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Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Química
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QUI102
MEDOTOLOGIA
ANALÍTICA
Apostila de Experimentos
Juiz de Fora - MG
I semestre 2014
Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Química
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CRONOGRAMA:
Semana Data
Quarta-feira
Atividades
14 às 16 h 16 às 18 h
1 19-Mar Aula (Amostragem e tratamento de amostras)
2 26-Mar Aula (Amostragem e tratamento de amostras) P01 (todos os grupos)
3 2-Abr Aula (Amostragem e tratamento de amostras) P02 (todos os grupos)
4 9-Abr Aula (Amostragem e tratamento de amostras)
5 16-Abr Prova 1 (Amostragem e tratamento de amostras)
6 23-Abr Colóquios das práticas P03, P04, P05, P06 7 30-Abr Práticas P03 (G01), P04 (G02)
8 7-Mai Práticas P03 (G02), P04 (G01)
9 14-Mai Práticas P05 (G01), P06 (G02)
10 21-Mai Práticas P05 (G02), P06 (G01)
11 28-Mai Prova 2 (Práticas P01, P02, P03, P04, P05, P06) 12 4-Jun Discussão dos projetos
13 11-Jun 1ª Apresentação oral dos projetos
14 18-Jun Projetos - execução
15 25-Jun Projetos - execução
16 2-Jul Projetos - execução
17 9-Jul Projetos - execução
18 16-Jul 2ª Apresentação Oral & Relatório do Projeto
19 23-Jul
AULAS PRÁTICAS:
Prática Experimento Professor
P01 Análise Térmica
Caracterização térmica do Oxalato de Cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O) por TG / DTA e do vidro NaPO3 – Sb2O3 por DSC.
Tutor PG
Douglas
P02 Fotometria de
Chama
Determinação simultânea de sódio e potássio em diferentes marcas de bebidas isotônicas por fotometria de chama.
Tutor PG
Aparecida &
Brenda
P03 Espectrometria
UV/Vis
Otimização de um método espectrofotométrico para quantificação de ferro.
Prof. Renato
P04 Espectrometria de
Absorção Atômica Determinação de Cobre em Aguardente.
Tutor PG
Aparecida
P05 Cromatografia à
gás Determinação de ácidos graxos em óleos.
Tutor PG
Brenda
P06 HPLC Determinação de ácido acetilsalicílico, paracetamol e cafeína em medicamentos por HPLC.
Profa. Ma.
Auxiliadora
CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO:
Nota final=
(valor)
Prova 1
(20)
+ Prova 2
(20)
+ Relatórios
(10)
+ Apresentação
Projeto (15)
+ Apresentação
final projeto (15)
+ Relatório do
projeto (20)
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DISTRIBUIÇÃO DOS GRUPOS E EXPERIMENTOS: Grupos com 03 alunos.
Grupo Alunos Semanas
7 8 9 10
G01 Espectrof.
(P03)
AAS
(P04)
GC-FID
(P05)
HPLC
(P06)
G02 AAS
(P04)
Espectrof.
(P03) HPLC
(P06)
GC-FID
(P05)
DISTRIBUIÇÃO DOS TEMAS DOS PROJETOS: Grupos com 02 alunos.
Grupo Alunos Técnica abordada no
projeto
Orientadores
G01 AAS/voltametria de
redissolução
Aparecida &
Renato
G02 Cromatografia à
gás/Análise térmica Brenda & Douglas
G03
HPLC Ma Auxiliadora
BIBLIOGRAFIA:
1. Harris, D. C., Análise Química Quantitativa, Editora LTC, 5a edição, 2001.
2. Skoog, D. A. Leary J. J., Principles of Instrumental Analysis 4a Edição, Saunders
College Publishing, Fort Worth, 5th
edition, 1998.
3. Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J. Fundamentals of Analytical Chemistry, 6a ed.,
Saunders, Philadelphia, 1992, ou versão condensada, mesmos autores, Analytical
Chemistry, An Introduction, 6a ed., Saunders, Philadelphia, 1994.
4. Bassett J. & Mendham, Vogel: Análise Química Quantitativa , 6ª Edição, Editora
LTC, 2002
5. Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S. Fundamentos de Cromatografia. Campinas,
Editora UNICAMP, 2004.
6. Leite, F., Validação em análise química, 4 edição, Editora Átomo - Campinas, 2002.
MATERIAL:
http:www.ufjf.br/nupis/disciplinas
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INSTRUÇÕES GERAIS PARA CONFECÇÃO DOS RELATÓRIOS
O trabalho científico realizado por uma pessoa ou um grupo só poderá ter utilidade para
outras pessoas, se adequadamente transmitido. A forma de transmissão mais difundida é
a da linguagem escrita, principalmente na forma de resumos, relatórios, artigos
científicos e livros, dependendo da extensão, importância e público a ser atingido.
Nos laboratórios acadêmicos e industriais são muito empregados os relatórios de
experiências realizadas.
Não existem normas rígidas da sua elaboração, mas, devido à sua provável importância
na carreira profissional do aluno, serão dadas algumas recomendações que lhe serão úteis
no progressivo aperfeiçoamento da sua técnica de redação científica.
Ao fazer um relatório, o aluno deve conhecer claramente a questão abordada pela
experiência e qual a resposta que obteve para ela. Esta formulação sintética servirá de
linha diretriz para toda a redação, impedindo que se perca em divagações sobre assuntos
colaterais ou considerações sobre detalhes sem importância.
A linguagem empregada deverá ser concisa, correta e precisa.
A redação deverá ser coerente quanto ao tempo dos verbos empregados, recomendando-
se expor os resultados das observações e experiências no passado, reservando o
presente para as generalidades ou para as referências a condições estáveis.
É conveniente recorrer a tabelas e gráficos, pois permitem concentrar grande
quantidade de informações.
Os valores numéricos deverão estar acompanhados de unidades de medida
preferencialmente pertencentes ao mesmo sistema. A unidade de medida deverá ser
incluída também no cabeçalho das tabelas e nos eixos das figuras.
Sempre que os valores numéricos forem muito grandes ou pequenos, convém multiplicar
o valor por uma potência inteira de dez para que o número fique com um ou dois
algarismos antes da vírgula, e com tantos quantos forem necessários para expressar a
precisão após a vírgula.
Após a redação do rascunho do relatório, este deverá ser examinado criticamente, como
se estivesse sendo lido por uma pessoa estranha, verificando-se a clareza com que é
expressa cada idéia e se não se pode fazê-lo com menor número de palavras, eliminando-
se adjetivos supérfluos, construções perifrásticas e repetição do mesmo assunto em
pontos diferentes do relatório.
O melhor relatório é aquele que cobre todo o assunto da maneira mais sucinta. A seguir,
é apresentado um esquema sugestivo para os relatórios. A existência, a organização e o
conteúdo de cada parte dependerão da experiência realizada.
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TÍTULO DA PRÁTICA:
1. INTRODUÇÃO
Fundamentos da técnica ou método.
Aspectos relevantes sobre a amostra analisada
Equações matemáticas.
2. OBJETIVO(S) DA EXPERIÊNCIA
3. PARTE EXPERIMENTAL
Materiais, aparelhos, reagentes e soluções utilizados (especificações dos reagentes, grau
de pureza, concentração das soluções, etc).
Procedimento ou esquema simplificado da montagem experimental.
Discussão de alguns detalhes técnicos ou características da instrumentação usada.
Observações sobre o procedimento de trabalho, dificuldades, modificações e
comportamento não esperado.
4. RESULTADOS
Reações químicas
Tabelas com os dados obtidos e os resultados calculados. Identificação das tabelas com
número e título, legendas e citação das tabelas no texto com argumentações.
Figuras. Identificação das figuras (gráficos ou registros) com número, título, legendas,
etc. Citação das figuras no texto com argumentações.
Resultados finais.
5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Principais fontes de erros, apreciação do seu efeito sobre os resultados e possibilidades
de diminuí-los.
Comparação dos resultados com valores publicados na literatura ou obtidos pelos outros
grupos que realizaram a experiência, tentando justificar diferenças encontradas.
Discussão das vantagens, potencialidades e limitações da técnica empregada quando
comparada com outras, dificuldades encontradas e comportamento não esperado.
Aperfeiçoamentos importantes da técnica já existentes (mas não disponíveis no
laboratório) ou sugeridos pelos relatórios.
Eventuais conclusões obtidas.
6. BIBLIOGRAFIA
Relação das referências bibliográficas efetivamente consultadas na elaboração do
relatório, identificando o número das páginas consultadas. Por exemplo, na elaboração
destas recomendações:
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Prática 1. Análise Termica
Caracterização térmica do Oxalato de Cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O)
por TG / DTA e do vidro NaPO3 – Sb2O3 por DSC.
Obtenção da curva TG/DTA do Oxalato de Cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O).
1. Introdução
A análise térmica é um grupo de técnicas pelas quais se determinam as
propriedades físicas das substâncias em função da temperatura, quando a substancia é
submetida à condição de temperatura controlada.
O método termogravimétrico (TG) é a técnica na qual a mudança da massa de
uma substância é medida em função da temperatura, enquanto esta é submetida a uma
programação controlada.
A Análise Térmica Diferencial (DTA) é uma técnica na qual a diferença de
temperatura entre uma substância e um material de referência é medida em função da
temperatura, enquanto a substância e o material de referência são submetidos a uma
programação controlada de temperatura.
2. Objetivo:
Verificar a estabilidade térmica do CaC2O4.H2O por meio da análise térmica
TG/DTA.
3. Parte Experimental
3.1 Materiais
2 cadinhos de platina (referência e amostra);
1 espátula;
1 molde de papel;
1 pisseta de etanol;
Papel toalha;
1 pinça.
3.2. Reagentes
Oxalato de cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O).
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4. Procedimentos
Procedimento: Obtenção da curva TG/DTA do CaC2O4.H2O utilizando uma taxa de
aquecimento de 10°C/min.
1°) Ligar o equipamento (estabilizadores, controlador de vazão dos gases, Forno e
computador).
2°) Abrir a chave do sistema de gás (Ar sintético). Selecionar o botão 2 no controlador
de vazão de gases.
3°) Na área de trabalho abrir o programa TA - 60WS Collection Monitor.
4°) Abrir o forno: Pressione o botão OPEN;
5°) Coloque o molde de papel “COM CUIDADO” na área indicada pelo monitor da
prática.
6°) Com o auxílio de uma pinça, coloque o cadinho de referência no termopar de
referência (termopar esquerdo). Em seguida, repita o mesmo procedimento colocando o
cadinho da amostra no termopar da direita (termopar da amostra). (monitor)
ATENÇÃO: CUIDADO para não derrubar os cadinhos no interior do
aparelho!!!
7°) Retire o molde de papel e em seguida feche o forno pressionando o botão
OPEN/CLOSE.
8°) TARAR A BALANÇA: Após o fechamento do forno é preciso tarar a balança. Para
isso, pressione o botão MODE e veja a opção que mostra a massa em (mg).
9°) Após a balança ser tarada abra novamente o forno e retire o cadinho da amostra do
termopar da direita. (monitor)
10°) Atenção Cuidado!!! Coloque no cadinho o oxalato de cálcio monoidratado,
entre 2 e 6 mg. Coloque o cadinho da amostra novamente no termopar, retire o molde de
papel com cuidado e em seguida feche o forno imediatamente. Você deverá ficar atento
ao valor da massa de oxalato de cálcio adicionada no cadinho.
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11°) Ajustes dos parâmetros de análise e START.
Opção Measurement:
Dados da amostra:
Nome: Oxalato de cálcio – AULA PRÁTICA 1;
Massa da amostra: X,XX mg.
Ajustes dos parâmetros:
a) Taxa de aquecimento: 10°C/min;
b) Faixa de temperatura de trabalho da análise: temperatura ambiente – 800°C;
c) Tipo de cadinho: Platina (Pt);
d) Atmosfera: (Ar sintético);
e) Nome do Operador: Instrumental;
f) Salvar arquivo (nome da pasta): Aula Prática Instrumental;
g) STAR.
Observação: A retirada do cadinho após o final da medida só acontece quando a
temperatura do forno for inferior a 40°C, pois nesta condição o gás de arraste é
fechado automaticamente pelo aparelho e o botão OPEN é “destravado”.
Exercícios:
1) Com base na curva TG/DTA do CaC2O4.H2O, calcule as porcentagens de perda de
massa em cada etapa de decomposição. Prove, por meio de cálculos, que o oxalato
de cálcio perde 1 molécula de água até aproximadamente 180°C.
Dados: MM CaC2O4.H2O = 146 g/mol e MM CaC2O4 = 128 g/mol
2) Com base na curva TG/DTA do oxalato de cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O), obtida
em atmosfera de ar sintético responda:
a) Considerando a curva TG, escreva as reações correspondentes a cada etapa da
decomposição.
b) Explique o surgimento dos picos endotérmicos e exotérmicos na curva DTA das
etapas de decomposição.
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c) Comente a influência dos seguintes fatores sobre o inicio da 3ª etapa de decomposição:
c.1) aumento da razão de aquecimento;
c.2) aumento da vazão de gás de purga;
c.3) utilização de um cadinho com tampa (com um pequeno furo);
c.4) utilização de CO2 como gás de purga.
3) As curvas TG, DTG e DTA de uma amostra de Mg(CHO2)2.2H2O são apresentadas
abaixo, assim como um diagrama esquemático da termodecomposição do referido
composto. Com relação às curvas TG indique qual corresponde ao sal anidro e qual ao
sal hidratado.
4) Para a utilização do equipamento TG/DTA o operador deverá ter certos cuidados
antes, durante e após a análise termogravimétrica. Sendo assim, destaque alguns cuidados
a serem tomados como forma preventiva que irão contribuir para melhor preservação do
equipamento de análise térmica.
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Obtenção da curva DSC do vidro NaPO3 – Sb2O3
1. Introdução
Calorimetria exploratória diferencial (DSC) é uma técnica na qual mede-se a
diferença de energia fornecida à substância e a um material referência, em função da
temperatura enquanto a substância e o material referência são submetidos a uma
programação controlada de temperatura.
Através dessas técnicas, podem-se acompanhar os efeitos de calor associados com
alterações físicas ou químicas da amostra, tais como transições de fase (fusão ebulição,
sublimação, congelação, inversões de estruturas cristalinas) ou reações de desidratação,
de dissociação, de decomposição, de óxido-redução, etc. capazes de causar variações de
calor. Em geral transições de fase, desidratações, reduções e certas reações de
decomposição produzem efeitos endotérmicos, enquanto que cristalizações, oxidações,
algumas reações de decomposição produzem efeitos exotérmicos.
2. Objetivos
Obter a curva DSC do vidro NaPO3 – Sb2O3 e identificar os principais eventos
térmicos envolvidos no processo de aquecimento do material.
3. Materiais e Reagentes
Vidro de composição 80NaPO3 – 20Sb2O3;
1 pinça metálica;
1 placa metálica;
1 almofariz + pistilo;
1 espátula;
Balança analítica;
1 cadinho de alumínio com tampa;
Prensa (selar cadinho com tampa).
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4. Procedimentos
(obs: Os cadinhos devem ser manuseados durante a prática por pinças metálicas).
1°) Triture o vidro no almofariz com pistilo até obter um pó de granulação fina.
2°) No cadinho de alumínio faça a pesagem de aproximadamente 5 mg de vidro e
coloque a tampa no mesmo em seguida.
3°) Na prensa, aplique uma força suficiente para selar o cadinho;
4°) No calorímetro, retire a tampa do compartimento e coloque o cadinho selado no
forno DSC para a realização da medida.
Programação de medida: Programa TA - 60WS Collection Monitor (Idem curva
TG/DTA).
Condições de análise:
Atmosfera: N2;
Faixa de temperatura: 25 – 500°C;
Taxa de aquecimento: 10°C / minuto.
Questões:
1) Identifique os eventos térmicos presentes na curva DSC do vidro NaPO3 – Sb2O3.
(especifique a faixa de temperatura de cada evento)
2) O que é transição vítrea (Tg)?
3) Qual é diferença entre às técnicas de Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria
Exploratória Diferencial (DSC)?
Referências bibiográficas:
SKOOG, D. A.; HOLLER, F. JAMES; WEST; CROUCH; Princípios de ANÁLISE
INSTRUMENTAL; 5° edição; Editora Bookman, 2002.
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Prática 2. Fotometria de Chama
Determinação simultânea de sódio e potássio em diferentes marcas de
bebidas isotônicas por fotometria de chama
1. OBJETIVOS:
Familiarização com a técnica de emissão atômica em chama e aplicação à determinação
de metais alcalinos em amostras reais.
2. PROCEDIMENTO
2.1. Preparo das soluções padrão e amostra
2.1.1. Preparo de soluções padrão de Na+, K
+ e Li
+ para curva analítica
- Preparar por diluição soluções para cada espécie (Na+, K
+ e Li
+) com água deionizada e
utilizando balões de 50 mL a partir das soluções estoques de 100 mg L-1
.
OBS:
2) As concentrações finais de Na+ deverão ser: 1,0 ,10, 20, 30 e 40 mg L
-1;
3) As concentrações finais de K+ deverão ser: 1,0, 5,0, 10, 15 e 20 mg L
-1;
4) As concentrações finais de Li+ (usado como padrão interno) deverá ser: 20 mg L
-1.
Tabela 1: Medidas obtidas dos padrões no FOTÔMETRO
Ensaio Na K Li
Vol (mL) Sinal Vol (mL) Sinal Vol (mL) Sinal
1
2
3
4
5
Tabela 2: Teor de Na e K descrito no rótulo dos isotônicos:
Marca Na (mg/ 200 mL) K (mg/ 200 mL)
POWERRADE 90 20
GATORADE 90 24
MARATHON 92 18
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2.1.2. Preparo da amostra
Pipetar uma alíquota da amostra (a ser calculada pelo grupo) em um balão volumétrico
de 50 mL de forma que o teor esperado fique dentro da faixa de calibração. Adicionar,
no mesmo balão, uma quantidade da solução estoque de Li de forma que a concentração
final seja de 20 mg L-1
e completar o volume com água deionizada até a marca de
aferição. Realizar a preparação em duplicata (n=2).
2.2. Realização das análises
2.2.1. Preparo do equipamento (fotômetro)
a) Tirar o plástico do equipamento;
b) Ligar o fotômetro na tomada (verificar voltagem correta);
c) Ligar o compressor na tomada;
d) Ligar o fornecimento de gás (verificar se o botijão está cheio);
e) Ligar o estabilizador do equipamento;
e) Ligar o equipamento no botão LIGA;
f) Escolher SETAGEM (clicar ENTRA; senha: SELEÇÃO-ENTRA-ESCAPE);
g) Selecionar unidade (mg/L); resolução (0.1) e auto calibração;
h) Selecionar LEITURA (clicar ENTRA);
i) Abrir a válvula de gás no equipamento e acionar a ignição;
j) Mergulhar o capilar de aspiração em água destilada;
j) Regular o fluxo de gás até que os 10 cones azuis da chama se tornem nítidos e aguardar
estabilização do equipamento.
ANTES DE INICIAR AS LEITURAS, CALIBRAR O EQUIPAMENTO COM OS
PONTOS MAIS ALTOS DA CURVA!!!
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2.2.2. Leitura das soluções padrão (obtenção da curva analítica) e amostras
Obter as leituras dos padrões (todas as soluções) e amostras, lembrando que a cada leitura
deve-se passar água pelo capilar até o sinal do equipamento “zerar”.
Tabela 3: Medidas obtidas para amostras no FOTÔMETRO
Marca Na K Li
Powerade 1
Powerade 2
Gatorade 1
Gatorade 2
I9 1
I9 2
3. QUESTÕES A SEREM ENTREGUES
1. Construa o gráfico da curva de calibração para os valores obtidos no fotômetro e
calcule o valor do Fator de Resposta.
2. Determine o valor de Na e K nas amostras indicadas, compare com o valor rotulado
descrito na tabela 2 e calcule o valor do erro relativo.
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Prática 3. Espectrofotometria UV Vis
Otimização de um método espectrofotométrico
para quantificação de ferro
1. Objetivo
Estudar as propriedades colorimétricas de dois sistemas de complexação para o
íon ferro, a fim de avaliar a possibilidade de sua utilização na determinação
espectrofotométrica deste elemento.
2. Introdução teórica
Os critérios para uma análise espectrofotométrica satisfatória são:
(a) Especificidade da reação colorimétrica: Seletividade da reação.
(b) Proporcionalidade entre a cor e a concentração: É desejável que o sistema siga a
lei de Beer.
(c) Estabilidade da cor: A cor produzida deve ser suficientemente estável para
permitir a obtenção de uma leitura adequada.
(d) Reprodutibilidade: O processo colorimétrico deve ter resultados reprodutíveis em
condições experimentais específicas.
(e) Limpidez da solução: A solução deve ser isenta de precipitado sempre que se faz
comparação com um padrão límpido.
(f) Alta sensibilidade: É desejável quando se trata da determinação de quantidades
diminutas, que a reação colorimétrica seja altamente sensível.
O Ferro(III) reage com o tiocianato para dar uma série de compostos intensamente
coloridos, já o Fe(II) não reage. Dependendo da concentração do tiocianato pode ser
obtida uma série de complexos, estes são vermelhos e podem ser formulados como
[Fe(SCN)n]3-n
(n= 1,2,....,6). Em baixas concentrações do íon tiocianato, a espécie
colorida predominante é [Fe(SCN)]2+
, já em uma concentração de tiocianato de 0,10 mol
L-1
a espécie predominante é [Fe(SCN)2]1+
e em concentrações muito elevadas é a
[Fe(SCN)6]3-
. Na determinação colorimétrica deve-se usar um grande excesso de
tiocianato, porque este aumenta a intensidade e também 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 máxima absorção é
510 nm. A intensidade da cor é independente da acidez no intervalo de pH de 3 a 12 e é
estável por longos períodos. Assim o Fe(III) pode ser reduzido com cloreto de
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hidroxilamônio (hidroxilamina) para Fe(II), e este determinado com a adição de
ortofenantrolina.
Ácidos fortes devem estar presentes para reprimir a hidrólise do ferro, entretanto
o ácido sulfúrico não é recomendado, porque os íons sulfato têm certa tendência a formar
complexos com os íons Fe(III).
Nesses dois métodos usados para a determinação de ferro serão estudados os
comportamentos dos complexos [Fe(SCN)6]3-
e [Fe(o-phen)3]2+
com relação ao tempo,
pH e excesso de ligante, a fim de identificar o melhor método para quantificação do
ferro.
3. Parte Experimental
3.1 Vidrarias:
12 balões de 10,00 mL
1 micropipeta de volume variável de 20 a 200 µL
1 micropipeta de volume variável de 1000 a 5000 µL
2 buretas de 10,00 mL
8 béqueres de 25 mL
1 par de cubetas de vidro
3 conta-gotas
Pisseta com água destilada
3.2 Reagentes:
HCl concentrado
Solução estoque de Fe(III) ____________ mmol L-1
NH4SCN 0,30 mol L-1
NaOH 4 mol L-1
1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v)
NH2OH.HCl 10 % (m/v)
Acetato de sódio 2 mol L-1
3.3 Equipamento:
Espectrofotômetro
Balança analítica
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4. Procedimento Analítico
4.1 Preparo do aparelho
a) Ligar o espectrofotômetro na tomada (VERIFICAR A VOLTAGEM CORRETA);
b) Esperar 15 minutos para estabilizar a lâmpada;
c) Escolher o modo absorvância;
d) Colocar a cubeta contendo água destilada no compartimento de leitura e clicar
AUTOZERO;
e) Colocar a cubeta contendo o complexo no equipamento e realizar a leitura de
absorvância.
4.2 Sistema Fe(III)-tiocianato
4.2.1 Espectro de absorção
a) Pipetar 600 µL da solução estoque de Fe(III) para um balão de 10,00 mL;
b) Acrescentar 400 µL da solução de NH4SCN 0,30 mol L-1
;
c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;
d) Ler os valores de aborvância do complexo Fe(III)-tiocianato variando o comprimento
de onda de 400 a 560 nm.
Comprimento de onda / nm Absorvância
410
420
440
460
500
510
520
540
560
580
600
Comprimento de onda de máxima absorvância:____________________
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4.2.2 Efeito do tempo
a) Usar a solução prepara no item anterior para estudar o efeito do tempo na estabilidade
do complexo Fe(III)-tiocianato;
b) Ler a absorvância em intervalos regulares de 30 minutos por um período de 2 horas.
Tempo / seg Absorvância
0
30
60
90
120
O complexo foi estável no intervalo estudado? _____________________
4.2.3 Efeito do volume de complexante (tiocianato)
a) Preparar 6 balões volumétricos de 10,00 mL usando 600 µL da solução estoque de
Fe(III);
b) Acrescentar diferentes volumes (de acordo com a tabela abaixo) de NH4SCN 0,30 mol
L-1
com o auxílio de uma micropipeta;
c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;
d) Ler os valores de absorvância do complexo Fe(III)-tiocianato para cada balão
volumétrico.
Volume de NH4SCN / µL Absorvância
100
200
400
800
1600
3200
O volume de agente complexante alterou o valor de absorvância?__________________
Por quê?_______________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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4.2.4 Efeito do pH do meio complexante
a) Preparar 5 balões volumétricos de 10,00 mL usando 600 µL da solução estoque de
Fe(III);
b) Acrescentar 400 µL da solução saturada de NH4SCN;
c) Acrescentar nos balões; 800 µL de HClconc, 100 µL de HClconc e 0, 1 e 3 gotas de
NaOH 4 mol L-1
, respectivamente;
d) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;
e) Medir o pH de cada um dos balões;
d) Ler os valores de aborvância do complexo Fe(III)-tiocianato variando o pH do meio.
Balão pH Absorvância
1
2
3
4
5
O pH do meio alterou os valores de absorvância?_______________________________
Este complexo apresenta uma boa estabilidade quanto à acidez do meio?____________
4.3 Sistema Fe(III)-1,10-fenantrolina
4.3.1 Espectro de absorção
a) Pipetar 400 µL da solução estoque de Fe(III) para um balão de 10,00 mL;
b) Acrescentar 100 µL de hidroxilamina (NH2OH.HCl) 10 % (m/v) e agitar para reduzir
o Fe(III) para Fe(II);
c) Acrescentar 200 µL de acetato de sódio 2 mol L-1
e 200 µL de 1,10-fenantrolina 0,30
% (m/v);
d) Completar o volume do balão com água destilada e homogeneizar;
e) Ler os valores de aborvância do complexo [Fe(o-phen)3]2+
variando o comprimento de
onda de 400 a 560 nm.
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Comprimento de onda / nm Absorvância
410
420
440
460
500
510
520
540
560
580
600
Comprimento de onde de máxima absorvância:____________________
4.3.2 Efeito do tempo
a) Usar a solução prepara no item anterior para estudar o efeito do tempo na estabilidade
do complexo [Fe(o-phen)3]2+
;
b) Ler a absorvância em intervalos regulares de 30 minutos por um período de 2 horas.
Tempo / seg Absorvância
0
30
60
90
120
O complexo foi estável no intervalo estudado? _____________________
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21
4.3.3 Efeito do volume de complexante (1,10-fenantrolina)
a) Preparar 6 balões volumétricos de 10,00 mL usando 400 µL da solução estoque de
Fe(III);
b) Acrescentar 100 µL de hidroxilamina (NH2OH.HCl) 10 % (m/v) e agitar para reduzir
o Fe(III) para Fe(II);
c) Acrescentar 200 µL de acetato de sódio 2 mol L-1
e diferentes volumes (de acordo com
a tabela abaixo) de 1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v) com o auxílio de uma micropipeta;
d) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;
e) Ler os valores de absorvância do complexo [Fe(o-phen)3]2+
para cada balão
volumétrico.
Volume de C12H8N2 / µL Absorvância
80
120
200
400
800
2000
O volume de agente complexante alterou o valor de absorvância?__________________
Por quê?_______________________________________________________________
______________________________________________________________________
4.3.4 Efeito do pH do meio complexante
a) Preparar 4 balões volumétricos de 10,00 mL usando 400 µL da solução estoque de
Fe(III);
b) Acrescentar 100 µL de hidroxilamina (NH2OH.HCl) 10 % (m/v) e agitar para reduzir
o Fe(III) para Fe(II);
c) Acrescentar 200 µL de 1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v) com o auxílio de uma
micropipeta;
d) Acrescentar nos balões; 400 µL de HClconc, 50 µL de HClconc, 200 µL de acetato de
sódio 2 mol L-1
e 3 gotas de NaOH 4 mol L-1
, respectivamente.
e) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;
e) Medir o pH de cada um dos balões;
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d) Ler os valores de absorvância do complexo [Fe(o-phen)3]2+
variando o pH do meio.
Balão pH Absorvância
1
2
3
4
O pH do meio alterou os valores de absorvância?_______________________________
Este complexo apresenta uma boa estabilidade quanto a acidez do meio?____________
Qual dos dois sistemas mostrou-se melhor para a determinação do ferro?____________
______________________________________________________________________
5. Quantificação do teor de ferro(III) em uma amostra desconhecida
5.1 Curva Analítica
a) Preparar 5 balões volumétricos de 10,00 mL usando diferentes volumes da solução
estoque de Fe(III);
b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro com
o ligante que apresentou melhores resultados nos estudos anteriores;
c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;
d) Ler os valores de absorvância do complexo para cada balão volumétrico.
5.2 Amostra desconhecida
a) Preparar 1 balão volumétrico de 10,00 mL usando 350 µL da solução amostra;
b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro como
realizado para preparar a curva analítica;
c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;
d) Ler os valores de absorvância do complexo.
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Padrão Volume da solução
estoque de Fe(III) / µL
[Fe(III)] / µmol L-1
Absorvância
1 100
2 200
3 300
4 400
5 500
Amostra 1 --- ---
Amostra 2 --- ---
Amostra 3 --- ---
5.3 Questionário
1) Discutir clara, porém brevemente, os métodos tiocianato e 1,10-fenantrolina como
reagentes colorimétricos para o ferro, incluindo nesta discussão os seguintes pontos: a)
tempo de estabilidade do complexo formado, b) quantidade de reagente colorimétrico e
c) efeito do pH do meio na formação do complexo.
2) Interpretar qualitativamente a curva de absorvância versus volume de 1,10-
fenantrolina obtida experimentalmente.
3) Se o complexo [Fe(o-phen)3]2+
estiver dissociado apreciavelmente, o que você
esperaria obter na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina.
4) Sabe-se que o Fe(II) e a 1,10-fenantrolina formam um complexo 1:3 estável ([Fe(o-
phen)3]2+
). A partir deste fato e dos dados obtidos na curva de absorvância versus volume
de 1,10-fenantrolina calcule a concentração molar da 1,10-fenantrolina na solução
original usada no laboratório.
5) Defina o sistema que você adotaria para realizar uma determinação quantitativa do
ferro. Explique o porquê da sua escolha.
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Prática 4. Espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS)
Determinação de Cobre em Aguardente
1. Objetivo
1.1. Determinação de cobre em aguardente pelos métodos de calibração externa, matrix-
matching e de adição de padrão utilizando a técnica de espectrofotometria por absorção
atômica.
1.2. Avaliação do efeito do solvente.
1.3. Familiarização com a técnica espectrometria de absorção atômica com chama
(FAAS).
2. Instrumental
Espectrômetro de absorção atômica com chama F AAS, modelo Thermo Scientific
SOLAAR M5
3. Procedimento
3.1. Conhecendo a concentração da solução padrão de cobre disponível no laboratório,
calcule os volumes necessários para preparar as soluções das Tabelas 1, 2 e 3 em balões
volumétricos de 50 mL.
3.2. Para a curva de calibração usando matrix-matching, proceda a diluição das amostras
de aguardente usando uma solução de etanol a 40% v/v.
3.3. Diluir 20 mL das amostras de aguardente para balões de 50 mL. Completar os
volumes com água deionizada até a marca de aferição do balão.
3.4. Antes de proceder às leituras deixar a chama ligada por 10 min.
3.5. Meça a absorbância das soluções, em 324,7 nm, utilizando a chama ar-acetileno,
anotando os dados obtidos nas tabelas.
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Obs.: Aspirar água entre cada nova solução a ser analisada.
Obs.: Caso os valores de concentração cobre nas amostras estejam fora da curva de
calibração fazer outra diluição das amostras.
3.6. Ao fim do experimento, deixe passar água destilada pelo queimador por alguns
minutos, desligue o aparelho, certificando-se de que a chama está apagada e os registros
de gás, fechado.
4.Parte experimental
Tabela 1. Curva analítica em meio aquoso.
Balão (50 mL) Cobre (mg L-1
) Volume de Cobre (mL) Absorvância
1 – Branco 0,0 0,0
2 1,0
3 3,0
4 5,0
5 10,0
Amostra 1 0,0 0,0
Amostra 2 0,0 0,0
Amostra 3 0,0 0,0
Tabela 2. Curva analítica em etanol.
Balão
(50 mL)
Cobre
(mg L-1
)
Volume de Cobre
(mL)
Volume de
etanol 40% (mL)
Absorvância
6 – Branco 0,0 0,0 20,0
7 1,0 20,0
8 3,0 20,0
9 5,0 20,0
10 10,0 20,0
Amostra 1 0,0 0,0
Amostra 2 0,0 0,0
Amostra 3 0,0 0,0
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Tabela 3. Curva analítica por adição de padrão
Balão
(50 mL)
Cobre
(mg L-1
)
Volume de Cobre
(mL)
Volume de
amostra (mL)
Absorvância
Amostra 1 0,0 0,0 20,0
Amostra 2 0,0 0,0 20,0
Amostra 3 0,0 0,0 20,0
11 1,0 20,0
12 3,0 20,0
13 5,0 20,0
14 10,0 20,0
5. Cálculos e Resultados
5.1. Construa as curvas de calibração (externa, simulação de matriz e adição de padrão)
de absorbância em função da concentração de cobre.
5.2. Determine a concentração (mg L-1
), desvio padrão, desvio padrão relativo e o
intervalo de confiança (95%) para cobre na amostra de cachaça (n = 3).
5.3. Compare os resultados entre si usando teste t adequado (use como referência o
método das adições de padrão).
5.4. Avaliar a qualidade da amostra de aguardente investigada a partir dos resultados
obtidos.
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Prática 6. HPLC
Determinação de ácido acetilsalicílico, paracetamol e cafeína em
medicamentos por HPLC
1. Instrumentação
Equipamento: HPLC Agilent 1100 serie equipado com injetor manual, alça de
amostragem de 20µL, sistema desgaseificador, bomba quaternária, detector UV-VIS de
múltiplos comprimentos de onda, software Agilent Chemistation LC Systems.
Coluna: C8 Zorbax eclipse XDB (150 mm x 4,6 mm de diâmetro interno, 5m de
diâmetro de partícula)
pH metro
Balança analítica
Ultra-som
2. Materiais e reagentes
Metanol grau HPLC
Ácido fosfórico grau HPLC
Ácido acetilsalicílico p.a.
Cafeína p.a
Paracetamol p.a.
Amostra: analgésico
Filtros para seringa membrana de PTFE 0,45 μm
Seringas descartáveis
Micropipetas e ponteiras
Vidraria
Microtubos 2 mL
Grau e pistilo
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3. Procedimento
3.1. Preparo da solução H3PO4 pH 2,5:
Coloque cerca de 800 mL de água deionizada em um béquer com capacidade de 1 L e
introduza o eletrodo de vidro do pHmetro na água. Sobre agitação constante, adicione na
água pequenos incrementos de H3PO4 concentrado (grau HPLC), até atingir o pH 2,5.
3.2. Solução para diluição dos padrões e amostras - solução H3PO4 pH 2,5/metanol
(60:40 v/v):
Misture 60 mL da solução de H3PO4 pH 2,5 com 40 mL de metanol. Utilize esta solução
para preparar as soluções padrões e amostras. Transfira uma alíquota desta solução para
um microtubo previamente rotulado com CAL 1.
3.3. Preparo das soluções padrões:
3.3.1 Solução padrão estoque
Pese em béqueres distintos (10,0 mL) cerca de 50,0 mg de AAS, 50,0 mg de paracetamol
e 25,0 mg de cafeína. Adicione cerca de 5 mL da solução anteriormente preparada (item
3.2) e leve as soluções ao ultra-som por 10 min. Transfira cada uma das soluções para um
balão de 10,0 mL e complete o volume do balão com a solução do item 3.2.
3.3.2 Solução padrão individual
Transfira 50 L de cada uma das soluções padrão estoque (5 e 2,5 mg mL-1
) para um
microtubo e acrescente 1400 L da solução (item 3.2). Filtre cada uma das soluções
preparadas em filtro de seringa com membrana de PTFE 0,45 m.
3.3.3 Soluções padrão mistura estoque e curva analítica
Transfira as alíquotas das soluções padrões de ácido acetilsalicílico, paracetamol e
cafeína para o mesmo balão volumétrico (5,00 mL) e complete o volume do balão com a
solução do item 3.2. Esta solução é denominada “solução padrão mistura”. Filtre esta
solução em filtro de seringa com membrana de PTFE 0,45 m de porosidade e prepare a
curva analítica, conforme o esquema apresentado na figura 1. Transfira alíquotas das
soluções das curvas analíticas para microtubos previamente rotulados: CAL 1, CAL 2,
CAL 3, CAL 4 e CAL 5. Injete as soluções da curva analítica no HPLC. Calcule as
concentrações (mg/L) de ácido acetilsalicílico, paracetamol e cafeína na solução padrão
mistura e nas soluções padrões das curvas analíticas preparadas.
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Figura 1: Esquema de preparo das soluções padrões e curva analítica.
3.4. Preparo da amostra:
Pese os comprimidos do medicamento e triture em grau . Em béqueres (25 mL) distintos,
pese 3 porções com cerca de 120 mg da amostra composta pelos comprimidos triturados.
Adicione cerca de 20 mL da mistura solução H3PO4 pH 2,5/metanol (60:40 v/v) (solução
do item 3.2) em cada um dos béqueres e leve a solução ao utra-som por 10 min. Após
este tempo, transfira a solução para um balão de 25 mL e complete o volume com a
solução para diluição (item 3.2). Filtre a solução em filtro de seringa com membrana de
PTFE 0,45 m de porosidade e transfira 130 L do filtrado para um balão de 5 mL.
Complete o volume do balão com a solução para diluição (item 3.2) e transfira alíquotas
das amostras para microtubos previamente identificados. Injete as amostras no HPLC
(Figura 2).
Curva analítica
Filto de membrana
PTFE 0,45 m
40 L
BV 1 mL
CAL 2 AAS mg/L
PAR mg/L
CAF mg/L
80 L
BV 1 mL
120 L
BV 1 mL
160 L
BV 1 mL
Solução padrão mistura estoque
AAS ( mg/L), paracetamol ( mg/L) e cafeína ( mg/L)
Sol. padrão AAS mg/mL
Alíquota
500 L
Sol. padrão paracetamol mg/mL
Alíquota
500 L
Sol. padrão cafeína mg/mL
Alíquota
200 L
Balão 5,00 mL
Líquido filtrado
CAL 3 AAS mg/L
PAR mg/L
CAF mg/L
CAL 4 AAS mg/L
PAR mg/L
CAF mg/L
CAL 5 AAS mg/L
PAR mg/L
CAF mg/L
CAL 1 AAS 0 mg/L
PAR 0 mg/L
CAF 0 mg/L
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Figura 2: Esquema de preparo das amostras.
3.5. Parâmetros do HPLC
Transfira a solução H3PO4 pH 2,5 para frasco âmbar no canal A e metanol para o frasco
no canal B e água deionizada no frasco do canal D.
Purgue 30 mL de solvente em cada um dos canais (A, B e C).
Condicione a coluna com a composição inicial da fase móvel (MeOH/Sol. H3PO4 pH 2,5
(40:60 v/v).
Crie um método para análise no HPLC com os seguintes parâmetros (Tabela 01):
Tabela 01: Parâmetros analíticos para determinação AAS, cafeína e paracetamol por
HPLC-UV.
Gradiente: Tempo
(min)
Canal A
% H3PO4 pH 2,5
Canal B
% MeOH
Fluxo
(mL/min)
P max
(Bar)
Tempo de análise (min):
Tempo de espera (min):
Detector (nm): A _____ B _____ C _____ D _____ E _____
HPLC
Balão volumétrico (5 mL)
resíduo
Balão volumétrico (25 mL)
Filtro de membrana
PTFE 0,45 m filtrado Alíquota 130 L
Massa da amostra
Ultra-som (10 min)
H3PO4 pH 2,5/MeOH (60:40)
H3PO4 pH 2,5/MeOH (60:40)
eOH/água pH 2,5 H3PO4 (40:60)
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1) Injete a solução padrão de AAS, a solução padrão de paracetamol e a solução padrão
de cafeína para identificar o tempo de retenção de cada analito e a ordem de eluição.
2) Injete as soluções padrões da curva analítica: CAL 1, CAL 2, CAL 3, CAL 4 e CAL 5.
3) Injete as amostras preparada em triplicata.
OBS: TODAS AS SOLUÇÕES INJETADAS NO HPLC DEVEM SER
PREVIAMENTE FILTRADAS EM MEMBRANA DE 0,45 M.
4) Desligue a lâmpada.
5) Limpe o sistema passando água por 15 min com fluxo de 1 mL/min pela coluna.
6) Eluir pela coluna acetonitila ou metanol por 5 min com fluxo de 1 mL/min.
7) Limpe a válvula de injeção, na posição inject, com água (1-2 mL) e metanol(1-2 mL).
9) Desligue o equipamento
3.6. Orientação para tratamento dos dados obtido na prática
3.6.1 Trabalhando com o software do HPLC
Construa a curva analítica no software do HPLC e imprima os relatórios da curva
analítica e das análises das amostras utilizando o software.
Determine as massas em mg e os valores de % m/m dos analitos presentes no
comprimido do medicamento analisado, utilizando os dados do software, acompanhados
dos respectivos valores de incertezas.
Compare os resultados obtidos com os valores referenciados pelo fabricante do
medicamento. Apresentem no relatório da prática (tabela) os dados obtidos no software
do HPLC (curva analítica, concentrações dos compostos nas mostras injetadas, mg e %
m/m dos compostos no medicamento, precisão e exatidão da análise).
3.6.1 Trabalhando com planilhas do Excel
Com os valores de áreas obtidos para obtidos para as injeções das soluções da curva
analítica, elabore uma planilha no Excel para construção da curva analítica. Obtenha a
equação da reta e as incertezas da inclinação, intercepto e regressão.
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Determine as massas em mg e os valores de % m/m dos analitos presentes no
comprimido do medicamento analisado, utilizando os dados obtidos na planilha,
acompanhados dos respectivos valores de incertezas.
Compare os resultados obtidos com os valores referenciados pelo fabricante do
medicamento. Apresentem no relatório da prática (tabela) os dados obtidos na planilha
do Excel (curva analítica, concentrações dos compostos nas mostras injetadas, mg e %
m/m dos compostos no medicamento, precisão e exatidão da análise).
Tabela 02: Valores de áreas e tempos de retenções obtidos para injeção no HPLC-UV das
soluções padrões da curva analítica.
T. de Retenção (min) Analito Concentração (mg/L) Área(mUA∙s)
Cal 1
Cal 2
Cal 3
Cal 4
Cal 5
Cal 1
Cal 2
Cal 3
Cal 4
Cal 5
Cal 1
Cal 2
Cal 3
Cal 4
Cal 5
MATERIAL DISPONÍVEL:
http:www.ufjf.br/nupis/disciplinas