposto sem consequência da passagem de uma corrente elétrica através da solução, onde ocorrem reações chamadas de reações eletródicas. No cátodo (pólo negativo) irão ocorrer reações de redução (ganha elétron) enquanto no ânodo (pólo positivo)reações de oxidação (perda de elétron).

A eletrogravimetria é uma técnica moderadamente sensível e está entre as técnicas mais exatas e precisas disponíveis. Ela não necessita de calibrações preliminares contrapadrões químicos porque a relação funcional entre a grandeza medida e a concentração do analito pode ser estipulada a partir da teoria dos dados de massa atômica.

GRAVIMETRIA POR VOLATILIZAÇÃO

Volatilização, só pode ser feito na amostra se a substancia a qual se quer

purificar for à única volátil. Pode ser de maneira direta ou indireta. Direta quando

evaporamos a substancia em questão e usamos outra para absorvê-la

previamente pesada, após a evaporação e absorção da substancia em questão

pesa-se a substância absorvedora e o seu ganho de peso indica o volume da

Esquema de Eletrogravimetria

substância em questão, e de maneira indireta quando evaporamos a substancia

em questão e a massa que sobra é pesada, notando assim que o desfalque de

massa é a substancia em questão que evaporou.

• Uso de energia térmica ou química para remover espécies voláteis

• Determinação de umidade em alimentos (energia térmica);

• Determinação da quantidade de carbono em um composto orgânico: uso

da energia química da combustão para converter C a CO2.

• O analito é separado da amostra por volatilização (é convertido a gás).

• O produto volátil é absorvido por uma substância adequada.

Sua massa pode ser calculada de duas maneiras:

1- pela variação da massa da substância absorvente;

2- determinação indireta, pela perda em massa da amostra.

Determinação do conteúdo de hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3) em

tabletes antiácido Uma determinada massa da amostra é tratada com ácido

sulfúrico diluído par converter o NaHCO3 a CO2:

NaHCO3(aq) + H2SO4(aq) → CO2(g) + H2O(l) + NaHSO4(aq)

NaHCO3(aq) + H2SO4(aq) → CO2(g) + H2O(l) + NaHSO4(aq)

Esta reação é realizada em um frasco conectado a um tubo que contem

uma massa conhecida de um absorvente que retém o dióxido de carbono

seletivamente, conforme ele é removido da solução por aquecimento. A diferença

na massa do tubo antes e depois da absorção é usada para calcular a quantidade

de hidrogenocarbonato de sódio.

Termogravimetria (TG)

É uma forma de gravimetria por volatilização onde a variação na massa da

amostra é monitorada enquanto ela é aquecida.

Esquema de Gravimetria por volatilização.

• Compostos orgânicos: os produtos gerados por combustão apresentam

composição conhecida: CO2, H2O e N2.

• Compostos inorgânicos: a identificação dos produtosde volatilização depende da

temperatura na qual a decomposição foi conduzida.

A perda de massa volátil em uma decomposição térmica é indicada por

uma etapa em um termograma.

Gravimetria por extração

É um método realizado por solventes diferentes, ou seja, tendo uma

determinada solução adiciona-se outro solvente para precipitar o analito.

A análise gravimétrica é um método que tende a possuir muitos erros,

como é realizada em várias etapas, tende a ir acumulando o numero de erros,

causando assim muitas vezes erros grosseiros.

CONCLUSÃO

A análise gravimétrica  é de fácil utilização, suas principais vantagens são o

fato de ser simples tanto em questão de aparelhagem quanto em cálculos finais e

extremamente precisa quando realizada com cuidado, mais porem sua realização

é demorada e com possíveis erros acumulativos (um erro vai acumulando

juntamente com outro, formando uma cadeia de erros).

Na gravimetria a separação do constituinte pode ser efetuada por meios

diversos: precipitação química, eletrodeposição, volatilização ou extração. Porém,

destacamos dois métodos: a precipitação e a volatilização.

Na precipitação o analito é convertido em um precipitado pouco solúvel,

depois é submetido a filtração, purificação (através da lavagem e aquecimento) e

finalmente pesado. Na volatilização se medem os componentes da amostra que

são ou podem ser voláteis. O método será direto se evaporarmos o analito e o

pesarmos através de uma sustância absorvente que tenha sido previamente

pesada assim o ganho de peso corresponderá ao analito analisado. O método

será indireto se volatilizarmos o analito e pesarmos o resíduo posterior à

volatilização assim a perda de peso sofrida corresponde ao analito que foi

volatilizado. 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.

A análise gravimétrica fornece resultados extremamente precisos. Os

métodos de análise gravimétrica não exigem equipamentos de alto custo. Devido

a sua extrema precisão, muitas vezes este método é utilizado para calibrar outros

instrumentos em substituição de padrões de referências.

Porém, apesar das inúmeras vantagens apresentadas pela analise

gravimétrica, outros métodos mais modernos como a espectrofotometria

mostram-se mais eficientes. A análise gravimétrica tem capacidade de

determinação para um único elemento ou para um grupo limitado de elementos,

por vez. uma pequena distorção em um passo intermediário em um procedimento

pode conseqüentemente significar desastre para a análise.

REFERÊNCIAS

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ANALÍTICA QUANTITATIVA ELEMENTAR ; Editora Edgard Blücher Ltda

• Jailson Cardoso Dias e Waterloo Napoleão de Lima; COMPARAÇÃO DE

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• Química Analítica Quantitativa - Universidade federal do pará -

www.ufpa.br

• BASSETT, J.; DENNEY, R. C.; JEFFERY, G. H. & MENDHAN, J., VOGEL

Análise inorgânica quantitativa,., Editora Guanabara S.A., Rio de Janeiro,

1992.

• OHLWEILER, O. A., Química analítica quantitativa, 3a ed., Livros Técnicos

e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, 1982, vol. 1 e vol. 2.