CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA Introdução a Química Analítica

Apresentação em tema: "CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA Introdução a Química Analítica"— Transcrição da apresentação:

1 CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA Introdução a Química Analítica
DAS CATARATAS Introdução a Química Analítica Agronomia – 2º Período Prof. Dr. Ricardo Menon

2 REFERÊNCIAS: SKOOG, A. D.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de química analítica. 8ª Ed. Thomson, São Paulo, 2012, 999p. MENDHAM, J.; DENNEY, R. C.; BARNES, J. D.; THOMAS, M. Vogel, Análise química quantitativa. 6ª edição. LTC, Rio de Janeiro, 2002, 462p.

3 REFERÊNCIAS: HARRIS, D. C. Análise química quantitativa. Editora LTC. 7a Edição, 2008, 862p.

4 Química Analítica (QA) A Química Analítica e a Química
Química Orgânica Química Inorgânica Físico-Química QUÍMICA

5 Relações: Química Analítica A Química Analítica e outras Ciências
Nutrição Medicina Farmácia Ciências da Terra Química Analítica Oceonografia Geologia Direito Engenharias

6 Importância de um resultado analítico
Química Analítica Importância de um resultado analítico Questão Social e Econômica Problema Analítico??? Análise Química Avaliação dos Resultados Resposta

7 Química Analítica Problema Estratégia Sequência Analítica Preparo da
amostra Amostragem Medida analito Aquisição de dados Tratamento

8 Química Analítica Ramo da química que estuda os princípios teóricos e práticos das análises químicas. Trata da composição química dos sistemas materiais, e se estende ainda à elucidação da configuração estrutural das substâncias.

9 Química Analítica Objeto Determinação da composição química de substâncias puras ou de suas misturas.

10 Métodos Instrumentais
Análise Química Análise Química Análise Química Métodos Instrumentais Métodos Clássicos (Via úmida) Gravimetria Volumetria Métodos Óticos Eletroanalíticos de Separação

11 Métodos Analíticos “ Todo método analítico é baseado na medida de uma propriedade física “ “Os métodos analíticos são classificados de acordo com a propriedade física que o mesmo se baseia”

12 Procedimentos Analíticos
Classificação Procedimento Analítico Objetivo Qualitativo Quantitativo Envolve a identificação de um ou mais componentes de uma amostra Utilizado para determinar a quantidade de um componente na amostra O procedimento não informa a quantidade dos analitos A presença do analito deve ser confirmada antes da análise

13 Química Analítica? O quê? Quanto?
Análise Qualitativa Análise Quantitativa É utilizada para determinar a quantidade de um componente na amostra Envolve a identificação de um ou mais componentes de uma amostra Envolve separação, identificação e determinação das quantidades ou teores dos componentes que constituem uma amostra.

14 Procedimentos Analíticos
Analítica Quantitativa: estabelece a quantidade de uma ou mais espécie (analito) em termos numéricos. Analítica Qualitativa: revela a identidade química das espécies presentes na amostra. A espécie de interesse está presente? Qual a concentração da espécies de interesse? excesso

15 Seqüência Analítica AÇÃO
Seqüência Analítica – Como iniciar uma análise??? Preparo da amostra Amostragem Medida analito Aquisição de dados Tratamento Problema Estratégia - Método Cliente Químico Analítico AÇÃO

16 Seqüência Analítica Definição do Problema Analítico

17 Seqüência Analítica Tamanho da Amostra água solo poeira sangue
0,0001 0,001 0,01 0,1 Tamanho da amostra / g Tipo de Análise Ultra micro Micro Semi micro Macro água solo poeira sangue líquido amniótico

18 Seqüência Analítica Nível do Analito
1 ppb 1 ppm 0,1% 100% Nível do analito Tipo de Constituinte Ultra micro Traço Minoritário Majoritário Como varia o erro relativo a análise em função do nível de concentração do analito?

19 Todo conhecimento que não pode ser expresso por números é de qualidade pobre e insatisfatória.
Lord Kelvin

20 Erros É possível realizar uma análise química totalmente livre de erros ou incertezas? Resultados de 6 determinações de Fe em uma solução padrão contendo 20,00 mg/L de Fe (III). Faixa: 19,4 – 20,3 mg/L Cada medida é influenciada por muitas incertezas  dispersão dos resultados Incertezas nunca podem ser completamente eliminadas, uma vez que o valor real de uma medida é sempre desconhecido. A grandeza provável de um erro em uma medida geralmente pode ser determinada  os limites podem ser definidos, dentro dos quais encontra-se o valor real a um dado nível de probabilidade

21 Determinação de sulfato em álcool combustível x legislação.
Algarismos Significativos O número de algarismo significativos é o número mínimo de algarismos necessário para escrever um determinado valor em notação cientifica sem a perda da exatidão. 142,  1,427 x 102 0,  4,571 x 10-3 O algarismo zero é significativo quando se encontra: (i) no meio de um número ou (ii) no final do número do lado direito da vírgula decimal. ,0204 0, ,3070 Determinação de sulfato em álcool combustível x legislação.

22 ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Indicam a grandeza de uma quantidade. Número de dígitos necessários para expressar a precisão de uma medida. Ex: 0,837 x 106 3 algarismos significativos 0,0837 x 107 8,37 x 105 4 algarismos significativos 8,370 x 105

23 Arredondamento de números
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS 5 algarismos significativos 8,3700 x 105 Arredondamento de números Ex. 9,470 = 9, ,430 = 9, ,451 = 9,5 O Zero como algarismo significativo 4 algarismos significativos 800,0

24 ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
0,261 3 algarismos significativos 90,7 0,0670 9,3660 x 104 5 algarismos significativos 9,3660 x 105

25 Resultados exatos e precisos
EXATIDÃO E PRECISÃO Resultados exatos e precisos

26 Resultados inexatos e precisos
EXATIDÃO E PRECISÃO Resultados inexatos e precisos

27 Resultados exatos e imprecisos
EXATIDÃO E PRECISÃO Resultados exatos e imprecisos

28 Resultados inexatos e imprecisos
EXATIDÃO E PRECISÃO Resultados inexatos e imprecisos

29 Classificação de Erros
1 - Erro determinado ou sistemático Tem valor definido, pode ser associado a uma causa, sendo da mesma ordem de grandeza para medidas em replicatas realizadas da mesma forma. TIPO EXEMPLO 1. Erro de método reações incompletas reações secundárias solubilidade dos precipitados baixa sensibilidade de um indicador. 2. Erro instrumental pesos e aparelhagem volumétrica mal calibrados deslocamento do ponto zero da balança analítica por variações de temperatura. 3. Erro operacional 3.1 Técnica 3.2 Pessoais amostras não representativas perdas mecânicas de amostra durante sua decomposição lavagem excessiva de precipitados calcinação de precipitados à temperaturas impróprias esfriamento incompleto de material para pesagem. dificuldade em distinguir cores tendências para estimar leituras em uma escala.

30 Classificação de Erros
1.1 Detecção do erro determinado ou sistemático TIPO DE ERRO DETECÇÃO Instrumental Calibração periódica (resposta do instrumento muda com o tempo devido ao uso, corrosão, manipulação errada, etc.). Pessoal Treinamento, cuidado, autodisciplina. Método 1.Análise de amostras de referência1 2. Análise independente2 3.Determinações em branco3 4. Variação no tamanho da amostra4 Notas: 1 Materiais que contém um ou mais analitos com níveis de concentração exatamente conhecida; 2 Se não se dispõe de padrões de referência, um segundo método analítico independente pode ser usado em paralelo  validação estatística; 3 Branco (ausência do analito) - revelam erros devido a contaminantes e interferentes provenientes de reagentes e/ou recipientes usados na análise; 4 Quando o tamanho da amostra aumenta, o efeito de um erro constante diminui.

31 Classificação de Erros
2 - Erro indeterminado, casual ou aleatório inevitáveis devido às incertezas inerentes às medidas físicas ou químicas usadas nos métodos; fontes não identificadas ou medidas (tão pequenas que não podem ser identificadas individualmente). Análise volumétrica Leitura Bureta – 50,00 mL  0,03 mL Valor lido: 15,17 mL Faixa: 15,14 – 15,20 mL

32 Seqüência Analítica Amostragem
Coleta de porções ou alíquotas (suficientemente pequenos em volume para ser transportado e manuseado convenientemente no laboratório) do material a ser analisado, as quais precisam representar o sistema como um todo (representativa) e conservar todas as suas características em relação a presença e quantidade do analito em investigação. A etapa de amostragem implica na necessidade de um plano previamente traçado para não culminar em perda de capital e tempo por parte do analista.

33 Seqüência Analítica Amostragem
Material homogêneo: uniforme  geralmente líquidos e gases Material heterogêneo: não uniforme  geralmente sólidos Homogênea: soluções, não faz diferença o local da amostragem Heterogênea: exemplo, amostragem de água de lago Amostras líquidas Quanto maiores as partículas maior heterogeneidade É conveniente diminuir o tamanho das partículas e misturar. Amostras sólidas Quarteamento

34 Parâmetros Estatísticos
Seqüência Analítica Amostragem Amostragem aleatória ou probabilística Amostragem sistemática ou não-probabilística Parâmetros Estatísticos

35 Seqüência Analítica Pré-Tratamento da Amostra ANÁLISE DIRETA ???
DILUIÇÃO ??? EXTRAÇÃO ??? DECOMPOSIÇÃO POR VIA SECA ??? DECOMPOSIÇÃO POR VIA ÚMIDA ???

36

37

38

39

40 EXEMPLOS DE AMOSTRAGEM

41 EXEMPLOS DE AMOSTRAGEM

42 Utensílios para amostragem de solo

43 Utensílios para amostragem de solo

44 EXEMPLOS DE AMOSTRAGEM

45 Acondicionamento da amostra
AMOSTRAGEM: Acondicionamento da amostra

46 Acondicionamento da amostra
AMOSTRAGEM: Acondicionamento da amostra

47 Seqüência Analítica Tempo consumido na Análise Química

48 TRATAMENTO DA AMOSTRA O objetivo da tratamento da amostra é tornar o analito disponível para ser medido, conforme o método analítico escolhido.

49 TRATAMENTO DA AMOSTRA

50

51 Sequência Analítica Preparo da Amostra Métodos para decomposição
Ácidos em geral Fusões ácidas e alcalinas Queima as cinzas Sistemas abertos e fechados Radiação de micro-ondas Parâmetros avaliados Objetivo da análise Natureza da amostra Método analítico a ser usado Recursos disponíveis

52 Sequência Analítica Principais erros na dissolução das amostras
1 - Dissolução incompleta 2 - Perdas por formação de produtos voláteis 3 - Perdas por reação com o material do recipiente 4 - Perdas por formação de fase insolúvel 5 - Interferências do reagente na determinação

53 TRATAMENTO ESTATÍSTICO ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Sequência Analítica RESULTADO NUMÉRICO UNIDADES TRATAMENTO ESTATÍSTICO INCERTEZA ASSOCIADA ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

54 Tipos de análise Análise elementar: determina-se a quantidade de cada elemento na amostra, sem levar em consideração os compostos realmente presentes. Análise parcial: determina-se apenas certos constituintes da amostra. Análise completa: determina-se a proporção de cada componente da amostra. Análise de constituintes-traço: caso especial da análise parcial, na qual determina-se constituintes que estão presentes em quantidades muito pequenas.

55 Classificação das análises químicas de acordo com o tamanho da amostra
Classificação das análises químicas de acordo com a proporção do constituinte: Tipo de análise Quantidade de amostra Macro > 0,1 g Meso (semimicro) de 10-2 a 10-1 g Micro de 10-3 a 10-2 g Submicro de 10-4 a 10-3 g Ultramicro < 10-4 g Tipo de constituinte Percentagem do constituinte Constituinte principal 1 a 100% Microconstituinte 0,01 a 1% Traço 10-2 a 10-4 ppm Microtraço 10-4 a 10-7 ppm Nanotraço 10-7 a ppm

56 Unidades comuns para expressar concentrações traços de analito:
Abreviação m/m m/v v/v ppm mg.kg-1 mg.L-1 µL.L-1 µg.g-1 µg.mL-1 ppb µg.kg-1 µg.L-1 mg % mg/100g mg/100mL mL/100mL

57 Preparo de soluções: alterações físicas e químicas
Análises químicas são realizadas com soluções das amostras. Solvente deve dissolver a amostra não levar a perda ou alterar o analito. Tratamentos com soluções aquosas de ácidos fortes, bases fortes, agentes oxidantes, agentes redutores.

58 Eliminação de interferentes
São compostos que impedem a determinação direta do analito e que causam erro na análise. O método analítico deve ser específico, porém muitos métodos são seletivos para um grupo específico de íons ou moléculas. Eliminação de interferentes são: precipitação seletiva, mascaramento, oxidação (redução) seletiva, extração com solvente, troca iônica, cromatografia e reação de derivatização.

59 Tipos de Métodos de Análise Química :
SELEÇÃO DO MÉTODO Tipos de Métodos de Análise Química : Método Análise Clássico Gravimetria Volumetria Ópticos Espectroscopia de Emissão Espectroscopia de Absorção Turbidimetria Nefelometria Polarimetria Refratometria Eletroanáliticos Potenciometria Condutimetria Polarografia Amperometria Coulometria Diversos Espectrometria de Massa Cromatografia Condutividade Térmica

60 Análise Química APLICAÇÕES Agricultura: N, P, K
Necessidade de plantas e solos. Medicina: Exame de urina Presença de substâncias proibidas. Meio Ambiente Potabilidade da água Indústria Qualidade da água de refrigeração e Tratamento de efluentes.

61 Exercícios: 1. Calcular a massa em gramas em 1 mol de CaSO4.7H2O (M.A.: Ca = 40,08; S = 32,06; O = 15,999; H = 1,0079) 2. Calcular o número de mols em 500mg de Na2CO3. (M.A.: Na = 22,990; C = 12,011) 3. Quantos miligramas estão contidos em 0,250 mmols de Fe2O3? (M.A.: Fe = 55,847) 4. Uma solução é preparada pela dissolução de 1,26g de AgNO3 em um balão volumétrico de 250mL e diluído à volume. Calcular a molaridade da solução de AgNO3. Quantos milimols deste sal foram dissolvidos? M.A.: Ag = 107,87; N = 14,007 5. Uma alíquota de 5mL de água do mar foi transferida para um balão volumétrico de 100mL e seu volume completado com água destilada até a marca. Calcule o fator de diluição aplicado a esta solução. 6. Uma solução de H2SO4 1mol.L-1 foi diluída em um balão volumétrico. Sabendo que a concentração do H2SO4 após a diluição é 0,01mol.L-1, calcule o fator de diluição. 7. Uma solução diluída de vinagre (ácido acético) teve a sua acidez calculada em 0,427%. Sabendo que a amostra inicial de vinagre foi diluída 10 vezes, calcule a concentração da amostra antes da diluição. 8. 10mL de uma solução padrão de Fe(III) foi diluída, com água destilada, em um balão volumétrico de 250mL. Calcule o fator de diluição e a concentração final da solução de Fe(III) diluída.