ANALISE INSTRUMENTAL 1

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ANÁLISE INSTRUMENTAL 
EMENTA: Métodos espectrométricos: visível, absorção 
atômica e fotometria de chama. Métodos eletroquímicos: 
potenciometria, condutimetria, eletrogravimetria. Aplicação das 
técnicas espectrométricas e eletroquímicas em análises 
quantitativas. 
OBJETIVO GERAL: Introdução as diversas técnicas e 
instrumentos como elementos de separação, identificação e 
quantificação de substâncias químicas. Apresentar as 
diferentes técnicas de separação espectrométricas e 
eletroquímicas, classificando os diferentes tipos e 
interpretação de espectros e resultados eletroquímicos da 
análise de alguns compostos químicos. 
PROGRAMA 
UNIDADE I – INTRODUCAO AOS MÉTODOS ANALÍTICOS 
1. Classificação dos métodos analíticos 
2. Tipos de métodos instrumentais 
3. Instrumentos para análise 
4. Seleção de um método analítico 
5. Calibração de métodos instrumentais 
UNIDADE II – MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS 
2.1 Introdução aos métodos espectroscópicos 
2.2 Componentes dos instrumentos ópticos 
2.3 Introdução a espectrometria de absorção na região do UV-VIS 
2.4 Introdução a espectrometria de absorção atômica 
2.5 Introdução a fotometria de chama 
UNIDADE III – MÉTODOS ELETROANALÍTICOS 
3.1 Introdução à Química eletroanalítica 
3.2 Células eletroquímicas 
3.3 Potencias de eletrodos 
3.4 Potenciometria 
3.5 Condutimetria 
3.6 Eletrogravimetria 
BIBLIOGRAFIA 
1 OHLWEILER, O. A. Fundamentos da Análise Instrumental. Livros 
Técnicos e Científicos Ed. RJ. 1981. 
2 GOMES, C. D. Técnicas Analíticas Instrumentais Aplicadas à Geologia. 
ED. Edgar Blücher SP, 1984. 
3 EWING, G. W. Métodos Instrumentais de Análise Química. Vol. I, Ed da 
USP, SP, 1977. 
4 VOGEL, A. Análise Inorgânica Quantitativa. Ed. Guanabara dois, RJ, 
1981. 
5 GONÇALVES, M. J. S. S. Métodos Instrumentais para Análise de 
Soluções - Análise Qunatitativa. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 
1983. 
6 SKOOG, D. A.: Leaty, J.J. Principles of Instrumental Analysis. 4th ed. 
Saunders College Publishing, NY, 1992. 
7 WILLARD, H. H. et al. Instrumental Methods of Analysis. 7th ed. 
Wadswoth Publishing Company, California, 1988. 
8 SKOOG, D. A.: West, D. M.: Holler, F. J. Analytical Chemistry - An 
Introduction. 5th ed. Saunders Golden Supburt Series, Philadelphia, 1990. 
9 CHRISTIAN, G. D. Analytical Chemistry. 4th ed., John Wiley and Sons, 
NY, 1986. 
Química Analítica trata de métodos para a determinação da 
composição química de amostras. 
- Método Qualitativo = informações sobre a identidade das 
espécies atômicas ou moleculares da matéria, 
- Método Quantitativo = informações numéricas , tais como 
as quantidades relativas de um ou mais destes 
componentes. 
 
 
Análise Química = aplicação de um processo ou de uma 
série de processos para identificar ou quantificar uma 
substância, ou os componentes de uma solução ou mistura 
ou, ainda, para determinar a estrutura de compostos 
químicos. (Vogel, Análise Qca Qtitativa) 
Análise Química dia-a-dia: 
 
 
 
 
 
 
Aplicações: 
- Demanda por água pura, por melhor controle dos alimentos 
e por ambientes mais puros; 
- Estudos de matérias-primas: óleo crú; minérios; aromas e 
perfumes refinados = determinando composição, pureza e 
qualidade. 
(determinar a concentração dos componentes essenciais = 
dosagem) 
- Desenvolvimento de novos produtos 
- Análise de água, ar, solo, alimentos, uso controlado de 
drogas. 
Estágios da análise 
- Série de etapas e procedimentos; 
- Diminuir ao máximo erros e manter a acurácia e 
reprodutibilidade. 
 
COMO ESCOLHER O MÉTODO? 
 
Conhecer detalhes práticos das diversas técnicas e seus 
princípios teóricos -> condições de confiabilidade do método, 
possíveis interferentes, acurácia, precisão, tempo de análise 
e custo. 
 
Fatores: 
a) Natureza da informação procurada; 
b) Quantidade de amostra disponível e a percentagem do 
constituinte a ser analisada; 
c) Utilização dos resultados da análise. 
 Análise aproximada = determina a quantidade de cada 
elemento em uma amostra, mas não os compostos 
presentes. 
 
 Análise parcial = determina alguns constituintes da 
amostra; 
 
 Análise de traços = análise parcial em que se determinam 
certos constituintes presentes em quantidades muito 
pequenas, 
 
 Análise completa = determina a proporção de cada 
componente da amostra. 
 
 Métodos analíticos deve-se levar em consideração o 
tamanho da amostra. 
 
- Macro = > 0,1 g 
- Meso (semimicro) = 10-2 e 10-1 g 
- Micro = 10-3 e 10-2 g 
- Submicro = 10-4 e 10-3 g 
- Ultramicro = < 10-4 g 
- Traços = 102 e 104 µg g-1 (100 a 10000ppm) 
- Microtraços = 10-1 e 102 pg g-1 (10-7 a 10-4 ppm) 
- Nanotraços = 10-1 e 102 fg g-1 (10-10 a 10-7 ppm) 
 
 Constituinte principal = 1 a 100% amostra; 
 Constituinte secundário = 0,01 a 1% da amostra; 
 Constituinte traço = < 0,01% da amostra. 
Exponencial Prefixo Símbolo Exponencial Prefixo Símbolo 
1018 EXA E 10-2 CENTI c 
1015 PETA P 10-3 MILI m 
1012 TERA T 10-6 MICRO µ 
109 GIGA G 10-9 NANO n 
106 MEGA M 10-12 PICO p 
103 KILO k 10-15 FENTO f 
102 HECTO h 10-18 ATO a 
10 DECA da 10-21 ZEPTO z 
10-1 DECI d 10-24 YOCTO y 
COMO EXPRESSAR OS RESULTADOS DE UMA ANÁLISE 
 
Os resultados são apresentados pela quantidade do analito por 
unidade de massa ou volume. A Tabela 1 apresenta alguns prefixos 
e seus símbolos. 
Tabela 1. Notação de prefixos. 
 
Amostras sólidas 
A maneira mais comum de expressar os resultados de 
macrodeterminações é a massa do analito em porcentagem (m/m). 
 
 
 
 
% (m/m) = massa do analito (g)_ x 100 (g analito/100 g amostra) 
 massa da amostra (g) 
%o = massa do analito (g)__ x 1000 (g analito/1000 g amostra) 
 massa da amostra (g) 
 
ppm = massa do analito (g)__ x 106 (g analito/106 g amostra) ou mg/kg 
 massa da amostra (g) 
 
ppb = massa do analito (g)__ x 109 (g analito/109 g amostra) ou µg/kg 
 massa da amostra (g) 
 
Exemplo: Uma amostra de 3,4 g de tecido de um peixe foi analisada e 
encontrou-se 4,8 µg de Fe. Qual é a concentração de Fe no peixe em 
mg/Kg? E em µg/kg? 
Amostras líquidas 
%(m/v) = massa do analito (g)__ x 100 
 volume amostra (mL) 
 
%o = massa do analito (g)__ x 1000 
 volume amostra (mL) 
 
ppm = massa do analito (g)__ x 106 ou mg/L 
 volume amostra (mL) 
 
ppb = massa do analito (g)__ x 109 ou µg/L 
 volume amostra (mL) 
 
mg% = mg/dL = massa do analito (mg)__ x 100 1dL = 100 mL 
 volume amostra (mL) 
Exemplo: Uma amostra de 25 mL de soro foi analisada para determinar 
o conteúdo de glicose e o valor encontrado foi de 26,7 µg. calcule a 
concentração de glicose em: a) ppm e b) mg/dL. 
Unidade Abreviação m/m m/v v/v 
Partes por milhão 
(1ppm = 10-4%) 
ppm mg/kg 
µg/g 
mg/L 
µg/mL 
µL/L 
nL/mL 
Partes por bilhão 
(1 ppb = 10-7%) 
ppb µg/kg 
ng/g 
ng/L 
ng/mL 
nL/L 
pL/mL 
Porcentagem em 
miligramas 
mg % mg/100 g mg/100 
mL 
--- 
A Tabela 2 apresenta as unidades mais comuns para expressar 
concentrações traços. 
 
Tabela 2. Unidades de concentração 
 
µL = 10-6 L; nL = 10-9 L; pL = picolitro = 10-12 L; ng =- nanograma = 10-6 g 
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS ANALÍTICOS 
 
 Clássicos ou instrumentais. 
 
Métodos Clássicos: 
-A maioria das análises => separação dos componentes de 
interesse (analitos) de uma amostra por precipitação, 
extração ou destilação. 
 
- Para análises qualitativas: os componentes separados eram 
tratados com determinados reagentes => cores, pontos de 
ebulição ou de fusão, solubilidades em uma série de 
solventes, odores característicos, atividade óptica ou índice 
de refração. 
 
- Para análises quantitativas: a quantidade do analito 
determinada por medidas titulométricas ou gravimétricas. 
 
Medida titulométrica =medir o volume ou massa de um 
reagente padrão necessário para reagir completamente com 
o analito. 
 
Medida gravimétrica = massa do analito ou de algum 
composto produzido a partir do analito é determinado. 
Métodos Instrumentais: 
 
- Propriedades físicas dos analitos – condutividade, potencial 
de eletrodo, emissão ou absorção da luz, razão massa/carga 
e fluorescência – análise quantitativa de analitos orgânicos e 
inorgânicos. 
PROPRIEDADES EXTENSIVAS 
1- Massa 
2- Volume (de um líquido ou de um gás) 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
1- Peso específico (ou densidade) 
2- Tensão superficial 
3- Viscosidade 
4- Velocidade do som 
PROPRIEDADES ENVOLVENDO INTERAÇÃO COM A 
ENERGIA RADIANTE 
1- Absorção da radiação 
2- Dispersão da radiação 
3- Efeito Raman 
4- Emissão de radiação 
5- Índice de refração e dispersão refração 
6- Rotação do plano da luz polarizada e dispersão rotatória 
7- Dicroísmo circular 
8- Fluorescência e fosforescência 
9- Fenômenos de difração 
10- Ressonância magnética do núcleo e do elétron 
 
PROPRIEDADES ELÉTRICAS 
1- Potenciais de meia-cela 
2- Características de corrente-voltagem 
3- Condutividade elétrica 
4- Constante dielétrica 
5-Susceptibilidade magnética 
 
PROPRIEDADES TÉRMICAS 
1- Temperatura de transição 
2- Calores de reação 
3- Condutividade térmica (de um gás) 
 
PROPRIEDADES NUCLEARES 
1- Radiatividade 
2- Massa isotópica 
MÉTODOS DE SEPARAÇÃO ANTERIORES À ANÁLISE 
1- Precipitação 
2- Eletrodeposição 
3- Formação de complexos 
4- Destilação 
5- Extração por solventes ou sublação 
6- Cromatografia de partição 
7- Cromatografia de adsorção 
8- Troca iônica 
9- Eletroforese 
10- Diálise 
SELEÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO 
 
1- Que exatidão é necessária? 
2- Qual é a quantidade de amostra disponível? 
3- Qual é o intervalo de concentração do analito? 
4- Que componentes da amostra causarão interferência? 
5- Quais são as propriedades físicas e químicas da matriz da 
amostra? 
6- Quantas amostras serão analisadas? 
Seleção do 
método 
Obtenção da 
amostra 
Processamento 
da amostra 
Seleção do 
método 
A amostra é 
solúvel? 
Não 
Sim 
Propriedade 
mensurável? 
Realização da 
dissolução química 
Não 
Mudança da forma 
química 
Eliminação das 
interferências 
Sim 
Cálculo dos 
resultados 
Estimativa da 
confiabilidade 
dos dados 
Medida da 
propriedade X 
TRATAMENTO DOS DADOS ANALÍTICOS 
Os resultados de uma análise química ou no desenvolvimento 
de um novo método analítico implicam em se obter uma série de 
dados experimentais. 
 
É impossível obtê-los sem que estes estejam totalmente livres 
de erros ou incertezas ► análise estatística: para entender e 
estimar a significância dos dados experimentais, e o que eles 
representam na análise. 
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS 
Definido como o número de dígitos necessários para expressar 
uma medida experimental com um mínimo de precisão. 
O dígito zero pode ser significativo, se fizer parte da 
medida, ou pode ser usado simplesmente para localizar o 
ponto decimal. Por exemplo, a medida experimental 92,067 
milimetros = cinco algarismos significativos; e 0,092067 metros 
= cinco algarismos significativos. 
 
LEMBRETE: Os zeros à esquerda não são considerados 
algarismos significativos, exemplo: 0,000123 contém apenas 
três algarismos significativos. 
Quantos algarismos significativos contém os seguintes 
números: 
a) 0,216 
b) 90,7 
c) 800,0 
d) 0,0670 
Operações com algarismos significativos 
• Adição e subtração 
Vamos supor que você queira fazer a seguinte adição: 
250,657 + 0,0648 + 53,6 = 304,3 
 
 
Regras de arredondamento: 
-último dígito > 5, o número é arredondado ao próximo dígito mais 
alto; 
- quando o primeiro algarismo abandonado é < 5, o último 
algarismo permanece invariável. 
9,47 = 9,5 
9,43 = 9,4 
- Se o último dígito é 5, deve ser arredondado como segue: 
6,65 = 6,6 
6,75 = 6,8 
6,55 = 6,6 
Voltando ao nosso exemplo de cima; teremos as seguinte 
aproximações: 
250,657  250,6 
0,0648  0,1 
Adicionando os números aproximados, teremos: 
250,6 + 0,1 + 53,6 = 304,3 cm 
• Multiplicação e divisão 
 
6,78 x 3,5 = 23,73 
 
A seguinte regra é adotada: 
Verificar qual o fator que apresenta o menor número de 
algarismos significativos e apresentar no resultado apenas a 
quantidade de algarismo igual a deste fator, observando as regras de 
arredondamento. 
6,78 x 3,5 = 23,7 
Para a divisão o procedimento é análogo. 
Observação: As regras para operar com algarismos significativos 
não são rígidas. Poderia ser mantido perfeitamente um algarismo a 
mais no produto. Os dois resultados são aceitáveis: 
6,78 x 3,5 = 23,73 ou 6,78 x 3,5 = 23,7. 
Valor médio - Desvio médio 
Quando você realiza uma medida e vai estimar o valor situado 
entre as duas menores divisões do seu aparelho de medida, você 
pode obter diferentes valores para uma mesma medida. 
Como exemplo, vamos medir o espaço (S) percorrido pelo PUCK 
utilizando uma régua milimetrada (a menor divisão é 1 mm). 
 
O valor de S ficou situado entre 5,80 e 5,90. Vamos supor 
que mentalmente você tenha dividido esse intervalo em 10 
partes iguais e fez cinco medidas obtendo os valores de S 
apresentados na tabela 1. 
N SN (cm) (S) (cm) 
1 5,82 0,01 
2 5,83 0,00 
3 5,85 0,02 
4 5,81 0,02 
5 5,86 0,03 
N=5 SN = 29,17 N= 0,08 
De acordo com o postulado de Gauss: 
"O valor mais provável que uma série de medidas de igual 
confiança nos permite atribuir a uma grandeza é a média 
aritmética dos valores individuais da série". 
Valor médio de S = (5,82 + 5,83 + 5,85 + 5,81 + 5,86) / 5 = 5,83 cm. 
 
O erro absoluto ou desvio absoluto (EA) de uma medida é 
calculado como sendo a diferença entre valor experimental ou 
medido e o valor adotado que no caso é o valor médio. 
 
E
A = | valor adotado - valor experimental | 
 
: 
Erro ou desvio relativo é a razão entre o desvio absoluto e o valor 
verdadeiro. 
 Er = desvio absoluto / valor verdadeiro. 
Medida & erro 
 
• Toda medida está sujeita à erro: erro instrumental, erro 
na aplicação do teste, variabilidade do que está sendo 
medido (por exemplo, desempenho do sujeito). 
 
• Para determinar corretamente um valor de uma grandeza 
é necessário então não só conhecer o resultado da 
medição mas também o erro associado. 
Tipos de erro 
• ERRO DE MEDIÇÃO: Resultado de uma medição menos o valor 
verdadeiro do mensurando. 
 
• ERRO ALEATÓRlO: Resultado de uma medição menos a média que 
resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurando 
efetuadas sob condições de repetitividade. 
 
• ERRO SISTEMÁTICO: Média que resultaria de um infinito número de 
medições do mesmo mensurando, efetuadas sob condições de 
repetitividade, menos o valor verdadeiro do mensurando. 
Em geral em teoria de erros assume-se que: 
1. O valor verdadeiro é independente do valor de erro; 
2. A média dos valores de erro é zero (descontados os erros 
sistemáticos); 
3. Os valores de erro de diferentes resultados de medição são 
independentes. 
Como reportar o valor de uma medida 
 
• Algarismos significativos: todos os algarismos do valor de 
uma medida dos quais se tem certeza mais o primeiro 
algarismo de incerto da medida. 
 
• Em geral, quantidade de algarismos significativos indica a 
precisão de uma medida. 
– Por exemplo, é errado reportar a massa de uma pessoa 
determinada por uma balança analógica (de ponteiro, com 
resolução de 1 kg) como sendo 70,215 kg. O correto seria 
70,2 kg (são 3 algarismos significativos e 2 é o algarismo 
de incerteza pois esse valor é estimado já que não havia 
uma escala com essa resolução). 
– A medida e o erro da medida poderia ser reportado 
como: 70,2±0,5 kg. 
Como reportar o valor de uma medida II 
 
• Suponha que foram feitas medidas da massa de vários indivíduos e 
pretende-se reportar o valor central e a dispersão dessas medidas. 
Para tanto, é usual reportar média e desviopadrão. Por exemplo, se as 
medidas foram 60,1; 65,0; 73,7; 68,5 kg, a média e desvio padrão são: 
m = 66.8250 kg e dp = 5.7337 kg ou 66.8250±5.7337 kg. 
 
• Esta forma de reportar média e dispersão de uma medida está 
errada. Não faz sentido reportar tantos algarismos significativos 
considerando o erro da medida. Uma regra geral é reportar a medida 
até a primeira casa decimal que já tem erro (desvio padrão nesse 
caso): 67±6 kg (com arredondamento). 
 
• É aceitável reportar até a segunda casa decimal de erro e também 
seria correto: 66.8± 5.7 kg. 
Repetitividade (de resultados de medição) 
 
Grau de concordância entre os resultados de medições sucessivas 
de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condições 
de medição. 
 
Observações: 
1. Estas condições são denominadas condições de repetitividade. 
2. Condições de repetitividade incluem: 
• mesmo procedimento de medição; 
• mesmo observador; 
• mesmo instrumento de medição, utilizado nas mesmas condições; 
• mesmo local; 
• repetição em curto período de tempo. 
3. Repetitividade pode ser expressa, quantitativamente, em função 
das características da dispersão dos resultados. 
Reprodutibilidade 
(de resultados de medição) 
Grau de concordância entre os resultados das medições de um 
mesmo mensurando efetuadas sob condições variadas de medição. 
 
Observações: 
1. Para que uma expressão da reprodutibilidade seja válida, é 
necessário que sejam especificadas as condições alteradas. 
2. As condições alteradas podem incluir: 
• Princípio, método e instrumento de medição; 
• observador; 
• padrão de referência; 
• condições de utilização; 
• local e tempo; 
 
3. Reprodutibilidade pode ser expressa, quantitativamente, em 
função das características da dispersão dos resultados. 
Exatidão e Precisão 
 
• EXATIDÃO (ACURÁCIA) DE MEDIÇÃO: Grau de 
concordância entre o resultado de uma medição e um valor 
verdadeiro do mensurando. Exatidão é um conceito 
qualitativo. 
 
• PRECISÃO DE MEDIÇÃO: Grau de concordância entre 
resultados de medição obtidos sob as mesmas condições 
(repetitividade). Precisão é um conceito qualitativo. 
Qual a diferença entre Precisão e Exatidão? 
Estimativas de fidedignidade/confiabilidade 
 
• TESTE/RETESTE: aplicação do mesmo teste mais de uma vez 
nos mesmos sujeitos e comparar os resultados. 
 
• CONSISTÊNCIA INTERNA: aplicação de subgrupos do teste que 
medem o mesmo conceito. 
Por exemplo, aplicar dois grupos de questões que avaliam o 
mesmo conceito e comparar os resultados. 
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