Introduo Anlise Qumica

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  • CURSO: Engenharia Agronmica

    DISCIPLINA: Qumica Analtica

    DOCENTE: Profa. Dra. Luciana M. Saran

    AULA 01: Introduo Anlise Qumica

  • Relaes entre a Qumica Analtica, outras reas da Qumica e Outras Cincias

    SKOOG, D. A. et al. p. 3, 2006

  • ANLISE QUMICA

    Consiste na aplicao de um processo ou de uma srie

    de processos para identificar ou quantificar uma

    substncia, ou os componentes de uma soluo ou

    mistura ou, ainda, determinar a estrutura de compostos

    qumicos.

    Possibilita a determinao da composio, pureza e

    qualidade de uma amostra.

  • ANLISE QUMICA

    ANLISE QUALITATIVA: objetiva a identificao da

    amostra. Revela a identidade dos elementos e

    compostos de uma amostra.

    ANLISE QUANTITATIVA: visa determinar a

    quantidade de cada componente, ou de determinado

    componente, em uma dada amostra.

  • Alguns Termos Importantes em Qumica Analtica

    Analito

    Interferente

    Matriz ou matriz da amostra

    Tcnica analticas especficas

    Tcnica analticas seletivas Rplicas de amostras

    Dosagem

  • Alguns Termos Importantes em Qumica Analtica

    Analito: o componente de uma amostra, a ser determinado. Interferente: uma espcie que causa erro na anlise pelo

    aumento ou diminuio da quantidade que est sendo medida. Exs.: 1) Interferncia de ons ferro na determinao titrimtrica da dureza

    da gua com EDTA como titulante, pois ons ferro reagem com EDTA, levando ao aumento do volume de EDTA consumido na anlise.

    2) Interferncia de Ba2+ e Pb2+ na determinao de Cl- em gua, por

    titulao com AgNO3(aq), pois esses ctions, assim como o nion Cl-, tambm reagem com AgNO3.

  • Alguns Termos Importantes em Qumica Analtica

    Matriz ou matriz da amostra: so todos os demais componentes da amostra na qual o analito est contido.

    Tcnicas analticas especficas: so tcnicas que funcionam para

    um nico analito. Tcnicas analticas seletivas: tcnicas que se aplicam a poucos

    analitos.

    Rplicas de amostras: so as pores de um material, que possuem o mesmo tamanho e que so tratadas por um procedimento analtico ao mesmo tempo e da mesma forma.

    Dosagem: o processo de determinar quanto de uma dada amostra o material indicado pela sua descrio.

  • Seleo do Mtodo

    Obteno da Amostra

    Processamento da Amostra

    Eliminao das Interferncias

    Anlise ou Medida da Propriedade X

    Clculo dos Resultados

    Estimativa da Confiabilidade dos

    Resultados

    Realizao da

    Dissoluo

    Propriedade Mensurvel?

    A Amostra Solvel?

    Mudana da Forma

    Qumica

    No

    No

    Sim

    Sim

    Fluxograma com as Etapas Envolvidas em uma

    Anlise Qumica Quantitativa

  • ETAPAS DE UMA ANLISE QUMICA

    1. OBTENO DA AMOSTRA ou AMOSTRAGEM: o processo de selecionar uma amostra bruta representativa de um lote (ou sistema).

    Ex.: amostragem de solo para anlises de fertilidade - Recomendao p/ reas de 10 a 15 ha:

    retirada de 10 a 30 amostras simples (ou subamostras) para formar uma amostra composta, recolhidas em ziguezague.

  • 2. PROCESSAMENTO ou PREPARAO DA AMOSTRA: o processo que converte uma amostra bruta representativa em uma forma apropriada para anlise qumica.

    O processamento ou preparo da amostra tambm se refere dissoluo da mesma (caso necessrio) e s etapas que eliminam as espcies interferentes ou que concentram o constituinte em anlise.

    ETAPAS DE UMA ANLISE QUMICA

  • ETAPAS DE UMA ANLISE QUMICA

    2.1 Procedimentos de Dissoluo e Decomposio de Amostras

    Pirlise mida ou digesto por via mida: consiste no tratamento da amostra slida com um ou mais cidos e no aquecimento da mistura resultante, de modo a produzir uma soluo clara sem que haja perda do elemento a ser determinado.

    Reagentes mais comuns para a decomposio de analitos inorgnicos: cidos minerais (HCl, HNO3, H2SO4, HClO4 e HF).

    A temperatura de decomposio o ponto de ebulio do reagente cido.

  • cidos Composio e Temp. de ebulio

    Aplicaes Limitaes e Cuidados

    HCl, cido clordrico

    37% (12 mol L-1) TE 110oC

    Excelente para dissoluo de amostras inorgnicas, como xidos metlicos.

    Aplicao limitada na decomposio de materiais orgnicos.

    Vrios elementos

    formam cloretos volteis: Sn4+, Ge4+, Sb3+, As3+ e Hg2+.

    HNO3, cido ntrico

    69,3% (16 mol L-1)

    Concentrado e a quente, dissolve a maioria dos metais (exceto Al e Cr).

    A quente sozinho ou combinado com outros cidos e agentes oxidantes (ex. H2O2) muito usado na decomposio de amostras para a determinao de metais.

    Em frasco aberto: halognios, enxofre e nitrognio so completa ou parcialmente perdidos por volatilizao.

    cidos Inorgnicos Usados na Decomposio e Dissoluo de Amostras

  • cidos Composio e Temp. de ebulio

    Aplicaes Limitaes e Cuidados

    H2SO4, cido sulfrico

    96 a 97% TE 340oC

    A quente decompe e dissolve muitos materiais, devido ao seu elevado ponto de ebulio.

    -----

    HClO4, cido perclrico

    60 a 72% Soluo a 72,4% tem TE 203oC

    Concentrado e a quente um forte agente oxidante, capaz de atacar ligas metlicas ferrosas e aos inoxidveis que no atacados por outros metais.

    Potencialmente explosivo.

    Ocorrem exploses violentas quando o HClO4 a quente entra em contato com materiais orgnicos ou com substncias inorgnicas facilmente oxidveis.

    HF, cido fluordrico

    50% Principal uso: decomposio de rochas e minerais a base de silicatos (forma SiF4, voltil).

    Extremamente txico. Provoca ferimentos srios.

    cidos Inorgnicos Usados na Decomposio e Dissoluo de Amostras

  • Pirlise mida ou Digesto por Via mida com Misturas Oxidantes:

    Misturas oxidantes: so compostas pela mistura de

    cidos ou pela adio de agentes oxidantes (Br2 ou H2O2) a um cido mineral, aumentando sua ao solvente, alm de acelerar a oxidao de materiais orgnicos presentes na amostra.

    Exemplo: gua rgia, que resulta da mistura de 1 volume de HNO3 a 3 volumes de HCl.

    Misturas de HNO3 e HClO4: alm de teis para os propsitos descritos acima, so menos perigosas do que o HClO4 sozinho.

  • - Chapas de aquecimento

    Pirlise mida ou Digesto por Via mida

    Onde normalmente realizado o aquecimento do material ser digerido por via mida????

    - Bloco digestor

  • Pirlise mida ou Digesto por Via mida

    Onde normalmente realizado o aquecimento do material ser digerido por via mida????

    - Forno de micro-ondas

    normalmente realizada em frascos fechados.

    So alcanadas elevadas

    temperaturas rapidamente rpida decomposio da amostra.

    So evitadas perdas por evaporao, tanto dos reagentes quanto do analito.

  • ETAPAS DE UMA ANLISE QUMICA

    2.1 Procedimentos de Dissoluo e Decomposio de Amostras

    Pirlise seca ou mineralizao a seco: processo de oxidao de uma amostra orgnica com oxignio ou ar a altas temperaturas, conservando os componentes inorgnicos para anlise.

    Usada para remoo de substncias orgnicas do material de interesse. Elementos volteis (Hg, As e Pb, por ex.) podem ser perdidos durante o aquecimento.

    Pesa-se a amostra em um cadinho, que aquecido em uma mufla at a completa oxidao do material carbonceo a CO2. Analisa-se os componentes no volteis, aps dissoluo do slido residual em um cido apropriado.

  • - Muflas

    Pirlise Seca ou Mineralizao a Seco

    Onde normalmente realizado o aquecimento do material submetido pirlise seca????

  • ETAPAS DE UMA ANLISE QUMICA

    2.1 Procedimentos de Dissoluo e Decomposio de Amostras

    Fuses: consistem na mistura da amostra com um sal de metal alcalino (denominado fundente) e na fuso da mesma, para formar um produto (denominado fundido) solvel em gua.

    Aplicadas a silicatos, ligas de ferro e xidos minerais atacados lentamente pelos mtodos apresentados anteriormente.

    Exemplos de fundentes: Na2CO3; Na2CO3+KNO3, KClO3 ou Na2O2; NaOH ou KOH, entre outros.

  • ETAPAS DE UMA ANLISE QUMICA

    3. ANLISE: consiste na medida da concentrao do constituinte em anlise em vrias alquotas.

    O objetivo das medidas replicadas (medidas repetidas)

    avaliar a variabilidade (incerteza) na anlise e se proteger contra um erro grosseiro na anlise de uma simples alquota.

    4. RESULTADO(S): clculo do(s) resultado(s)

    analtico(s) e avaliao estatstica dos dados.

  • CLASSIFICAO DOS MTODOS PARA ANLISE QUMICA QUANTITATIVA

    1. MTODOS TRADICIONAIS OU CLSSICOS

    - Baseiam-se no acompanhamento quantitativo de reaes qumicas.

    - Mtodos Gravimtricos (ou Gravimetria):

    determinam a massa do analito ou de algum composto a ele relacionado.

    - Mtodos Titrimtricos (tambm denominados mtodos volumtricos): so baseados na medida do volume de soluo contendo reagente em quantidade suficiente para reagir com todo analito.

  • CLASSIFICAO DOS MTODOS PARA ANLISE QUMICA QUANTITATIVA

    2. MTODOS INSTRUMENTAIS - Requerem o uso de um instrumento apropriado

    para serem aplicados. - Exemplos: 1. Espectroscopia molecular UV-visvel; 2. Espectrometria de absoro atmica com chama; 3. Potenciometria; 4. Cromatografia lquida de alta resoluo, entre

    outros.

  • MTODOS ANALTICOS

    Mtodos tradicionais ou clssicos:

    - Quando o nmero de amostras pequeno como, por

    exemplo, no caso de uma anlise eventual, so

    comumente preferveis.

    - Ao contrrio do que ocorre com os mtodos instrumentais,

    o equipamento no requer recalibrao constante.

    - So relativamente baratos, com baixo custo unitrio por

    determinao.

  • - So menos sensveis dos que os mtodos instrumentais.

    - So frequentemente menos seletivos do que os mtodos

    instrumentais.

    - Quando um grande nmero de determinaes semelhantes

    deve ser feito, a anlise com mtodos instrumentais

    normalmente mais rpida do que com mtodos clssicos, que

    exigem grande volume de trabalho.

    MTODOS ANALTICOS Mtodos tradicionais ou clssicos:

  • - Mais rpidos e aplicveis em concentraes muito pequenas para serem determinadas por mtodos clssicos.

    - Os equipamentos de medida podem ser acoplados a

    microcomputadores e com o auxlio de mecanismos apropriados o processo analtico pode ser completamente automatizado.

    - Muitos instrumentos tm custo elevado. - Os equipamentos requerem calibrao usando uma amostra de

    material de composio definida como referncia.

    MTODOS ANALTICOS

    Mtodos Instrumentais:

  • MTODOS ANALTICOS

    Mtodos Instrumentais:

    - A obteno de resultados acurados requerem reagentes

    cuidadosamente pesados e o preparo de solues padres. - Ideais para a determinao rotineira de muitas amostras.

  • - Tipo de anlise requerido: elementar ou molecular, de rotina ou

    eventual;

    - Interferncia de outros constituintes do material;

    - Faixa de concentrao a ser analisada;

    - A acurcia (ou exatido) necessria;

    - Facilidades disponveis, particularmente em termos de instrumentos;

    - O tempo necessrio para completar a anlise;

    - O nmero de anlises do mesmo tipo que deve ser efetuado.

    MTODOS ANALTICOS

    Fatores que afetam a escolha:

  • PREPARAO DE SOLUES PADRES

    Soluo padro: soluo cuja concentrao conhecida com exatido.

    Preparao:

    - Direta: a soluo preparada a partir de uma massa

    conhecida de uma substncia de elevada pureza e de composio bem definida, denominada padro primrio.

    - Indireta: a soluo preparada a partir de uma substncia

    de pureza aproximada e posteriormente padronizada, por meio da titulao com uma soluo padro primrio. Neste caso, obtem-se um padro secundrio.

  • Padro primrio: - Deve apresentar composio perfeitamente definida e massa molar

    elevada. - Deve ser fcil de obter, purificar e secar (de preferncia entre 110 e

    120oC) e preservar em estado puro. - Dever ser facilmente solvel nas condies de trabalho. - No ter a sua composio alterada quando exposto ao ar, ou seja,

    no deve ser higroscpico, no deve se oxidar no ar ou ser sensvel ao CO2.

    - Sua composio deve se manter constante durante a estocagem.

    PREPARAO DE SOLUES PADRES

  • ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS

    EXPERIMENTAIS, PRECISO E EXATIDO

  • ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

    Correspondem aos dgitos que aparecem no valor de uma grandeza expresso usando notao cientfica.

    Exemplos: - O nmero 6,302x10-6, possui quatro algarismos

    significativos.

    - O nmero acima escrito como 0,000006302 tambm tem quatro algarismos significativos, pois os zeros esquerda do 6 so meros ocupantes de casas decimais.

  • ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

    O algarismo zero s significativo em qualquer uma das seguintes situaes:

    1) No meio de um nmero; 2) No final de um nmero, do lado direito da vrgula

    decimal.

  • ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

    Arredondamento de nmeros (regras):

    1. Algarismo seguinte ao ltimo nmero a ser mantido < 5: descartar todos os algarismos indesejveis e manter o ltimo nmero intacto.

    2. Algarismo seguinte ao ltimo nmero a ser mantido > 5 ou 5 seguido de outros dgitos: o ltimo

    nmero aumentado em 1 unidade e os algarismos indesejveis so descartados.

  • ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

    Arredondamento de nmeros (regras):

    3. Se o algarismo seguinte ao ltimo nmero a ser mantido 5 (seco!) ou 5 seguido somente se zeros, h duas possibilidades:

    - se o ltimo algarismo a ser mantido for mpar, ele

    aumentado de 1; - se o ltimo algarismo a ser mantido for par, ele

    mantido inalterado.

  • ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

    Operaes Aritmticas:

    1. Adio e Subtrao: os resultados destas operaes devem ser relatados com o mesmo nmero de casas decimais que o termo com o menor nmero.

    2. Multiplicao e Diviso: o resultado deve ser

    arredondado para o mesmo nmero de algarismos significativos que o do termo com menor nmero de algarismos significativos.

  • ERROS EXPERIMENTAIS

    Toda medida possui uma certa incerteza, que chamada de erro experimental.

    O erro experimental classificado como: 1. Sistemtico ou Determinado; 2. Aleatrio ou Indeterminado.

  • ERROS EXPERIMENTAIS

    1. Erro Sistemtico ou Determinado: - Este tipo de erro ocorre devido a causas definidas. - Aparece de uma falha no projeto de um experimento ou por

    falha em um equipamento. - Se repete sistematicamente, ou seja, o erro reprodutvel se

    voc conduzir o experimento vrias vezes exatamente da mesma forma.

    - Ocasiona resultados mais altos ou mais baixos do que o valor

    verdadeiro.

    - Em princpio, pode ser descoberto e corrigido.

  • ERROS EXPERIMENTAIS

    1. Erro Sistemtico ou Determinado: Exemplo: uso de medidor de pH que foi calibrado

    incorretamente. Suponha que voc pense que o pH do tampo usado para

    padronizar o medidor 7,00; mas realmente 7,08. Ento todas as suas medidas de pH sero 0,08 unidades de pH menores, ou seja, quando voc ler um pH = 5,60; o pH real da amostra 5,68.

    Esse erro sistemtico pode ser descoberto pelo uso de um

    segundo tampo de pH conhecido para testar o medidor.

  • ERROS EXPERIMENTAIS

    2. Erro Aleatrio ou Indeterminado: - Resulta dos efeitos de variveis que no so

    controlveis. - Como a prpria denominao sugere algumas vezes

    positivo e outras vezes negativo. - Est sempre presente, no corrigido.

  • PRECISO E EXATIDO

    1. Preciso - uma medida da reprodutibilidade de um resultado,

    ou seja, o grau de concordncia dos resultados individuais dentro de uma srie de medidas.

    2. Exatido - Indica ao grau de concordncia do valor determinado experimentalmente com o valor verdadeiro.

  • PRECISO E EXATIDO

    A preciso pode ser expressa numericamente,por meio da estimativa do desvio padro, s:

    1N

    )xx(s

    2

    i

    EQ. 1

    xi = valor medido; x = mdia aritmtica dos resultados; N = nmero de resultados ou nmero de determinaes.

  • PRECISO E EXATIDO

    A exatido pode ser expressa numericamente, por meio do clculo do erro (absoluto, E ou relativo, Er):

    E = X - Xv

    Er = (E/Xv).100

    EQ. 2

    EQ. 3

    X = valor medido; Xv= valor verdadeiro.

  • Resultados Exatos e Precisos

    Resultados Precisos, porm Inexatos

    Resultados Imprecisos e Inexatos

  • BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

    1. HARRIS, D. C. Anlise Qumica Quantitativa. 5. ed. Rio de Janeiro:Livros Tcnicos e Cientficos, 2001. 862. p. 2. JEFFERY, G. H., BASSET, J., MENDHAM, J., DENNEY, R. C. VOGEL Anlise Qumica Quantitativa. 6. ed. Rio de Janeiro: Livros Tcnicos e Cientficos, 2002. 462. p. 3. SKOOG, D. A., WEST, D. M., HOLLER, F. J., CROUCH, S. R. Fundamentos de Qumica Analtica, (traduo Marco Grassi; reviso tcnica Clio Pasquini). So Paulo:Pioneira Thomson Learning, 2006. 999 p. 4. EWING, G. W. Mtodos Instrumentais de Anlise Qumica. So Paulo:Edgard Blcher, 1972. 296. p. volume I.