apostila de química agronomia

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE QUMICA UFSM AGR 2007 Qumica Agronomia QUMICA ANALTICA Prof. Dr. Arci Dirceu Wastowski 2009 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE QUMICA UFSM AGR 2007 Qumica Agronomia QUMICA ANALTICA UNIDADE 1 - INTRODUO AO ESTUDO DA QUMICA ANALTICA Prof. Dr. Arci Dirceu Wastowski 2009 3 1.UNIDADE 1 - INTRODUO AO ESTUDO DA QUMICA ANALTICA 1.1. Conceitos e objetivos da qumica analtica. Por que importante conhecermos a composio qumica das substncias? Aspropriedadesmecnicas,eltricas,ticas,trmicaseoutrasdeummaterial dependemdesuacomposioqumica.Emalgunscasosnosoapenasaspropores relativas dos vrios tomos e molculas que so importantes, porm tambm a maneira como os tomos esto ligados uns aos outros. O que os qumicos analticos fazem como voc j dever ter adivinhado, aferir a composio qumica dos produtos. A Qumica Analtica um dosvrios ramos da qumica e se preocupa em analisar assubstnciasoumateriais,isto,separarempartesseuscomponentesedeterminara natureza e quantidade dos mesmos como um todo. 4 AQumicaAnalticatemtidomuitaimportncianodesenvolvimentodaQumica comocincia,assimcomonodesenvolvimentodeoutrascincias.Aformulaodasleis bsicasdaQumicafoifundamentadaquasequeunicamentenosresultadosdeanlises quantitativas. O conhecimento da composio da litosfera, da hidrosfera, da atmosfera etc., oresultadodousodaanlisequalitativaequantitativa.indispensvelparaoestudoda biologia, bromatologia, mineralogia, petrologia, geoqumica, e de outras cincias. AimportnciadaQumicaAnalticahojeemdiapodeserobservadanasgrandes Companhias,onde os laboratriosanalticosfazempartecrticadasmesmas.Osresultados analticos determinam as conseqncias das decises no controle de qualidade dos produtos produzidos,ocontroledeprocessosdeproduo,odesenvolvimentodenovosprodutos,e tambm os fatores ambientais e de sade. Grande variedade de indstrias e empresas requer hoje em dia o trabalho do analista qumico. Na maior parte dos casos, seu trabalho redundar numa srie de benefcios para o usurio ou para o consumidor dos produtos elaborados pela indstriaouempresa.Porsuasmosquepassamosartigosquesedestinamvendaos quais so analisados quanto qualidade para saber se preenchem os requisitos necessrios e indispensveisparaobomfuncionamento.Osanalistasqueocupamcargosnosdiversos departamentos do governo dedicam-se a verificar se os diferentes produtos tm efetivamente a composio que proclamam os fabricantes e esto descritos nos rtulos. 1.2. Objetivos da qumica analtica qualitativa e quantitativa QUMICA ANALTICA: a parte da qumica que estuda os princpios tericos e prticosdasanlisesqumicas.Temcomoobjetivoprticoadeterminaodacomposio qumica de substncias puras ou de suas misturas. Existemvriostiposdeanlise.Algumasvezesnecessrioconhecerapenasos diversos componentes que formam determinado material ou mistura de substncias, o que feitopormeiodaanlisequalitativa,quedeterminaemsnteseosdiversoscomponentes daquele material sem se importar em que quantidade eles esto presentes no material. AQumicaAnalticaQualitativatemporobjetivodeterminaranaturezados constituintes de um dado material,isto , ela est preocupada em responder pergunta:O que est presente?. Ela est relacionada com a identificao. Assim:QUMICAANALTICAQUALITATIVA:Tratadadeterminaodosconstituintes (elementos, grupo de elementos ou ons) que formam uma dada substncia ou mistura. 5 Engloba a anlise qualitativa da amostra, identificando nas prticas de laboratrio os constituintes de uma amostra e estudando nos conceitos tericos, as caractersticas qumicas e o comportamento qumico destes componentes. O procedimento geral para identificao de uma substncia consiste em provocar na mesma,umavariaodesuaspropriedades,demodoaserfacilmenteobservadaeque correspondacomaconstituiodaditasubstncia.Oagentedetalvariaochama-se REAGENTE,porquegeralmentereagequimicamentecomoprodutoquesedeseja reconhecer. Embora, em sentido geral, o reagente possa ser agente fsico como o calor, a luz ouaeletricidade;comumenteentende-seporreagenteumprodutoqumicoquenoestado slido (ensaios por via seca) ou mais frequentemente em dissolues adequadas (ensaio por via mida), empregado para reagir quimicamente com a substncia em anlise. Atualmenteaanlisequalitativapodeserrealizadaatravsdeequipamentos modernos que utilizam mtodos como a espectroscopia U.V., espectrofotometria de absoro atmica, ressonncia magntica nuclear, raio X, cromatografia (CCD, CL, HPLC, etc.). A Qumica Analtica Quantitativa por sua vez procura determinar as quantidades ou proporesde cada componenteno material analisado, isto , elaest tentando responder pergunta: Quanto est presente?. Est relacionada com a determinao. Assim:QUMICAANALTICAQUANTITATIVA:Tratadadeterminaodas quantidadesouproporesdosconstituintes,previamenteidentificados,numadada substnciaoumistura.EmQumicaAnalticaQuantitativa,oelementoouonaser determinadotratadodemaneiraasetransformarnumcompostoquepossuacertas propriedades que lhe so caractersticas. Utilizamtodosparadeterminaraquantidadedoscomponentesdeumaamostra. aplicadaamplamentenasindstrias,nasdiversasfasesdareduoecontroledaqualidade finaldosprodutos.Umaanlisequantitativacontacomumavariedadedemtodos,de acordocomanaturezadapropriedadequemedida.Omtodomaistradicionalo volumtrico, que se baseia nas medidas de volume, atravs de titulaes. A transformao que se processa denominada: REAO ANALTICA A substncia que provoca a transformao denominada: REAGENTE Asubstnciaaseranalisadadenominada:SUBSTNCIAPROBLEMA(SP)OU ANALITO 6 ANALISEINSTRUMENTAL:Englobaasanlisesqualitativaequantitativa, utilizandoaparelhagemsofisticadadeacordocomanaturezadasamostrasecomoquese desja determinar. Exemplos de mtodos instrumentais de anlise: - COLORIMETRIA: baseia-se na itensidade de cor das solues; -POTENCIOMETRIA:baseia-senaddp(diferencadepotencial)emfunodo potencial de ons H+. - ESPECTROFOTOMETRIA: baseia-se na absorbncia das espcies qumica. Almdo desafiodo desenvolvimento demetodologias paraconseguir-secadavezmais resultadosmelhoresemumnmeromaiordeamostras,qumicaanalticaaindanoslevaa um pensamento crtico e cientfico e resoluo de quaiquer problema qumico. 2.ETAPAS DE UM MTODO ANALTICO Antesdesedecidirpor ummtodoanalticoem particular,necessriosaber que tipodeinformaosedesejadeumcertoproblemaanaltico.Comodiretrizvocdevese questionarsobreocomponentedeinteressebemcomosobreosdemaiscomponentes presentesnaamostra.Vocdevesaberqualonveldeconcentraodocomponentede interesseeoutras(potencialmenteinterferentes)espciesqumicaspresentes.Vocdeve saber onveldeincertezaaserobtidoe quantoque podesertolerado.Voctambmvai querersaberarespeitodosprocedimentosdeobteno,armazenamentoetransportedas amostras antes que elas cheguem ao laboratrio. Ummtodoanalticoincluitodososestgiosdesdeoregistrodosnmerosde identificaoassimqueasamostraschegamaolaboratrioataassinaturafinalnos resultados obtidos. Ummtodoanalticopodeconterdiferentesetapasatchegaraoresultadofinal. Porm,deummodogeralesimplificadopodemossubdividirummtodoanalticoem4 etapas: 2.1. Amostragem Nenhuma anlise melhor do que a amostra na qual ela esta baseada. Aamostragemaseqnciadeoperaesespecficas,empregadasparaseobter quesejarepresentativadosistema.Aamostra,portanto,umaporomdiatomadado conjunto e que representa as caractersticas do mesmo. 7 Oprincipalfatorsobreaconfiabilidadedequalquermedidaanalticaestna qualidadedaamostra.Muitapoucaatenodadaaesteassunto.Amostraumaporo limitadadematerialtomadadoconjunto(ouniversooupopulao,naterminologia estatstica) selecionada de maneira a possuir as caractersticas essenciais do conjunto. Sendo assim, a amostra deve ser representativa do conjunto a ser amostrado, isto , devepossuiramesmacomposioqueoloteinteirodomaterialqueaamostravai representar. Arepresentatividade,portanto,umacaractersticamuitoimportantedaamostra. Seapopulaoaseramostradaforhomognea,maioresseroaschancesdeseobteruma amostra representativa, caso contrrio, situao fica mais complicada. A quantidade de amostra a ser toada depender da heterogeneidade do material e do tamanhodasuaspartculas.Paraamostrascompostasematriashomogneas,qualquer quantidaderepresentarotodo;entretanto,paratomadadeamostrasdemateriais heterogneos, as operaes se tornam mais complexas. A seleo das pores que compem aamostrabaseadaemcritriosestatsticosadequados,aposteriormentetodaaamostra tomada ser reduzida a tamanhos apropriados. Em geral as operaes de amostragem so constitudas das seguintes etapas: a) obteno da amostra bruta representativa; b) reduo da amostra bruta em amostra de laboratrio; c) preparao da amostra de laboratrio para anlise. a) obteno da amostra bruta representativa; Aamostrabrutaumaporoselecionadadouniverso(termoestatsticoque significaoconjuntorepresentadopelaamostra)ecomcaractersticasderepresentatividade do mesmo. Aquantidadedeamostrabrutadependerdaheterogeneidadedosistemaondeser obtida e de tamanho das partculas. Existem consideraes e normas estatsticas j estudadas por organizaesprivadaseestataisnasquaisestabelecidaaquantidadeasertomada de amostrabruta.Umadessasestabelecequeonmerodepartculasquecompemamostra bruta depende do erro que desejamos tolerar na medida da mesma. b) reduo da amostra bruta em amostra de laboratrio; Parareduzirotamanhodaamostrabruta,semquehajamodificaesnassuas caractersticas, torna-se necessria a realizao de algumas operaes, com: 8 1- diminuio dos tamanhos, mediante triturao ou moagem; 2- mistura dos materiais aps a diminuio do tamanho dos fragmentos; 3- diviso da amostra, com rejeio de uma parte e aproveitamento de outra. c) preparao da amostra de laboratrio para anlise. A preparao de uma amostra de laboratrio compreende as seguintes etapas: a) pulverizao: moagem da amostra.b) secagem da amostra; c) pesagem da amostra; d) dissoluo da amostra. Obs.:duranteo processo demoagemaamostrapodersofrervariaonasuacomposio, devido ao atrito que pode gerar aquecimento da amostra. Aamostrapodeserdivididaemvriostipossegundoalgunscritriospr-estabelecidos: a) amostra aleatria(ao