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Universidade Federal de São João Del Rei

Relatório de Análise Instrumental

Preparo de curvas analíticas

Amanda de Abreu Oliveira Ribeiro – 094550010

Bruna Almeida Barbosa – 094550009Bryann Clyff Damasceno Mota – 094550033

Eduardo Henrique de Azevedo – 094550043

Lucas de Melo Vale Vilano – 104550064

Ouro Branco - MG

Outubro de 2011

Relatório apresentado ao curso de

Engenharia Química na disciplina deAnálise Instrumental Experimental,sob responsabilidade da professoraAna Maria de Oliveira.



1

Preparo de curvas analíticas

RESUMO

A construção de curvas analíticas pela relação entre o sinal analítico medido versus aconcentração do analito, permite a calibração de equipamentos para métodos instrumentais.

Os métodos de padronização interna, padronização externa e adição de padrão são os mais

utilizados. Tudo que foi desenvolvido nesta prática, objetivou a construção de curvas

analíticas pelos três métodos de calibração citados acima e a comparação entre eles. Foram

preparadas soluções estoques de concentrações conhecidas e os procedimentos para a

construção das curvas foram obedecidos. As concentrações obtidas experimentalmente

através dos três métodos foram: 6,0768 x 10-4 mol/L, 8,6038 x 10-4 mol/L, 5,0908 x 10-4

mol/L, respectivamente. Por meio da regressão linear, o método da padronização externa se

mostrou mais eficiente para a determinação de KMnO4 , pois o valor obtido foi mais próximo

do que era desejado, tendo como referência a massa de permanganato utilizada.

1. INTRODUÇÃO

A espectrofotometria é um dos métodos analíticos mais usados nas determinações

analíticas. É aplicada para determinações de compostos orgânicos e inorgânicos como, por

exemplo, na identificação do princípio ativo de fármacos. Ela avalia a capacidade dos

solutos de absorver luz em comprimentos de onda específicos. A partir disso é possível

determinar a concentração do soluto em determinada solução, através da medida de

absorbância das espécies químicas (VINADÉ, VINADÉ, 2005; MASTROENI, GERN,

2008).

Absorbância é a capacidade de absorver energia radiante, ela geralmente é expressa

em percentagem (ou por um número entre 0 e 1) e os espectrofotômetros são os

instrumentos capazes de registrar os dados de absorbância de uma solução (VINADÉ,

VINADÉ, 2005; LEAL, 2007).

A concentração de uma substância em uma determinada amostra pode ser

determinada através da comparação da intensidade da cor, obtida com a intensidade da cor

produzida em soluções padrão, ou através de uma curva de calibração produzida em um

gráfico de concentração das soluções padrão versus absorbância. É realizada uma série de

determinações com concentrações crescentes da solução padrão, medindo as suas

respectivas absorbâncias (SKOOG, et al, 2007 ; BOGO, BASSO, 2009).Três métodos podem ser utilizados para a construção de curvas de calibração:



2

No método do padrão interno, uma quantidade conhecida da espécie que atua como

referência é adicionada a todas as amostras, padrões e brancos. Então o sinal de resposta não

é aquele do próprio analito, mas sim da razão entre o sinal do analito e o da espécie de

referência. É preparada, como de maneira usual, uma curva de calibração na qual o eixo y é

a razão entre as respostas e o eixo x, a concentração do analito nos padrões (SKOOG, et al,

2007).

No método do padrão externo, um padrão externo é preparado separadamente da

amostra. Quando os padrões externos são usados, considera-se que quando a mesma

concentração do analito estiver presente na amostra e no padrão, a mesma resposta será

obtida. Assim, a relação funcional da calibração entre resposta e a concentração do analito

também deve-se aplicar à amostra. Normalmente em uma determinação, a resposta original

do instrumento não é utilizada. Em vez disso, a resposta analítica é corrigida por meio da

medida de um controle (branco). O branco ideal é idêntico à amostra, mas sem o analito

(SKOOG, et al, 2007).

No método das adições de padrão, uma quantidade conhecida da solução padrão,

contendo o analito, é adicionada a uma porção da amostra. As respostas antes e depois da

adição são medidas e posteriormente usadas para obter a concentração do analito.

Alternativamente, as múltiplas adições são feitas a diversas porções da amostra. A adição de

padrão considera uma resposta linear. Isso deve ser sempre confirmado ou o método das

adições múltiplas deve ser empregado para se verificar a linearidade. Uma forma de análise

para o quão linear é sua curva é a utilização do cálculo do coeficiente de correlação (R²), seu

valor deve aproximar-se de 1 para que se possa considerar que o resultado obtido seja

aceitável (SKOOG, et al, 2007).

2. OBJETIVOPreparação de curvas analíticas por métodos de padronização distintos e comparação

dos resultados obtidos entre eles.



3

3. MATERIAS E MÉTODOS

3.1 Materiais e Reagentes

Permanganato de potássio (F. Maia Indústria e Comercio LDTA®) e dicromato de

potássio (Dinâmica Química Comtemporânea®). Balões volumétricos de 100 mL, 250 mL e

1 L, espátula, béquer de 100 mL, bastão de vidro, pipetas volumétricas de 1, 2 e 5 mL,

pipeta graduada de 25 mL, pisseta, balança analítica (Shimadzu® AY220), espectrofotômetro

(Biospectro® SP - 220).

3.2 Métodos

3.2.1 Preparo da Amostra

A balança analítica foi tarada com um béquer de 100 mL, onde foi pesado 0,0947 g

de permanganato de potássio. Com uma pisseta adicionou-se 100 mL de água destilada ao

béquer e homogeneizou-se a mistura com um bastão de vidro. A mistura foi então

transferida para um balão volumétrico de 1 litro e teve seu volume aferido com água

destilada. Com uma pipeta graduada de 10 mL, transferiu-se 4 mL desta amostra para um

balão volumétrico de 100 mL, completando seu volume com água destilada.

3.2.2 Preparo da Solução Estoque

Padronização Externa: Tarou-se a balança analítica com um béquer de 100 mL, onde foi

pesado 0,0247 g de KMnO4 . Com uma pisseta, preenchida com água destilada, fez-se a

dissolução do permanganato e a transferência deste para um balão volumétrico de 250 mL,

que teve seu volume aferido com água destilada.

Padronização Interna: do mesmo modo feito anteriormente, pesou-se 0,0148 g de

dicromato de potássio, transferindo-o para o balão volumétrico de 100 mL e aferindo com

água destilada.

3.2.3 Método de Padronização Externa

Com auxílio de uma pipeta graduada, foram transferidos 2, 4, 8, 12 e 20 mL da

solução estoque de permanganato de potássio para um balão volumétrico de 100 mL, que

foram aferidos com água destilada. Foi feita uma comparação visual entre a amostra

preparada em 3.2.1 e os 5 balões preparados, para estimar a concentração. Foram feitas as

leituras de absorbância de cada balão volumétrico no espectrofotômetro e anotou-se osvalores registrados para construção da curva analítica.



4

3.2.4 Método de Padronização Interna

Assim como feito para a padronização externa, foram adicionados os mesmos

volumes de permanganato de potássio aos balões volumétricos de 100 mL, só que desta vez

adicionou-se mais 8 mL da solução estoque de dicromato de potássio a cada um deles. Foi

feita a leitura da absorbância de cada um dos 5 balões volumétricos preparados. Os dados

foram anotados para posterior construção da curva analítica.

3.2.5 Método de Adição de Padrão

Para o método de adição de padrão pegou-se 8 mL da amostra diluída, com auxílio

de uma pipeta graduada, transferindo-a para um balão volumétrico de 100 mL, que foi

aferido com água destilada. Foi então feita a medida de absorbância.

Foram preparadas então mais quatro amostras em balão volumétrico de 100 mL,

sendo que foi adicionado a cada um deles 8 mL da amostra diluída (preparada em 3.2.1) e

acrescentado respectivamente 5, 10, 15 e 20 mL da solução estoque de permanganato de

potássio. Agitou-se as soluções e fez-se as leituras de absorbância (no comprimento de onda

do permanganato) das amostras de cada um dos balões preparados. Com os dados obtidos

montou-se a curva de adição de padrão, e por extrapolação da mesma encontrou-se a

concentração de permanganato na amostra.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Padronização Externa

A solução de amostra foi preparada utilizando-se uma massa (m ) de 0,0947 g de

permanganato de potássio diluída em 100 mL de água destilada. Após a diluição, teve seu

volume (V 1 ) completado até 1 L com água destilada. Logo em seguida, foi feita a diluição de4,00 mL em um balão volumétrico de 100 mL, completando com água destilada. Dessa

forma, fez-se o cálculo teórico da concentração (C 1 ) de permanganato de potássio na amostra

através da equação (1) com a finalidade de, posteriormente, avaliar o erro no resultado do

método analítico.

Considerando a massa molar (M ) do permanganato de potássio de 158,03 g/mol, o

número de mols do permanganato (n 1 ) será:

= (1)



5

=

-4

(2)

= -4 L -1

Para se calcular a concentração teórica (C 2 ) da amostra, após a diluição de umaalíquota de 0,004 L (V a l) em um balão volumétrico de 100 mL (V ), utilizou-se as fórmulas(2) e (3).

(3)

n 2 = 2,3970 x 10-6 mol

Essa diluição, feita previamente à leitura da absorbância no espectrofotômetro, foi

necessária para que a faixa de concentração do analito esteja dentro da faixa dinâmica linear

do equipamento de medição, que se estende da menor até a maior concentração em que as

medidas quantitativas devem ser realizadas. Estas concentrações são relativamente baixas

para que, segundo a lei de Beer-Lambert, mostrada na equação (4), a relação entre a

absorbância da luz no comprimento de onda especificado e a concentração da substância nasolução seja linear (SKOOG, et al, 2007).

(4)

Sendo A aabsorbância a fixo, aabsortividade molar, β o caminho ótico e χ a

concentração da solução absorvente.

O melhor comprimento de onda para uma determinada solução é aquele no qual há

maior absorção e, portanto, menor transmissão de luz. Portanto, o valor de melhor

comprimento de onda para KMnO4 encontrado na literatura é de nm, sendorecomendada a faixa de 490 a 530 nm como aceitável do ponto de vista de sensibilidade

para medidas espectrofotométricas (SKOOG, et al, 2009).

A linearidade é essencial, já que curvas não lineares requerem um grande número de

dados de calibração e estão mais sujeitas a erros (SKOOG, et al, 2007).

Uma solução de estoque de permanganato de potássio foi preparada em um volume

(Ve) de 0,250 L de água destilada. Dessa forma, calculou-se, o número de mols (n e) a partir

da equação (2) e a massa (me) de permanganato necessária para obter uma concentração (C e)

de 0,0006 mol/L, conforme a equação (5).



6

0,00015 mol

(5)

0,00015 mol =>

A massa de permanganato realmente pesada foi de 0,0247g. Dessa forma, a

concentração do estoque (Ce) passou a ser 6,2520 x 10-4 mol/L, porém os volumes

necessários já haviam sido calculados conforme a equação (6). Assim, as concentrações

especificadas (Cp) foram recalculadas e os resultados listados na Tabela 1.

(6)

Esses volumes foram adicionados aos balões citados anteriormente e a solução foi

aferida com água destilada. Realizando uma comparação visual entre amostra e padrões,

verificou-se que a tonalidade da amostra estava entre a segunda e a terceira concentração

padrão.

A leitura da absorbância das soluções padrão preparadas anteriormente foi feita pela

retirada de uma alíquota de cada uma delas, no comprimento de onda de 525nm. Os valores

encontrados no espectrofotômetro estão dispostos na Tabela 1.

Tabela 1 – Volumes, de solução estoque de permanganato, necessários para preparar soluções com as

concentrações desejadas e absorbância encontrada nas concentrações das soluções padrão.

Volumes requeridos (L) Concentração (mol L-1

) Absorbância1 0,002 1,2504 x 10-5 0,108

2 0,004 2,5001 x 10-5 0,143

3 0,008 5,0016 x 10-5 0,206

4 0,012 7,5024 x 10-5 0,277

5 0,020 1,2504 x 10-4 0,408

A partir dos dados da tabela foi feito o gráfico Absorbância x Concentração,

mostrado na Figura 1:

Figura 1 – Curva analítica obtida pelo método do padrão externo.

y = 0,0267x + 0,0751

R² = 0,99980

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 5 10 15

A b s o r b â n c i a

Concentração de KMnO4 (10-5 mol/L)



7

Através da equação da reta obtida pela da curva analítica, mostrada na Figura 1, fez-

se o cálculo da concentração de permanganato de potássio na amostra.

(7)

A partir da equação (7) e dos valores de absorbância medidos no espectrofotômetro

dos grupos 3, 4 e 5, pode-se calcular a concentração diluída (Cd ) de cada grupo.

Cd3=

Cd3 = 1,8689 x 10-5 mol/L

Cd4=

Cd4 = 2,4307 x 10-5 mol/L

Cd5=

Cd5 = 2,3558 x 10-5 mol/L

Tais concentrações são das amostras diluídas, para encontrar as concentrações reais deve-se

utilizar o fator de diluição. Nesse caso, o fator de diluição é 25. Sendo calculado pela divisão de 100

mL por 4 mL. Dessa forma, as concentrações reais(Cr) de cada grupo foram:Cr3 = (1,8689 x 10-5 mol/L) x 25 = 4,6723 x 10-4 mol/L

Cr4 = (2,4307 x 10-5 mol/L) x 25 = 6,0768 x 10-4 mol/L

Cr5 = (2,3558 x 10-5 mol/L) x 25 = 5,8895 x 10-4 mol/L

A partir da concentração, encontrou-se as massas (mc) de permanganato de potássio

calculado para cada grupo utilizando as equações (1) e (2) e considerando a massa molar (M ) do

permanganato de potássio (KMnO4) de 158,03 g/mol.

mc3 = (4,6723 x 10-4 mol/L) x (158,03 g/mol) x (1 L) = 0,0738g



Com esses valores de massa calculada, pode-se calcular a porcentagem em massa

dividindo a massa calculada sobre a massa medida e multiplicando por 100%.

%m3 = (0,0738 g / 0,1015 g) x 100% = 72,71%

%m4 = (0,0960 g / 0,0947 g) x 100% = 101,37%

%m5 = (0,0931 g / 0,0983 g) x 100% = 94,71%

Média da porcentagem das massas é 89,60%

O desvio padrão para padronização externa é 14,99862.

4.2 Padronização Interna

A partir da solução de estoque de permanganato de potássio, adicionou-se 8 mL de

dicromato de potássio em cada balão volumétrico de concentração listada na Tabela 1.

Realizou-se as leituras da absorbância de cada solução estoque no espectrofotômetro em



8

dois comprimentos de onda diferentes, sendo nm (cromato) e nm

(permanganato).

O gráfico da curva analítica não é construído com o sinal de resposta independente

em função da concentração, mas sim da razão entre o sinal do analito e o da espécie de

referência. É preparada, como de maneira usual, uma curva de calibração na qual o eixo y é

a razão entre as respostas e o eixo x, a concentração do analito nos padrões (SKOOG, et al,

2009).

A razão entre o sinal do analito e da espécie de referência é dada pela equação

(MENDES, 2009).

dicromato

to permangana

A

A(8)

Sendo Apermanganato a absorbância obtida pelo permanganato e Adicromato a absorbância

obtida pelo dicromato. Aplicando a relação, obtém-se os resultados descritos na Tabela 2.

Tabela 2 – Concentração da solução estoque de permanganato de potássio, leituras das absorbâncias de

permanganato de potássio e dicromato de potássio, razão entre as absorbâncias de permanganato e de

dicromato.

Concentração (mol L-1)Absorbância do

permanganato

Absorbância do

cromatocromato

to permangana

A

A

1 1,2504 x 10-5 0,044 0,197 0,223

2 2,5001 x 10-5 0,075 0,194 0,387

3 5,0016 x 10-5 0,136 0,195 0,697

4 7,5024 x 10-5 0,208 0,237 0,878

5 1,2504 x 10-4 0,334 0,268 1,246

A partir dos dados da tabela foi feito a curva Absorbância analito / Absorbância

padrão x Concentração, mostrado na Figura 2:

Figura 2 – Curva analítica obtida pelo método de padronização interna.

y = 0,0889x + 0,1766

R² = 0,9816

0

0,5

1

1,5

0 5 10 15

A a n a l i t o

/ A p a d r ã o




9

Através da equação da reta obtida pela da curva analítica, mostrada na Figura 2, fez-

se o cálculo da concentração de permanganato de potássio na amostra.

A partir da equação (7) e dos valores de absorbância medidos no espectrofotômetro

dos grupos 3, 4 e 5, pode-se calcular a concentração diluída (Cd ) de cada grupo.

Cd3=

Cd3 = 4,2880 x 10-5 mol/L

Cd4=

Cd4 = 6,8830 x 10-5 mol/L

Cd5=

Cd5 = 7,2295 x 10-5 mol/L

Tais concentrações são das amostras diluídas, para encontrar as concentrações reais deve-se

utilizar o fator de diluição. Nesse caso, o fator de diluição é 12,5. Sendo calculado pela divisão de

100 mL por 8 mL. Dessa forma, as concentrações reais(Cr) de cada grupo foram:

Cr3 = (4,2880 x 10-5

mol/L) x 12,5 = 5,36 x 10-4

mol/LCr4 = (6,8830 x 10-5 mol/L) x 12,5 = 8,6038 x 10-4 mol/L

Cr5 = (7,2295 x 10-5 mol/L) x 12,5 = 9,0369 x 10-4 mol/L

A partir da concentração, pode-se encontrar as massas (mc) de permanganato de potássio

calculado para cada grupo utilizando as equações (1) e (2) e considerando a massa molar (M ) do

permanganato de potássio (KMnO4) de 158,03 g/mol.




Com esses valores de massa calculada, pode-se calcular a porcentagem em massa

dividindo a massa calculada sobre a massa medida e multiplicando por 100%.

%m3 = (0,0847 g / 0,1015 g) x 100% = 83,45%

%m4 = (0,1360 g / 0,0947 g) x 100% = 143,61%

%m5 = (0,1428 g / 0,0983 g) x 100% = 145,27%

Média da porcentagem das massas é 124,11%

O desvio padrão para padronização externa é 35,2224.

4.3 Método da Adição de Padrão

As amostras preparadas no item 3.2.5 foram levadas ao espectrofotômetro, onde

tiveram suas absorbâncias lidas e registradas. Os dados podem ser vistos na Tabela 3.



10

Tabela 3 – Dados do Método de Adição de Padrão

Volume de Soluçãoda Amostra diluída

(mL)

Volume de SoluçãoEstoque de KMnO4

adicionada (mL)

Concentração deKMnO4 (mol/L) Absorbância

1 8 0 0 0,114

2 8 5 3,126 x 10-5 0,2063 8 10 6,252 x 10-5 0,26245

88

1520

9,378 x 10-5

12,504 x 10-50,3780,456

A partir dos dados da tabela acima foi feito o gráfico Absorbância x Concentração,

mostrado na Figura 3:

Figura 3 - Gráfico do método de adição de padrão (8 mL da solução estoque diluída de KMnO4 (de

concentração desconhecida) adicionada de 0, 5, 10, 15 e 20 mL de KMnO4 6,2520 x 10-4

mol/L).

Em todos os gráficos pode-se observar que o ajuste de curva foi adequado, visto que

o valor de R2 se aproxima de 1. Os pequenos erros e desvios na curva podem ser justificados

por interferência de outras substâncias na leitura do espectrofotômetro, ou mesmo pelo

desvio do valor da pesagem de KMnO4, na hora de preparar a solução estoque.

A partir da extrapolação da curva consegue-se encontrar a concentração da solução

da amostra diluída, preparada em 3.2.1, que possui um valor de 4,0727x10 -5 mol L-1, como

observado no gráfico abaixo:

Figura 3 – Extrapolação da curva por adição de padrão.

y = 0,0275x + 0,1121

R² = 0,991

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 2 4 6 8 10 12 14



y = 0,0275x + 0,112

R² = 0,9953

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

-5 0 5 10 15


Concentração de KMnO4 (10-5

mol/L)



11

Tal concentração é referente à amostra diluída, para encontrar a concentração real deve-se

utilizar o fator de diluição. Nesse caso, o fator de diluição é 12,5. Sendo calculado pela divisão de

100 mL por 8 mL. Dessa forma, as concentração real (Cr) foi de:

Cr = (4,0727 x 10-5 mol/L) x 12,5 = 5,0908 x 10-4 mol/L

5. CONCLUSÃO

Por meio do preparo das curvas analíticas relativas aos métodos de padronização

externa, padronização interna e adição de padrão, foi possível determinar a concentração de

KMnO4 nas amostras de permanganato. As concentrações obtidas pelas curvas relativas aos

métodos citados acima, foram respectivamente: 6,0768 x 10-4 mol/L, 8,6038 x 10-4 mol/L,

5,0908 x 10-4 mol/L. A técnica mais eficiente foi a de padronização externa, visto que se

obteve através dela a menor diferença com relação ao esperado pela massa de permanganato

que foi utilizada na preparação da amostra. Tal eficiência pode ser corroborada com o fato

do método possuir o melhor ajuste na curva de calibração, com um coeficiente de correlação

de valor 0,9998, bem próximo de 1.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. VINADÉ, M. E.; VINADÉ, E. R., Métodos espectroscópicos de análise

quantitativa, 1ª edição, Rio Grande do Sul: UFSM, 2005. 272 p.

2. MASTROENI, M.; GERN, R., Bioquímica: Práticas adaptadas. 1ª edição, Rio

de Janeiro: Atheneu, 2008. 134 p.

3. LEAL, K. Espectroscopia: Energia e o espectro eletromagnético. UFF, 2007.

Disponível em:

<http://www.uff.br/fisicoquimica/docentes/katialeal/didatico/Capitulo_2.pdf >.

Acesso em: 15 out. 2011.

4. BOGO, M.; BASSO, M. A., Determinação Quantitativa de Proteínas: Método

do Biureto. PUCRS, 2009. Disponível em:<www.pucrs.br/fabio/bioquimica1/index_arquivos/.../det_quant.doc>. Acesso em:

16 out. 2011.

5. SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.; CROUCH, S.R. Fundamentos de

Química Analítica. 8ª edição, São Paulo: Thomson, 2007. 999 p.

6. SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. A.; Princípios de análise

instrumental, 6º edição, Porto Alegre: Bookman, 2009.

7. MENDES, M. F. A. Espectrofotometria. UFRGS, 2009. Disponível em:<www.ufrgs.br/leo/site_espec/espectrodeantipiril.html>. Acesso em: 15 out. 2011.

http://www.uff.br/fisicoquimica/docentes/katialeal/didatico/Capitulo_2.pdf

http://www.pucrs.br/fabio/bioquimica1/index_arquivos/.../det_quant.doc

http://www.ufrgs.br/leo/site_espec/espectrodeantipiril.html

http://www.ufrgs.br/leo/site_espec/espectrodeantipiril.html

http://www.pucrs.br/fabio/bioquimica1/index_arquivos/.../det_quant.doc

http://www.uff.br/fisicoquimica/docentes/katialeal/didatico/Capitulo_2.pdf

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