Apostila Quimica Analitica

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<ul><li><p> 1</p><p>APOSTILA DE QUMICA ANALTICA </p><p>Francisco de Souza Fadigas1 </p><p> Parte 1. Transparncias de aula. </p><p>1.0 INTRODUO A QUMICA ANALTICA 1.1. Importncia da Qumica Analtica Contedo abordado em sala, por meio de </p><p>exposio oral. </p><p>2.0 AMOSTRAGEM DE GUAS 2.1. Tipos </p><p> Figura 1. Esquemas de amostragem. </p><p>Fonte: KEITH(1991) </p><p>Amostragem exploratria</p><p>Amostragem sistemtica</p><p>Amostragem ao acaso</p></li><li><p> 2</p><p>2.2. Planejamento </p><p> Figura 2. Exemplo de pontos para amostragem de gua em uma barragem de bacia </p><p>alongada (fase preliminar). Fonte: ABNT, 1987 (NBR 9897) </p><p>Figura 3. Exemplo de pontos para amostragem de gua em um lago de bacia circular (fase preliminar). </p><p>Fonte: ABNT, 1987 (NBR 9897) </p></li><li><p> 3</p><p>Figura 4. Exemplo de pontos para amostragem de gua em uma microbacia hidrogrfica. Fonte: ABNTNBR 9897 (1987) </p><p> 2.3. Coleta de amostras de gua - EMBASA </p><p> Procedimentos gerais </p><p>1. Preencher ficha de coleta 2. Identificar os frascos procedncia, local, nmero, etc. 3. Usar frascos de vidro ou plstico, de preferncia. 4. Enxugar o frasco externamente 5. Acondicionar em caixa de isopor contendo gelo </p><p>Cuidados gerais </p><p>1. No momento da coleta, anotar qualquer irregularidade observada (torneira/tubulao enferrujada; lixo nas proximidades do local; presena de animais mortos, etc.) </p><p>2. No retirar amostras da camada superficial da gua, das margens e reas estagnadas. </p><p>3. Evitar a contaminao das tampas 4. No encher o frasco coletor completamente. 5. No identificar os frascos nas tampas. </p></li><li><p> 4</p><p>Instrues de coleta </p><p>a. Reservatrio domiciliar e poo com bomba </p><p>Descarga de 2 a 3 mim torneira totalmente aberta Reduzir fluxo de gua e remover tampa Coletar a amostra diretamente para o frasco </p><p> Figura 5. Bomba. </p><p>b. Poo, cisterna ou tanque sem bomba. </p><p>Coletar no fundo do poo ou reservatrio, submergindo o frasco de coleta. Usar fio de nylon e chumbada (similar garrafa de Meyer). Se no for possvel utilizar diretamente o frasco de coleta, use outro recipiente limpo. Lavar com gua do prximo ponto antes da coleta definitiva </p></li><li><p> 5</p><p> Figura 6. Exemplo de amostrador Figura 7. Exemplo de coleta com bomba em para guas profundas garrafa poo raso (Valena da Bahia Maricultura S.A.) de Meyer bomba de baixo fluxo. Fonte: ABNT, 1987 (NBR 9898) </p><p>c. guas superficiais </p><p>Segurar o frasco pela base, abrir e mergulh-lo a cerca de 15 a 30 cm, com a boca para baixo. </p><p>Girar lateralmente, de forma que a boca fique no sentido contrrio a corrente. Quando na houver corrente, movimentar o frasco. Inclinar o frasco lentamente para cima e retirar da gua. Coletar amostras prximas do centro (lagoas e lagos). </p><p>Rolha </p><p>Frasco </p><p>Chumbada </p><p>Cordel </p></li><li><p> 6</p><p> Figura 8. Coleta manual de guas superficiais. </p><p>Fonte: Fonte: ABNT, 1987 (NBR 9898) </p><p> Figura 9. Canal escoamento VBM Figura 10. Riacho do Thoms Aterro Cruz </p><p>d. Represas </p><p>Onde a murada oferece condies de acesso, coletar deste ponto. Usar fio de nylon e chumbada (similar garrafa de Meyer). Quando no for possvel o acesso a murada, entrar no lago at 15 ou 30 cm e efetuar a coleta. </p><p>e. Praias </p><p>Avanar at a gua dar nos joelhos. Coletar a uma profundidade de 15 a 30 cm, de forma que a boca fique no sentido contrrio a corrente. </p></li><li><p> 7</p><p>f. guas residurias. </p><p> Figura 11. Efluente da wetland Figura 12. Esgoto em tratamento DAFA. Mapele. Simes Filho (BA) Simes Filho (BA) </p><p> Figura 13. Clorao do efluente final. Figura 14. Estao de tratamento esgoto. </p><p>2.4. Limpeza de recipientes (NBR 9898) Limpeza comum </p><p>1. Esvaziar o frasco. 2. Lavar e escovar o frasco e a tampa com detergente neutro e escovar o frasco </p><p>internamente. 3. Enxaguar o frasco e a tampa trs vezes com gua da torneira. 4. Enxaguar o frasco e a tampa trs vezes com gua destilada/deionizada. 5. Deixar os frascos e as tampas invertidos para escoar a gua. </p><p> Limpeza adicional Para remover resduos orgnicos e organo-minerais das paredes do frasco. </p></li><li><p> 8</p><p>1. Enxaguar o frasco limpo com soluo de cido crmico (35 mL de soluo saturada de dicromato de sdio em 1 L de cido sulfrico). Esta soluo reutilizvel. </p><p>2. Enxaguar o frasco vrias vezes com gua de torneira. 3. Enxaguar o frasco vrias vezes com gua destilada/deionizada. </p><p> Limpeza especfica Usada, em alguns casos, para evitar a adsoro de contaminantes nas paredes do frasco. Opo 1. Encher o frasco com soluo de HNO3 a 2,5 %, deixar de molho por 24 h; enxaguar com gua destilada/deionizada por cinco vezes. Opo 2. Colocar HNO3 at a metade do frasco, agitar e em seguida esvaziar; enxaguar pelo menos 5 vezes com gua destilada/deionizada; repetir a operao com HCl 1:1. </p><p>2.5. Amostragem de plantas </p><p> Figura 15. Amostragem de folhas em citros. </p><p>Fonte: MALAVOLTA (1992) So amostradas as folhas 2 a 4, quando os frutos tm 2 a 4 cm de dimetro Coletar 100 folhas em 25 plantas. </p></li><li><p> 9</p><p> Figura 16. Amostragem foliar em cafeeiro. </p><p>Fonte: MALAVOLTA (1992) So colhidos o 3 e 4 pares de folhas de ramos com frutos, meia altura da planta. Coletar 100 folhas, em 50 plantas. </p><p>2.6. Amostragem de solos </p><p> Figura 17. Amostragem de solo. Diviso da rea em glebas, de acordo com a topografia e </p><p>uso atual. Coleta para a anlise qumica do solo. Fonte: RIBEIRO et al. (1999) </p></li><li><p> 10</p><p> Figura 18. Amostradores de solo trados. Figura 19. Tanque de criao de Fonte: http://www.solotest.com/fotos/3598114.htm camares VBM S.A. </p><p>2.7. Amostragem de material atmosfrico </p><p>Figura 20. Sistema de coleta de amostras de ar Fonte: Rocha, et al., 2004 </p></li><li><p> 11</p><p>Coletores para amostras de ar </p><p> Figura 21. Exemplos de coletores para amostras de ar. </p><p>Fonte: Rocha, et al., 2004 </p><p>Figura 22. Amostrador/medidor de material particulado e poluentes gasosos. </p><p>Fonte: www.monitar.pt/Imagens/partisol.jpg </p></li><li><p> 12</p><p> Figura 23. Amostrador tipo Hi-vol Fonte: www.rclf.com.br/fig.ht13.jpg </p><p>2.8. Amostragem de material slido armazenado 2.8.1. Em sacos Usar uma sonda de tubo duplo, perfurado e com a ponta cnica, retirando as fraes de cada saco a ser amostrado. </p><p> Figura 24. Sonda de tubo duplo </p><p>Fonte http://www.ibra.com.br/guia_diagnose.pdf </p><p> Os sacos a serem amostrados devem ser de diferentes posies na pilha e escolhidos ao acaso. </p></li><li><p> 13</p><p> Figura 25. Sacos empilhados no galpo. </p><p> A sonda deve ser introduzida totalmente fechada, em sentido diagonal e de cima para baixo, aberta dentro do saco para que o slido passe atravs dos furos, aps deve ser fechada e retirada. </p><p> Figura 26. Posio de introduo da sonda de tubo duplo </p><p> O nmero mnimo de subamostras apresentado na Tabela 1. </p><p>Tabela 1. Amostragem de materiais slidos armazenados em caixes, tonis ou sacos </p><p>Nmero de unidades Proporo a amostrar (%) </p><p>Nmero mnimo </p><p>220 20 2 </p><p>2160 10 4 </p><p>61200 7 6 </p><p>201500 5 15 </p><p>5011 000 4 25 </p><p>&gt; 1 000 3 40 Fonte: OHLWEILER (1981) </p></li><li><p> 14</p><p>Tabela 2. Nmero mnimo de subamostras ensacadas. </p><p>2.8.2. Amostragem de produtos a granel - em pilhas </p><p>A sonda deve ser introduzida, sempre que possvel, verticalmente, at sua altura total. </p><p>Para fertilizantes, retirar, no mnimo, dez pores em pontos diferentes, escolhidos ao acaso, de modo que a amostra seja representativa de todo o lote. </p><p>Os lotes amostrados devem ter at 100 toneladas, acima desse volume, devero ser retiradas dez pores mais cinco para cada 100 toneladas a mais. </p><p> Figura 27. Composto orgnico de talo de fumo. Figura 28. Amostras de compostos de </p><p> talo de fumo. Fonte: DANCO, 2008. </p><p>Orientao para outros materiais Tabela 3. Amostragem de materiais slidos armazenados na forma de </p><p>granulados, ps ou cristais Tamanho do depsito </p><p>(em tonelada) Nmero mnimo de pontos </p><p>(amostras) &lt; 1 4 1 a 2 6 2 a 5 10 5 a 10 15 10 a 25 25 25 a 50 40 50 a 100 60 </p><p>Fonte: OHLWEILER (1981) </p></li><li><p> 15</p><p>3.0 ERROS E PRECISO DOS RESULTADOS </p><p>Figura 29. A. Baixa preciso e baixa exatido B. Elevada preciso e baixa exatido C. Baixa preciso e elevada exatido </p><p> D. Elevada preciso e elevada exatido Fonte: KEITH(1991) </p><p>Nm</p><p>ero </p><p>d e m</p><p>edid</p><p>a sN</p><p>mer</p><p>o d e</p><p> med</p><p>ida s</p><p>Nm</p><p>ero </p><p>d e m</p><p>edid</p><p>a sN</p><p>mer</p><p>o d e</p><p> med</p><p>ida s</p></li><li><p> 16</p><p>3.1 Anlise estatstica </p><p>Desvio padro </p><p> d1= m-x1 </p><p>d2= m-x2 </p><p>dn= m-xn </p><p>Coeficiente de Variao </p><p>C.V. = s.100/Xm </p><p> Tabela 4. Clculo do desvio padro para um conjunto de valores de </p><p>volume de NaOH gastos na titulao da acidez de limo X x - Xm (x- Xm)2 </p><p>54,01 - 0,13 0,017 54,24 + 0,10 0,010 54,05 - 0,09 0,009 54,27 + 0,13 0,017 54,11 - 0,03 0,001 </p><p> = 270,68 (x- Xm)2 = 0,054 Xm = 54,14 </p><p>Fonte: CUNHA (1980) </p><p>4.0 CLASSIFICAO DOS MTODOS QUANTITATIVOS </p><p> (x Xm)2 </p><p>n-1 s = </p><p>(d21 + d22 +...+ d2n)2 </p><p>n-1 s = </p></li><li><p> 17</p><p> Tabela 5. Classificao dos mtodos analticos de acordo com a propriedade utilizada </p><p> Mtodos clssicos </p><p>Gravimetria / titulometria gravimtrica </p><p>Titulometria volumtrica </p><p>Massa Volume </p><p>Mtodos pticos </p><p>Espectroscopia de emisso Fotometria de chama </p><p>Espectroscopia de fluorescncia </p><p>Emisso de radiao </p><p>Espectroscopia de absoro atmica </p><p>Espectroscopia de absoro molecular </p><p>Absoro de radiao </p><p>Turbidimetria / Nefelometria Refratometria Polarimetria </p><p>Espalhamento da radiao </p><p>Refrao da radiao Rotao da radiao </p><p>Mtodos eletroanalticos </p><p>Potenciometria Condutometria </p><p>Polarografia / Amperometria Coulometria </p><p>Potencial eltrico Condutncia eltrica Corrente de difuso </p><p>Quantidade de eletricidade </p><p> Mtodos diversos </p><p>Mtodos trmicos Espectroscopia de massa Mtodos radioqumicos </p><p>Condutividade trmica Relao massa-carga </p><p>Desintegrao radioativa Fonte: OHLWEILER (1981) Tabela 6. Descrio dos principais mtodos da anlise quantitativa Mtodo Princpio Gravimetria O componente isolado como uma espcie qumica bem </p><p>definida e pesado Titulometria Determina-se a quantidade do componente pela reao </p><p>com uma soluo padro Espectroscopia de emisso </p><p>Mede a intensidade de radiao emitida por tomos termo ou eletricamente excitados </p><p>Espectroscopia de absoro atmica </p><p>Absoro de energia radiante por tomos, no excitados, no estado gasoso </p><p>Espectroscopia de absoro molecular </p><p>Absoro de radiao luminosa por espcies inicas e moleculares em soluo </p><p>Flourometria Absoro e posterior emisso de radiao em comprimento de onda maior que o recebido </p><p>Turbidimetria e Nefelometria </p><p>Medem, respectivamente, a radiao transmitida e o espalhamento de radiao em sistemas colidais </p><p>Potenciometria Medida do potencial de um eletrodo em equilbrio com a espcie interessada </p><p>Condutometria A quantidade media a condutncia de solues de eletrlitos </p></li><li><p> 18</p><p>Coulometria Mede a quantidade de energia para oxidar ou reduzir uma espcie qumica </p><p>Polarografia Medida da corrente de difuso na reao de uma espcie eletroativa sobre um microeltrodo polarizvel </p><p>Fonte: OHLWEILER (1981) </p><p>Fonte: VOGEL(1981) </p><p>5.0 ETAPAS DE UMA ANLISE </p><p>Fonte: OHLWEILER (1981) </p><p>Tabela 7. Classificao dos mtodos de anlise com base no tamanho da amostra Denominao Tamanho amostra Macro 0,1 g Meso 10-2 a 10-1 g Micro 10-3 a 10-2 g Submicro 10-4 a 10-3 g Ultramicro &lt; 10-4 g </p><p>Amostragem </p><p>Preparo inicial da amostra </p><p>Escolha do mtodo </p><p>Extrao/Separao </p><p>Eliminao de interferentes </p><p>Determinao </p><p>Expresso dos resultados </p></li><li><p> 19</p><p>6.0. ANLISE VOLUMTRICA (TITRIMETRIA) Contedo abordado em sala de aula, por meio de exposio oral. </p><p>6.1. Titulometria por neutralizao/pH 6.1.1. Ionizao da gua/escala de pH </p><p> Lei da ao das massas Guldberg &amp; Waage (1967) </p><p>A velocidade de uma reao qumica proporcional ao produto </p><p>das massas ativas (concentraes) das substncias reagentes </p><p>Considerando a reao reversvel (T constante): </p><p>v1 = k1. [A].[B] </p><p>v2 = k2. [C].[D] </p><p>Se v1 = v2, ento </p><p>Onde, </p><p>v1 e v2 = velocidade da reao </p><p>k1 e k2 = coeficiente de velocidade da reao </p><p>K = constante de equilbrio da reao </p><p>___________________________________________________________________ </p><p>Atividade Inica (Lewis) </p><p>Em sistemas inicos atuam foras Coulombianas </p><p>onde: </p><p>C = concentrao dos reagentes em mol L-1 </p><p>f = coeficiente de atividade </p><p>f I (fora inica da soluo) </p><p>I concentrao e da carga inica </p><p> I (fora inica) = ( C1Z1</p><p>2 + C2Z22 + ... + CnZn</p><p>2 ) </p><p>a = [C].f </p><p>A + B C + D </p><p>k1/k2 = K = [C].[D]/ [A].[B] </p></li><li><p> 20</p><p>Convenes Termodinmicas </p><p>Gases perfeitos a =1 </p><p>Componente como fase slida ou lquida (inerte) a = 1 </p><p>Solventes em solues muito diludas a = 1 </p><p>Solues muito diludas a = [C] </p><p>Autoionizao da gua </p><p> Figura 30. Arranchamento estrutural das molculas de gua </p><p>Fonte: OHLWEILER (1981) ___________________________________________________________________ </p><p>H2O + H2O H3O+ + OH- </p><p>K = [H3O+].[OH-] / [H2O]2 </p><p>Solventes em solues muito diludas a = 1 </p><p>Ento: Kw = [H3O+].[OH-] </p><p>Como, [H3O+] = [OH-] = 1,01 . 10-7 </p><p>Kw = 1,008 . 10-14 mol2 L-1 </p><p>Logo: [H3O+] = [OH-] = Kw </p></li><li><p> 21</p><p> Escala de pH Srensen </p><p> Kw = [H3O+].[OH-] -log[H3O+] - log[OH-] = -logKw </p><p>pH + pOH = pKw </p><p>pH + pOH = 14 </p><p> [H+] 100 10-1 10-2 10-</p><p>3 10-4 10-</p><p>5 10-6 </p><p>10-7 </p><p>10-8 </p><p>10-9 </p><p>10-10 </p><p>10-11 </p><p>10-12 </p><p>10-13 </p><p>10-14 </p><p> pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pOH 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 [OH-] 10-14 10-</p><p>13 10-12 </p><p>10-11 </p><p>10-10 </p><p>10-9 </p><p>10-8 </p><p>10-7 </p><p>10-6 </p><p>10-5 </p><p>10-4 10-3 10-2 10-1 100 </p><p>cida Neutra Alcalina Fonte: OHLWEILER (1981) </p><p>Valores de pH para algumas solues conhecidas </p><p> Fonte: CURTIS () </p><p>Tabela 8. Valores de pH de diversas solues Soluo pH Secrees gstricas 0,9 Coca-cola 2,5-3,0 Vinagre 3,0 Suco de toranja 3,2 Suco de laranja 2,6-4,4 Suco de tomate 4,3 Urina 4,8-7,5 Saliva 6,6 Leite 6,6-6,9 gua pura 7,0 Sangue humano 7,4 Lgrimas 7,4 Secrees intestinais 7,0-8,0 Secrees pancreticas 7,5-8,0 gua do mar 8,0 Clara de ovo 8,0 </p></li><li><p> 22</p><p>Fonte: OHLWEILER (1981) </p><p>6.1.2. Clculo do pH em solues Contedo abordado em sala de aula, por meio de exposio oral. 6.1.3. Anfteros/Tampes/hidroxocomplexos </p><p>Anfteros (anflitos) </p><p>NaHCO3 HCO3- + Na+ </p><p>HCO3- + H2O H2CO3 + OH- </p><p>HCO3- + H20 H3O+ + CO3-2 </p><p>Soluo tampo </p><p>H3CCOOH + NaOH H3CCOONa + H2O </p><p>1. So solues que apresentam a capacidade de resistir a uma variao no pH por efeito de diluio ou adio de pequenas quantidades de cido ou base. </p><p>2. A capacidade de resistir variao do pH maior quando a relao entre as concentraes ativas igual a 1 ( mistura de partes iguais) </p><p>3. o poder tamponante aumenta com a concentrao dos seus componentes (par cido-bsico conjugado) </p><p>Tabela 9. Fora de cidos e bases em meio aquoso Solues de cidos Constante de ionizao </p><p>H2SO4 + H2O H3O+ +HSO4- K1a = 1,2 . 10-2 </p><p>CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO- Ka = 1,8 . 10-5 </p><p>H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3- Ka = 4,6 . 10-7 </p><p>Solues de bases </p><p>NH3 + H2O NH4+ + OH- Kb = 1,8 . 10-5 C5H5N + H2O C5H5NH+ + OH- Kb = 1,4 . 10-9 C6H5NH2 + H2O C6H5NH3+ + OH- Kb = 4,6 . 10-10 </p></li><li><p> 23</p><p>Tabela 10. Algumas solues-tampo e seus respectivos valores de pH Tampo Concentrao (mol L-1) pH a 25C </p><p>Ftalato KHC8H4O4 0,05 4,00 Fosfato KH2PO4 + Na2HPO4 0,025 6,88 Brax Na2B4O7. 10H2O 0,01 9,22 Hidrxido Clcio Ca(OH)2 saturado 12,63 </p><p>Hidroxocomplexos ons metlicos hidratados em soluo comportam-se como cido de Bronsted </p><p> M(H2O)nm+ + H2O M(H2O)n-1OHm+(-1) + H3O+ Ex. Al(H2O)6+3 + H2O Al(H2O)5OH2+ + H3O+ </p><p>D...</p></li></ul>