ANÁLISES QUÍMICAS.

Apresentação em tema: "ANÁLISES QUÍMICAS."— Transcrição da apresentação:

1 ANÁLISES QUÍMICAS

2 Introdução O Engenheiro de Minas utiliza análises químicas desde a prospecção e sondagem para pesquisa de viabilidade de uma mina até o processo de tratamento do minério, visando o controle de todas as etapas envolvidas. Utilizam-se métodos instrumentais, que fornecem os resultados com maior rapidez, atendendo a produção, e métodos clássicos para confecção de padrões e curvas de calibração.

3 Introdução A química analítica aborda as metodologias para determinação da composição química de uma amostra. Historicamente, classificam-se em métodos clássicos e métodos instrumentais.

4 Introdução Os métodos clássicos são métodos absolutos e baseiam-se em separações do analito, por gravimetria ou por titulometria, não necessitando de calibração. Nos procedimentos gravimétricos a massa do analito ou algum composto produzido durante o procedimento analítico é determinado. Nos procedimentos titulométricos, o volume ou a massa da solução padrão utilizada para a análise, após reagir completamente com o analito, é medida.

5 Introdução Os métodos instrumentais utilizam as propriedades físicas (condutividade, potencial elétrico, absorção ou emissão de luz, fluorescência), que são mensuradas, a partir de uma curva de calibração. Os métodos instrumentais mais comuns nas empresas são a fluorescência de raios-X, a difração de raios-X, a espectrometria de absorção atômica, a espectrometria de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente e a espectrometria de absorção molecular – colorimetria.

6 ESCOLHA DO MÉTODO ANALÍTICO
Para a escolha do método analítico opta-se, inicialmente, pelos procedimentos analíticos já estabelecidos no Laboratório, pelo fato de que os analistas já estão treinados, reduzindo os erros operacionais, avaliando se o método é aplicável à faixa de concentração em que está o analito, se possui facilidade analítica, e se é uma técnica facilmente reproduzível.

7 ESCOLHA DO MÉTODO ANALÍTICO
A escolha do método é dependente da definição dos parâmetros analíticos desejados, como: As propriedades físicas e químicas da matriz da amostra; Elementos ou compostos a serem detectados ou determinados; Faixa de concentração; Variedade, homogeneidade, composição, natureza das amostras; Avaliação das interferências da matriz à técnica analítica selecionada; Quantidade de amostras avaliadas por análise;

8 ESCOLHA DO MÉTODO ANALÍTICO
A escolha do método é dependente da definição dos parâmetros analíticos desejados, como: Requisitos gerais: precisão, exatidão, seletividade, sensitividade ou limite de detecção; (exatidão: variação entre o valor medido e o valor verdadeiro; precisão: variação entre as medições replicatas de uma mesma análise.) Requisitos especiais: estrutura do local das análises, cuidados em caso de análises em baixas concentrações, como 10-3 g/kg, ou menores; Restrições: custos, espaços no Laboratório, tempo de resposta, habilidade do analista, disponibilidade dos reagentes, toxicidade dos reagentes, descarte dos reagentes, contaminação ambiental.

9 DISSOLUÇÃO DA AMOSTRA Nos métodos clássicos e na grande maioria de métodos instrumentais, há a necessidade da dissolução da amostra, convertendo-a em solução. A digestão consiste em uma etapa do pré-tratamento, podendo acarretar problemas ao analista, devido às possíveis interferências dos reagentes na medição final e perdas de um dos constituintes de interesse por volatilização ou precipitação. Os reagentes mais usuais para dissolução das amostras minerais são os ácidos minerais (HCl, HNO3, H2SO4, HClO4, HF e suas misturas) ou fusões alcalinas.

10 DISSOLUÇÃO DA AMOSTRA As digestões ácidas podem ser conduzidas em chapas elétricas ou em digestores por microondas. As fusões alcalinas são utilizadas para amostras refratárias, silicatos e alguns óxidos minerais, sendo conduzidas em muflas elétricas ou bicos de gás. A fusão decompõe a maioria das substâncias, em virtude da elevada temperatura atingida, 1000ºC a 1300oC, e da proporção elevada entre o fundente /amostra. Os materiais utilizados na confecção dos cadinhos são: platina – Pt, zircônio – Zr, níquel – Ni, e ferro – Fe.

11 DETERMINAÇÃO QUÍMICA DOS CONSTITUINTES DA AMOSTRA
A metodologia empregada para as determinações quantitativas do analito de interesse é dependente de diferentes variáveis, como a quantidade presente do constituinte na amostra, a exatidão requerida, a disponibilidade da técnica e custos envolvidos. As técnicas analíticas possuem níveis variáveis de seletividade, sensitividade, exatidão e precisão, e repetibilidade. Em química analítica clássica as análises são realizadas por gravimetria e por titulometria.

12 DETERMINAÇÃO QUÍMICA DOS CONSTITUINTES DA AMOSTRA
A análise gravimétrica envolve a separação seletiva do analito por precipitação seguida da quantificação da massa do precipitado obtido. Podem ser necessários cálculos para converter o precipitado obtido no elemento ou óxido desejado. Em mineração de ferro utiliza-se esta técnica para determinação do teor de sílica.

13 DETERMINAÇÃO QUÍMICA DOS CONSTITUINTES DA AMOSTRA
Em análise titulométrica (ou volumétrica), o analito reage com um volume medido de reagente de concentração conhecida, em um processo chamado de titulação. O término da reação é sinalizado por uma mudança em alguma propriedade física, química ou elétrica (titulação potenciométrica). Para determinar o teor de ferro presente em minério de ferro, faz-se uma titulação oxi-redução com dicromato de potássio. Para minérios de manganês, utiliza-se a titulação com permanganato de potássio, com o ponto final estabelecido pela variação no potencial elétrico da solução – titulação potenciométrica.

14 MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISES
A instrumentação analítica tem um importante papel no controle da produção de minérios, na produção e desenvolvimento de novos produtos e na proteção dos consumidores e meio ambiente. O desenvolvimento desta instrumentação proporcionou limites de detecção menores, permitindo assegurar o controle da produção de metais nobres e processamento de minérios com baixa concentração, como também a qualidade dos efluentes e dos rejeitos. Como exemplo, no controle analítico do minério de ferro, é importante analisar uma ampla gama de elementos presentes em baixa concentração, que influem nos produtos e/ou processos subseqüentes.

15 MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISES
Os métodos instrumentais envolvem um grande aparato eletrônico, com maior sensibilidade que os métodos gravimétricos e volumétricos, possuindo boa seletividade, podendo requerer um menor número de etapas na preparação das amostras para análise. Nas análises instrumentais há o registro de um sinal referente a alguma propriedade física do analito. Os equipamentos analíticos devem ser calibrados, utilizando uma curva de calibração analítica, em que o sinal medido é plotado como uma função da concentração do analito.

16 MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISES
Exemplos de Métodos instrumentais ESPECTROMETRIA DE RAIOS-X ESPECTROSCOPIA DE EMISSÃO E DE ABSORÇÃO ATÔMICAS ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA ESPECTROMETRIA DE PLASMA – ICP-AES

17 PADRONIZAÇÃO DE MÉTODOS ANALÍTICOS
Dentro da busca pela qualidade de produtos e confiabilidade nos resultados analíticos apresentados, a padronização de métodos analíticos é uma ferramenta importante para assegurar a integridade e confiabilidade dos resultados obtidos nos laboratórios responsáveis pelo controle de qualidade na produção de minérios. Esta padronização inclui rastreabilidade dos dados, responsabilidade, procedimentos unificados, recursos adequados.

18 PADRONIZAÇÃO DE MÉTODOS ANALÍTICOS
Princípios básicos para a obtenção de uma padronização analítica entre laboratórios: Utilização dos equipamentos de analíticos calibrados com padrões confeccionados com material de referência certificados e rastreados a padrões de referência, com matrizes semelhantes às matrizes estudadas e/ou analisadas. A utilização de procedimentos rastreáveis permitindo obter parâmetros comparáveis e, a partir destes procedimentos, estabelecer normas técnicas analíticas para o controle da análise em questão. A padronização permite o aprimoramento de todos os laboratórios, melhorando as qualificações dos laboratórios. Adequação dos padrões analíticos prestados pelos laboratórios, permitindo uma melhoria nos trabalhos prestados por estes.

19 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
O pré-tratamento das amostras leva a erros sistemáticos que podem ser avaliados e minimizados pelos laboratórios, sendo que maiores fontes de erros estão nas etapas analíticas descritas a seguir:

20 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Compatibilidade com uma grande diversidade de técnicas para o preparo, como digestão/decomposição/solubilização; Amostragem; Tempo envolvido com o preparo; Consumo e periculosidade dos reagentes; Riscos de perdas

21 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Os erros sistemáticos podem ser causados por: Contaminação das amostras: Ar ambiental; Impurezas dos reagentes; Materiais.

22 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Perdas dos elementos a serem analisados: Adsorção; Volatilização.

23 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Instrumentais: Temperatura (murflas, fornos de grafite); Vácuo (espectrometria de massa); Erros volumétricos; Calibração dos equipamentos.

24 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Pessoal Deficiência na formação e/ou treinamentos; Problemas pessoais.

25 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Métodos Inadequação do método à matriz analisada; Grande número de etapas e procedimentos.

26 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Erros na massa a ser analisada: Quanto menor o tamanho da amostra pesada, maior o erro relativo que será carreado para o resultado analítico obtido.

27 ERROS SISTEMÁTICOS NO PREPARO DE AMOSTRAS
Coeficientes de Variação para Diferentes massas