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16/05/2023 1 Algarismos Significativos Tratamento de Dados QUI 01-039 - Química Analítica Quantitativa e Instrumental-A INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÂNICA SETOR DE QUÍMICA ANALÍTICA Controle de qualidade, legislação, agências reguladoras… Química Analítica Composição e estrutura da matéria Qualitativa O quê??? Quantitativa Quanto??? O que é a Química Analítica?? 16/05/2023 2 Termos importantes • Espécie química presente na amostra que se deseja identificar (qualitativa) ou determinar (quantitativa). Analito • Parte representativa retirada de um todo sobre o qual se deseja conhecer a composição química. Amostra • Conjunto de substâncias que compõe a amostra, além do analito Matriz Exemplo: Uma amostra de sangue é analisada para a d eterminação do teor de glicose. Química Analítica Caracterização química da matéria Qualitativa O quê??? Quantitativa Quanto??? Métodos Clássicos x Instrumentais Química Analítica 16/05/2023 3 Métodos Analíticos Métodos Clássicos: medidas de volume ou massa, empregando vidraria e balança analítica (métodos gravimétricos e volumétricos). Métodos Instrumentais: medidas de propriedades físicas dos analitos (métodos eletroanalíticos e espectroscópicos) com auxílio de instrumentos. Etapas de uma análise química quantitativa Escolha do método Obtenção da amostra Processamento da amostra Medidas/ Determinação Cálculos Resultados 16/05/2023 4 Importância de um resultado analítico Milhões de resultados analíticos são obtidos em milhares de laboratórios no mundo todos os dias. • Análises clínicas • Alimentos • Água • Combustíveis • Medicamentos • Polímeros • Fertilizantes, etc Importância de um Resultado Analítico Praticamente qualquer aspecto da sociedade está baseada, d e alguma forma, em resultados analíticos. Responsabilidade do analista saber interpretar, avaliar, ter responsabilidade sobre os dados gerados e garantia da confiabilidade dos resultados 16/05/2023 5 Qualidade e Confiabilidade dos Dados Gerados F. J. Krug., F. R. P. Rocha, Métodos de Preparo de Amostras para Análise Elementar, Editora SBQ, 2017. “A confiabilidade de um resultado depende mais de quem o produz do que como é obtido” Não existem maus métodos, mas apenas maus analistas que não atentam para suas próprias limitações” ✔Algarismos significativos: saber como expressar os resultados e fazer operações matemáticas informando o resultado com número correto de algarismos significativos ✔ Identificar resultados anômalos: teste Q ✔Avaliar a confiabilidade de um resultado frente à um valor conhecido: teste de comparação de médias, cálculo do intervalo de confiança Resultados analíticos • Resultados de seis réplicas de determinação de Fe em amostras de solução padrão de 20,00 ppm de Fe (III). ✔Resultados variam: análises sempre envolvem erros e incertezas ✔Objetivo: minimizá-los e estimar suas grandezas! Valor verdadeiro Qual desses valores está correto??? 19,4 19,5 19,6 19,8 20,1 20,3 16/05/2023 6 • Média e Mediana: Valor verdadeiro Termos importantes • Exatidão • Termos importantes Ea = 19,8 – 20,0 = |0,2| Erel = 0,2/20,0 x 100 = 1,0% 16/05/2023 7 • Termos importantes s = 0,4 CV = 2,0% Precisão e Exatidão Alta Exatidão Baixa Precisão Baixa Exatidão Baixa Precisão Alta Exatidão Alta Precisão Baixa Exatidão Alta Precisão Exatidão: mais difícil de ser determinada pois, geralmente, não conhecemos o valor verdadeiro (INCÓGNITA) 16/05/2023 8 Tipos de Erros em Análises Químicas • Têm valor definido e causa identificável. Podem ser evitados! • Provocam um viés em um conjunto de resultados de réplicas: se deslocam da mesma forma Erros sistemáticos (determinados) • Pequenas variações que ocorrem em medidas sucessivas - analista experiente e cuidadoso • Resultados de réplicas flutuam em torno da média Erros aleatórios (indeterminados) Fontes de erros aleatórios Exemplo: Calibração de uma pipeta • Julgamentos visuais • Variações no tempo de escoamento e ângulo da pipeta • Flutuações na temperatura • Vibrações e correntes de ar (variações na balança) ✔ São diversas ✔ Muito pequenas ✔ Difíceis de serem detectadas ✔ Geralmente esses erros tendem a cancelar uns aos ou tros, afetando muito pouco o valor médio 16/05/2023 9 Fontes de Erros Sistemáticos • Erros instrumentais: causados pelo comportamento não ideal de um instrumento, por calibrações falhas ou pelo uso de condições inadequadas = Calibração • Erros pessoais: resultam da falta de cuidado, falta de atenção ou limitações pessoais do analista = Treinamento • Erros de métodos: surgem do comportamento químico ou físico não ideal de sistemas analíticos = Análise das amostras por outro método, determinação do branco e utilização de materiais de referência certificad os ERROS GROSSEIROS 16/05/2023 10 TESTE Q • São todos os dígitos conhecidos como certos mais o primeiro dígito incerto. • Indicativo da incerteza associada a uma medida medida = 30,2? mL algarismo incerto ou duvidoso - lido por estimativa!!!! 20 Algarismos Significativos 16/05/2023 11 Regra I: O algarismo zero só é significativo se estiver à direita de um outro algarismo significativo diferente de zero. Exemplos: • 0,00035 • 0,000350 • 1800,00 21 Algarismos Significativos Regra II: Quando se faz uma conversão de unidades, o número de algarismos significativos permanece o mesmo. Exemplo: 2,3 m ≠ 2300 mm 2,3 m = 2,3 x 10 3 mm = 0,0023 km 2 algarismos significativos 2 algarismos 4 algarismos 22 Algarismos Significativos 16/05/2023 12 Soma e diferença: resultado deve ter o mesmo número de casas decimais que o valor com menor número de casas decimais. Exemplo: 23 Algarismos Significativos em Cálculos • 24 Algarismos Significativos em Cálculos 16/05/2023 13 Expressão do resultado final Exemplo: Qual é a densidade de um mineral que apresenta uma massa 4,635 0 (±0,0002) g e um volume de 1,13 (±0,05) mL? a) Quantos algarismos significativos devem ser usados para expressar a densidade? b) Qual a incerteza da densidade calculada? Propagação de Erros - Incerteza 26 16/05/2023 14 Propagação de erros • Adição e subtração: opera-se com os desvios padrão absolutos. • Exemplo: 1,76 (± 0,03) sa + 1,89 (± 0,02) sb - 0,59 (± 0,02) sc 3,06 (± sy) Resposta: 3,06 ± 0,04 27 • Multiplicação e divisão : obtido a partir dos desvios padrão relativos dos números que compõe o resultado calculado. • Exemplo: y Resultado: 0,010 ± 0,001 28 Propagação de erros 16/05/2023 15 • Estimativa do intervalo dentro do qual espera-se encontrar a média da população (valor verdadeiro), com uma certa probabilidade. 29 Intervalo de Confiança VALORES DE T 30 Intervalo de Confiança 16/05/2023 16 https://glo.bo/3lpYlVK Estudo Dirigido Referências ▪ VOGEL, Análise Química Quantitativa, 6ª Edição, LTC Editora, Rio de Janeiro-RJ, 2002. ▪ Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J., e Crouch, S.R., Fundamentos de Química Analítica, 8a ed, Ed Thomson, São Paulo, 2005. 16/05/2023 17 Material elaborado para a disciplina QUI 01-039 - Química Analítica Quantitativa e Instrumental