Aula 3 - Fundamentos da análise química (1)

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Química Analítica Experimental
Aula 3 – Fundamento da análise química
Prof. Dr. Fernando C. Moraes
Fevereiro de 2022
Definições
➢ Aplicação de um processo ou uma série de processos para identificar
ou quantificar substâncias, ou componentes de uma solução ou mistura,
ou ainda para determinar estrutura de compostos químicos.
➢ Diariamente utilizamos alguma forma de análise química:
➢ Nem sempre é necessário utilizar procedimentos instrumentais
avançados para executar análises exatas.
➢ Análises simples e rápidas são mais desejadas.
O papel da química analítica
➢A química analítica é
empregada na indústria, na
medicina e em todas as
outras ciências.
➢ A Química Analítica é uma ciência de natureza interdisciplinar que a torna
uma ferramenta vital em laboratórios médicos, industriais, agências
governamentais e laboratórios acadêmicos em todo o mundo.
Tipos de análise
➢ Quando um analista recebe uma amostra completamente desconhecida,
a primeira coisa é estabelecer que substâncias estão presentes.
➢ De forma inversa, que impurezas estão presentes.
➢ Quando queremos qualificar ou identificar uma amostra denominamos
ANÁLISE QUALITATIVA.
➢ Conhecida a amostra, o analista deve determinar quanto de cada
componente está na amostra.
➢ Quando queremos quantificar a concentração (dosagem, teor, etc)
utilizamos a ANÁLISE QUANTITATIVA.
➢ Análise Química Quantitativa utilizando métodos
clássicos de análise – VOLUMETRIAS – baseadas nos 4
equilíbrios (ácido-base, precipitação, complexação e
oxirredução.
Análise quantitativa típica
➢ Uma análise química completa envolve uma série de etapas e
procedimentos.
➢Cada etapa deve ser considerado e conduzido minuciosamente , com a
finalidade de minimizar o máximo de erros e manter a exatidão e
reprodutibilidade da análise.
Etapas Procedimentos
Amostragem Depende do tamanho e da natureza física
da amostra.
Preparação da amostra Redução do tamanho das partículas,
homogeneização, secagem,
determinação do peso e volume da
amostra
Dissolução da amostra Aquecimento, ignição, fusão, uso de
solvente(s), diluição.
Remoção de interferentes Filtração, extração com solventes, troca
iônica, separação cromatográfica.
Medidas na amostra Padronização, calibração, medida da
resposta (visual, ótica, elétrica, tempo,
etc)
Resultados Cálculos dos resultados analíticos e
avaliação estatísticas dos dados.
Apresentação dos resultados Método gráfico, planilhas, números
(algarismos corretos e erros
associados)
Como selecionar um método
1) Natureza da informação procurada (qualitativo ou quantitativo).
2) Quantidade de amostra disponível e a porcentagem de constituintes a
ser determinados.
3) A utilização dos resultados da análise.
a) Análise aproximada: Determina a quantidade de cada elemento em
uma amostra mas não os componentes presentes
b) Análise parcial: Determina alguns constituintes da amostra.
c) Análise de traços: Tipo de análise parcial em que se determinam
constituintes presentes em quantidades muito pequenas.
d) Análise completa: Determina a composição e proporção de cada
componente presente na amostra.
Como selecionar um método
i) Macro: Quantidades igual ou superior a 0,1 g
ii) Semimicro: Quantidades entre 10-2 e 10-1 g.
iii) Micro: Quantidades entre 10-3 e 10-2 g.
iv) Submicro: Quantidades entre 10-3 e 10-4 g.
v) Ultramicro: Quantidades inferiores a 10-4 g.
vi) Traço: Quantidades entre 102 e 104 g g-1 (100 a 1000 ppm).
vii) Traço: Quantidades entre 102 e 104 g g-1 (100 a 1000 ppm).
viii) Microtraço: Quantidades entre 10-1 e 102 pg g-1 (0,1 a 10 ppb).
ix) Nanotraço: Quantidades entre 10-1 e 102 fg g-1 (0,1 a 100 ppt).
i) Macro: Quantidades igual ou superior a 0,1 g
ii) Semimicro: Quantidades entre 10-2 e 10-1 g.
iii) Micro: Quantidades entre 10-3 e 10-2 g.
Como selecionar um método
Volumetria
Termogravimetria
Potenciometria
iii) Micro: Quantidades entre 10-3 e 10-2 g.
iv) Submicro: Quantidades entre 10-3 e 10-4 g.
v) Ultramicro: Quantidades inferiores a 10-4 g.
Como selecionar um método
Espectrofotometria UV-vis
Espectrofotometria emissão por chama
vi) Traço: Quantidades entre 102 e 104 g g-1 (100 a 1000 ppm).
vii) Traço: Quantidades entre 102 e 104 g g-1 (100 a 1000 ppm).
viii) Microtraço: Quantidades entre 10-1 e 102 pg g-1 (0,1 a 10 ppb).
ix) Nanotraço: Quantidades entre 10-1 e 102 fg g-1 (0,1 a 100 ppt).
Como selecionar um método
Cromatografia Espectrômetro de massas
Espectrometria de emissão ótica
Métodos eletroquímicos
Como selecionar um método
1) Tipo de análise requerida: elementar, molecular, rotina ou eventual
2) Problemas causados pela natureza do analito: radioativo, corrosivo, se 
decompõe.
3) Interferência de outros constituintes da amostra.
4) Faixa de concentração a ser analisada.
5) Facilidade de instrumentação e disponibilidade.
6) Tempo de análise.
7) Número de amostras a serem analisadas.
8) Natureza da amostra: métodos destrutivos e não destrutivos.
➢ Definição: Os métodos volumétricos de análise envolve a medida de
volume de uma solução de concentração conhecida, necessária para
reagir completamente com o analito.
Métodos volumétricos de análise
❑ Execução muito mais rápida
❑ O método é fácil de ser instalado, economicamente viável.
❑ Apresentam confiabilidade e podem perfeitamente serem
utilizadas na quantificação da grande maioria de agentes
químicos em diversas situações.
➢ Vantagens da análise volumétrica
➢ Desvantagens da análise volumétrica
❑ Baixa precisão. 
❑ A visualização do ponto final é o inevitável erro de titulação.
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➢ O ponto de equivalência é o resultado ideal que procuramos em uma
titulação. O que realmente medimos é o ponto final, que é indicado
pela mudança súbita em uma propriedade física da solução.
➢ A titulação envolve adicionar uma solução chamada de titulante, por
meio de uma bureta, em um frasco contendo a amostra, chamada de
titulado (analito).
➢ O ponto estequiométrico ou ponto de
equivalência é alcançado quando a
quantidade de titulante adicionado é a
quantidade exata para uma reação
estequiométrica com o analito.
Métodos volumétricos de análise
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(3) A monitorização da absorbância da luz pelas espécies
químicas na reação.
Métodos volumétricos de análise
➢ Os métodos para determinar quando o analito foi consumido incluem:
(1) A detecção de uma súbita mudança na diferença de potencial, na
corrente elétrica, ou condutividade entre um par de eletrodos
(titulações potenciométricas, amperométricas e condutométricas.
(2) A observação da mudança de cor de um indicador.
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Volumetrias
➢Resultados :
❑ Expressão numérica (Algarismos significativos corretos)
❑ Possuem unidades (Grandezas físicas)
❑ Volume x massa (Propagação de erros)
❑ Obtidos a partir de relações estequiométricas.
❑ Validação dos resultados (Testes estatísticos).
➢ Volumetria de complexação
❑ Formação de íons complexos
Y4-(aq) + Ca
2+
(aq) CaY
2-
(aq)
EDTA
➢ Métodos precipitação
❑ Métodos argentimétricos
Ag+(aq) + Cl
-
(aq) AgCl(s)
➢ Volumetria de oxirredução
❑ Equilíbrio redox
Fe2+(aq) + Ce
4+
(aq) Fe
3+
(aq) + Ce
3+
(aq)
➢ Volumetria de neutralização
❑ Equilíbrio ácido-base
H3O
+
(aq) + OH
-
(aq) H2O(l)
Titulação
Solução padrão
Amostra
Solução padrão
➢ É uma solução de concentração exatamente conhecida, que é
indispensável para realizar análises volumétricas. É a solução que será
usada para comparação das concentrações.
Padrão primário Padrão secundário
Composto com alto
grau de pureza que
serve como referência
na titulação.
Composto cuja pureza pode
ser estabelecida por análise
química e que serve como
referência na titulação.
Padronização
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➢ É um reagente puro o suficiente para ser pesado e usado diretamente.
➢ Apresenta um alto grau de pureza que serve como referência na titulação.
➢ A precisão do método é criticamente dependente das propriedades desde
composto.
❑ Quando o reagente titulante ou solução padrão é um padrãoprimário, ele pode ser preparado diretamente, isto é, o reagente
é pesado com a maior precisão possível e dissolvido em água
destilada ou deionizada, sendo a diluição realizada a um volume
definido em balão volumétrico.
Padrão primário
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Requisitos para um padrão primário:
1. Alta pureza (99,9% ou superior)
2. Fácil obtenção, dessecação e conservação.
3. Estabilidade à atmosfera
4. Não deve ser higroscópico.
5. Deve ser bastante solúvel.
6. Baixo custo
7. Massa molar grande para minimizar o erro relativo a pesagem
do padrão
❑ Oxalato de sódio (99,95 %)
❑ Ácido benzóico (99,985)
❑ Biftalato de potássio (99,99 %)
❑ Dicromato de potásssio (99,98 %) 
Padrão primário
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➢ São substâncias que tem sua concentração determinada por análise
química e também são utilizadas como referência em análises
volumétricas.
➢ Quando não há disponível um padrão primário. 
➢ Usa-se uma solução de um reagente (padrão secundário) com
concentração aproximada da desejada para titular uma massa conhecida
de um padrão primário.
❑ Nitrato de prata 
❑ Hidróxido de sódio 
❑ EDTA 
❑ Permanganato de potássio 
Padrão secundário
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➢ Utiliza-se uma solução contendo aproximadamente a concentração
desejada para titular um padrão primário.
➢ A partir do volume de titulante necessário para reagir com o padrão
primário calcula-se a concentração do titulante.
➢ A solução de concentração conhecida de titulante é uma solução-padrão.
2HCl + Na2CO3 → H2CO3 + 2NaCl
(amostra) (padrão primário)
MM= 105,99 g
HCl + NaOH → NaCl + H2O
(padronizado) (amostra)
padrão 2ário
Padronização
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Titulação
Opção 1 – No momento que ocorrer uma
mudança físico-química da solução (COR),
paramos a adição e anotamos o volume de
titulante gasto.
Realização de um cálculo estequiométrico
Determinamos a concentração da 
substância na amostra
Titulação
Opção 2 – Para cada volume adicionado
anotamos o valor que aparece no instrumento.
Construímos uma tabela
Curva de titulação
Determinação do ponto estequiométrico
Determinamos a concentração da substância na amostra
0 1 2 3 4 5
0
2
4
6
8
10
12
p
H
V HCl (mL)
Titulação