Anlise Quantitativa

Aula 01

Prof. Renato Camargo Matos

BibliografiaHARRIS, D. C. Anlise Qumica Quantitativa, 5a Edio,Editora LTC, 1999

BACCAN, N., ANDRADE, J.C., GODINHO, O.E.S., BARONE, J.S. Qumica Analtica Quantitativa Elementar, 3a Edio,

MENDHAM, J., DENNEY, R. C., BARNES, J. D., THOMAS,M.J.K. Traduo Macdo H. Vogel Analise QumicaQuantitativa, 6a. edio, Editora LTC.

J.S. Qumica Analtica Quantitativa Elementar, 3a Edio, Editora Afiliada, 2001.

Cronograma - TeoriaSemana Contedo

01 Introduo a Anlise Qumica02 Introduo a Volumetria03 Volumetria de Neutralizao cidos e bases fortes04 Volumetria de Neutralizao cido fraco com base forte05 Volumetria de Neutralizao cido forte com base fraca06 Volumetria de Neutralizao Indicadores cido-Base07 Volumetria de Neutralizao cidos poliprticos

08 e 09 Volumetria de Precipitao10 Avaliao 01 teoria e laboratrio

11, 12 e 13 Volumetria de Complexao14, 15, 16 e 17 Volumetria de Oxi-Reduo

18 Avaliao 02 teoria e laboratrio

Critrios de AvaliaoAvaliao 01: 30 pontos (teoria e laboratrio)Avaliao 02: 30 pontos (teoria e laboratrio)Relatrio 01: 10 pontos Relatrio 02: 10 pontosLista de exerccios 01: 10 pontosLista de exerccios 02: 10 pontosLista de exerccios 02: 10 pontos

Total: 100 pontos

Relatrio 01 Aula 02: Determinao da acidez total em vinhosRelatrio 02 Aula 07: Determinao do teor de clcio e magnsio em calcrio

Obs.: Os relatrios devem ser entregues em um prazo de 15 dias aps a execuo da prtica.

QUMICA ANALTICA

ANLISEQUANTITATIVA

ANLISEQUALITATIVA

INTRODUO QUMICA ANALTICA

Qumica Analtica o ramo da qumica que envolve a separao, identificao e determinao das quantidades relativas dos componentes de uma amostra.

Revela a identidadequmica das espciesnuma amostra

Estabelece a quantidade relativade uma ou mais espcies (analitos,solutos) em termos numricosnuma amostra

De um modo geral, a anlise qumica quantitativa pode ser estabelecida emetapas, cada qual com grau de importncia e influncia no resultado final daanlise:

Definio do problema analticoEscolha do mtodo analtico adequado

Obteno de uma amostra representativaPr-tratamento da amostra

Anlise QumicaTratamento dos dados

Apresentao dos Resultados

DEFINIO DO PROBLEMA ANALTICO

Traduzir questes gerais em questes especificas acessveis que possam ser reproduzidas atravs de medidas qumicas

Problema analtico ?

Objetivo da anlise?

Determinao quantitativa de nitrognio em alimentos estabelece o contedo protico e deste modo seu valor nutricional.

Problemas Analtico:

Controle de qualidade (matria prima e/ou produto final)Controle de produo (adio de C, Ni, Cr na fabricao de ao)Avaliao ambiental (poluentes)Exposio ocupacional (anlise do ambiente ou fludos biolgicos)

ESCOLHA DO MTODO

Depende da disponibilidade e ou da necessidade, da preciso do resultado esperado e daespcie a ser analisada (on, molcula, elemento) e sua concentrao na amostra.Concentrao da espcie na amostra. Concentraes da ordem de % at parte por trilho(ng/L).

FATORES QUE INFLUENCIAM NA ESCOLHA

- Tipo de anlise - Exatido e preciso- Natureza do material - Equipamentos disponveis- Interferentes - Tempo e nmero de anlise

- Natureza da amostra, quantidade disponvel

macro 1 a 100%micro 0,01 a 1%trao < 0,01%- Nvel de concentrao

- Ideal para anlises espordicas

- Ideal para rotina- Custo mais elevado

MTODO

MTODOSINSTRUMENTAIS

MTODOSCLSSICOS

espordicas- Baixo custo- Aparelhagem de fcil aquisio- Macroanlises

- Custo mais elevado- Pessoal treinado- Anlise de traos-Necessita calibrao do aparelho-Grande aplicao em industria

OBTENO DE UMA AMOSTRA REPRESENTATIVA

Amostragem o processo de selecionar uma amostra bruta representativa de um lote.Preparo da amostra o processo que converte uma amostra bruta em uma amostrahomognea de laboratrio. Tambm, refere-se, as etapas que eliminam as espciesinterferentes ou que concentram o constituintes em anlise.

Lote

Amostragem

Amostra bruta representativa

Amostra homognea de laboratrio

Alquota Alquota Alquota

Preparo da amostra

PR-TRATAMENTO DA AMOSTRA

Dependendo da amostra e dos objetivos da anlise empregamosprocedimentos chamados de pr-tratamento,pois estes pressupem a sua anlise.

dissoluoextrao (destilao, solventes)filtrao

No caso das amostras slidas, ainda so utilizadas secagem, moagem,separao granulomtrica e quarteamento.

ANLISE QUMICA

Para cada mtodo devem ser verificadas todas as variveis que afetam aanlise propriamente dita, alm dos interferentes qumicos ou no, para que no hajacomprometimento do resultado.

TRATAMENTO DE DADOS

Mtodos de calibraoComparao com padres analticos certificadosTratamento estatstico sempre que necessrio, para validar os resultados.

APRESENTAO DOS RESULTADOS OBTIDOS

O cuidado com todo processo de anlise muito importante, porque oresultado obtido um nmero. Este nmero muitas vezes pode gerar aes imediatasde rgos oficiais de saneamento bsico, sade pblica ou ainda controle ambiental.

Retirada de produtos do mercado Fechamento de indstrias Afastamento do trabalho Rodzio de automveis Indicao para uma cirurgia Indicao para uma cirurgia

Concentrao Qumica

Uma soluo uma mistura homognea de duas ou mais substncias.A espcie em menor quantidade em uma soluo chamada de soluto, e aespcie em maior quantidade chamada de solvente. Assim, a concentraoqumica de uma substncia refere-se quantidade de soluto contida em um dadovolume ou massa.volume ou massa.

Concentrao em g/L:Representa a massa de soluto (em g) por litro de soluo.

Molaridade: o nmero de moles de uma substncia por litro de soluo.

Exemplo: A gua do mar contm 2,7 g de sal (cloreto de sdio) por 100 mL. Qual amolaridade de NaCl no oceano?

Composio Percentual:A porcentagem de um componente (soluto) em uma mistura ou soluo usualmenteexpressa como percentual peso/peso (% p/p).

Exemplo: Qual a molaridade de uma soluo de HCl a 37,0 % (p/p), sabendo-se que adensidade do HCl 1,19 g/mL.

Partes por milho (ppm) e partes por bilho (ppb):Significam gramas de substncias por milho ou bilho de gramas de soluo ou misturatotal.

1 ppm = 1 mg/L ou 1 g/mL1 ppb = 1 g/L ou 1 ng/mL

Exemplo: A concentrao de C29H60 na gua de chuva no vero de 34 ppb. Encontre amolaridade de C29H60.

Normalidade:

Razo entre o nmero de equivalente-grama do soluto e o volume, em litros, da soluo.

)(:

)(

EgmassagequivnSendo

LVgequivnN

gequiv

o

o

=

=

)(.).(

)(.)(

,

LVMMygmassaN

LVEgmassaNLogo

yMME

gequiv

gequiv

gequiv

=

=

=

Onde:

a) CIDOS: y = no de H+ ionizveisb) BASES: y = no de OH-c) SAIS: y = carga positiva (ou negativa) totald) ELEMENTOS QUMICOS: y = valncia

Preparo de Solues

Para se preparar uma soluo com uma molaridade desejada de umslido ou lquido puro, pesamos uma massa exata do reagente e adissolvemos no volume desejado em um balo volumtrico.

Exemplo: Quantos gramas de CuSO4.5H2O devem ser dissolvidos em umbalo volumtrico de 500 mL para o preparo de uma soluo que contm 8,00mmol/L de Cu2+?mmol/L de Cu2+?

Diluio

Solues diludas devem ser preparadas a partir de solues concentradas. Um volume ou massa desejados de uma soluo concentrada transferido para um recipiente limpo e diludo para um volume ou massa final

pretendidos.

O princpio bsico da diluio que o nmero de mol do soluto o mesmo na alquota da soluo concentrada e na diluda.

Frmula de diluioMconc x Vconc = Mdiluida x Vdiluida

Exemplo: A molaridade do HCl concentrado adquirido para uso em laboratrio 12,1 mol/L. Quantos mililitros desse reagente devem ser diludos

para preparar 1,00 L de HCl 0,100 mol/L?

Erro e tratamento de Dados AnalticosTodas as medidas fsicas possuem um certo grau de incerteza. Quando se faz

uma medida procura-se manter esta incerteza em nveis baixos e tolerveis, demodo que o resultado analtico possua uma confiabilidade aceitvel, sem a qual ainformao obtida no ter valor. A aceitao ou no dos resultados de umamedida depender de um tratamento estatstico.

Exemplo:Qual a densidade de um mineral que apresenta uma massa (4,635 0,002) g eQual a densidade de um mineral que apresenta uma massa (4,635 0,002) g eum volume de (1,13 0,05) mL?

d = (4,635 0,002) g = 4,1018 g/mL = 4,10 g/mL(1,13 0,05) mL

a) Qual a incerteza da densidade calculada?b) Quantos algarismos significativos devem ser usados para expressar a densidade?

ALGARISMOS SIGNIFICATIVOSO nmero de algarismos significativos o nmero mnimo de dgitos

necessrio para escrever um dado valor em notao cientfica sem a perda daexatido.

importante para expressar uma grandeza determinadaexperimentalmente.

Pode ser obtido diretamente (por exemplo, a determinao da massade uma substncia por pesagem ou a determinao do volume de uma soluode uma substncia por pesagem ou a determinao do volume de uma soluocom uma pipeta ou uma bureta) ou indiretamente, a partir dos valores de outrasgrandezas medidas (por exemplo, o clculo da concentrao de uma soluo apartir da massa do soluto e do volume da soluo).

O nmero de algarismos significativos expressa a preciso de umamedida.

Exemplo:6,302 x 10-6 = 4 algarismos significativos0,000006302 = 4 algarismos significativos

OBS.: O algarismo zero significativo quando se encontra (1) no meio de um nmero ou (2) no final de um nmero, do lado direito da vrgula decimal.

Algarismos significativos em aritmticaAdio e subtrao:Quando duas ou mais quantidades so adicionadas e/ou subtradas, a soma ou adiferena dever conter tantas casas decimais quantas existirem no componentecom o menor nmero delas. J o nmero de algarismos significativos poder sermaior ou menor.

Multiplicao e diviso:O resultado dever conter tantos algarismos significativos quantos estiveremO resultado dever conter tantos algarismos significativos quantos estiveremexpressos no componente com menor nmero de significativos.

ERROS ANALTICOS

Toda medida possui uma certa incerteza, a qual chamada de erro experimental. Concluses podem ser expressas com um alto ou baixo grau de

confiana, mas nunca com completa certeza. O erro experimental classificado como sistemtico ou aleatrio.

Erro sistemtico

Um erro sistemtico, tambm chamado de erro determinado, aparece de uma falhaUm erro sistemtico, tambm chamado de erro determinado, aparece de uma falhano projeto de um experimento ou em uma falha de um equipamento. A princpio, oerro sistemtico pode ser descoberto e corrigido.

a.1. Erros do mtodoa.2. Erros operacionaisa.3. Erros pessoaisa.4. Erros devidos a instrumentos e reagentes

Erro aleatrio

Erro aleatrio tambm chamado de erro indeterminado e resulta dos efeitosde variveis descontroladas (e possivelmente incontrolveis) nas medidas. Elesno podem ser localizados e corrigidos.

Estes erros podem ser submetidos a um tratamento estatstico que permitesaber qual o valor mais provvel e tambm a preciso de uma srie de medidas.

DISTRIBUIO GAUSSIANA

Se um experimento repetido vrias vezes, e se os erros so puramentealeatrios, ento os resultados tendem a se agrupar simetricamente sobre o valormdio. Quanto mais vezes for repetido o experimento, mais perto os resultados seagrupam de uma curva suave ideal chamada distribuio gaussiana.

1) Valor mdio: a soma dos valores medidos dividida por n, o nmero de medidas.

2) Desvio-padro: mede a proximidade dos valores agrupados em torno da mdia. Assim, quanto menor for o desvio-padro, mais perto os dados estaro agrupados em torno da mdia.

n

xxxxX n++++= ...321

( )1

2

=

n

xxs

3) Coeficiente de varincia (CV): representa o desvio-padro relativo emtermos de percentagem. Estima a preciso de uma medida.

4) Intervalo de confiana: de um nmero limitado de medidas, no podemosencontrar a mdia de populao real, , ou o desvio-padro verdadeiro, .O que podemos determinar so x e s, a mdia das amostras e o desvio-padro das amostras. O intervalo de confiana uma expressocondicionante de que a mdia real, , provavelmente tem uma posio

x

sCV 100.=

condicionante de que a mdia real, , provavelmente tem uma posiodentro de uma certa distncia da mdia medida, x.

=n

stx

.

Onde; t = parmetro do t-Student

PRECISO E EXATIDO

Preciso uma medida da reprodutibilidade de um resultado, ou seja,quanto maior a disperso dos valores menor a preciso.

Exatido se refere a quo prximo um valor de uma medida est do valorverdadeiro.

x

sCV 100.=

( ) 100._verdadeiro

encontradooverdadeitr

valorvalorvalor

relativoerro =

Baixa exatido, baixa preciso Baixa exatido, alta preciso

Alta exatido, baixa preciso Alta exatido, alta preciso

REJEITAR OU NO UM DADO ANALTICO?

S se pode rejeitar valores depois de se ter aplicado um teste estatsticoapropriado ou quando existir uma razo qumica ou instrumental suficientementebvia que possa justificar a excluso do resultados, para isso deve ser usado oteste Q.

valormenorvalormaiorvalorvalorQ prximomaisdoquestionda

__

_

=

valormenorvalormaior __

tabeladocalculado

tabeladocalculado

QQQQ Resultado deve ser rejeitado

Resultado no deve ser rejeitado

COMPARAO DE MDIAS

Teste t

Comparao de um resultado obtido com um valor conhecido ou verdadeiro().

1

.

=

=

nGLs

nxt

Exemplo: Se a mdia de 12 determinaes for 8,37 e o valor verdadeiro for 7,91, verifique se este resultado ou no significativo, sendo 0,17 o desvio-padro.

4,917,0

12.91,737,8=

=t

Confiabilidade 90 % 95 % 99 %tcrtico 1,80 2,20 3,11

tcalculado < ttabelado aceita-se a igualdade dos resultados