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DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA IQA 234 QUÍMICA ANALÍTICA FARMACÊUTICA EXPERIMENTAL II Profa. Maria Lucia Couto Correa Pinto Profa. Roseli Martins de Souza Edição: Érica Andrade Carvalho Mendez Leonardo Peçanha Ozorio Renata Jorge da Silva Vinícius Tadeu K. Montalvão Março 2019 1 REGULAMENTOS E CRITÉRIOS DO CURSO ➢ Não será permitida a entrada do aluno no laboratório após quinze minutos do início da aula; ➢ A falta à aula prática implicará em nota 0 (zero) nas atividades desenvolvidas no dia, sendo esta nota contabilizada no cálculo da média dos relatórios; não há reposição de aula; ➢ É obrigatório o uso do material de segurança laboratorial, tal como jaleco (ou guarda-pó), calçado fechado, calça comprida jeans e óculos de segurança (ver Item 2); ➢ É expressamente proibido beber, comer, fumar e usar lentes de contato nas dependências do laboratório; ➢ O relatório relativo à aula prática deverá ser entregue, impreterivelmente, na aula subsequente à aula de realização da prática; atrasos implicarão em nota 0 (zero); ➢ Os relatórios não serão devolvidos, sendo assim, seria de boa prática que o aluno guardasse uma fotocópia do mesmo, e as notas serão divulgadas no final do curso; ➢ Será aplicado um teste nos primeiros quinze minutos de todas as aulas sobre o assunto do dia, cuja nota será somada à média dos relatórios; ➢ O aluno receberá a chave de um armário contendo material de laboratório para seu uso, devendo conferir na relação deste material, se o mesmo se encontra completo. Após conferir, o aluno deverá assinar um TERMO DE RESPONSABILIDADE que o compromete, ao final de cada aula, a devolver o material intacto juntamente com a chave do armário. O aluno, também, é responsável, durante o horário da aula, pelo material de uso comum no laboratório, tal como: pesa-filtros, cadinhos, buretas, balões volumétricos, etc. ➢ Qualquer quebra de material deverá ser imediatamente informada ao professor (a) da disciplina e descartado em local apropriado. MODELO DE RELATÓRIO Capa: - Nome e código da disciplina, título da prática e data da realização, nome do aluno, nome do professor. Objetivo – Resumo dos principais aspectos abordados na experiência. Procedimento – Descrição das etapas principais realizadas durante a prática. Dados – Todas as informações dadas pelo professor, obtidas da literatura, dos rótulos e etc. Resultados e Discussão – Esta é a parte principal do relatório, onde serão mostrados todos os resultados obtidos, que podem ser numéricos ou não. Deverá ser feita uma análise dos resultados obtidos, com as observações e comentários pertinentes, incluindo todo o tratamento estatístico. Conclusão – Fazer uma avaliação global do experimento realizado, apresentando os fatos extraídos do experimento, comentando-se sobre as adaptações, apontando-se possíveis explicações e fontes de erro experimental. Referências Bibliográficas - Citação de tudo o que foi utilizado como fonte de consulta para elaboração do relatório (notas de aula, livros, sites, artigos...). Seguir as normas da ABNT. 2 O critério de avaliação do curso segue a seguinte equação: (2PP + 2MTP + MR) MF = 5 5 onde: MF = Média Final. PP = Prova Prática - composta de uma prova experimental onde é avaliado o desempenho no laboratório. MTP = Média de Teoria da Prática - média de duas (02) provas de teoria da prática, para as quais, não há segunda chamada. MR = Média dos Relatórios - média aritmética das notas dos relatórios (80%) e dos testes (20%). 3 SEGURANÇA LABORATORIAL O trabalho em um laboratório envolve necessariamente um grau de risco, pois alguns acidentes podem acontecer. A adoção rigorosa de normas laboratoriais é imprescindível. As normas apresentadas a seguir corroboram na prevenção e/ou minimização de acidentes: 1. Conheça o seu laboratório. Saiba a localização dos equipamentos de segurança disponíveis, como por exemplo, cobertor antifogo, lava-olhos, chuveiro de emergência, extintores de incêndio, entre outros. Aprenda a utilizar adequadamente cada equipamento e não hesite em usar caso necessário. Caso não possa manipulá-lo de maneira correta, acione de pronto a brigada de incêndio do Centro de Tecnologia (CT-UFRJ) (Telefone: 2562-7777); 2. Use os óculos de segurança. O risco potencial de danos sérios e possivelmente permanentes torna obrigatório o uso de proteção para os olhos, o tempo todo, por estudantes, professores e visitantes. As lentes de contato nunca devem ser usadas no laboratório porque os vapores podem reagir com elas, tendo um efeito danoso para os olhos; 3. A maior parte dos produtos químicos usados em laboratórios é tóxica; alguns são muito tóxicos e outros, tais como soluções de ácidos e bases concentradas, são altamente corrosivos. Evite o contato com a pele. Caso ocorra, lave imediatamente a área afetada com grande quantidade de água corrente, exceto quando for o ácido sulfúrico, cuja a utilização da água provocará queimadura, neste caso, utilizar solução de carbonato para neutralização. Se uma solução corrosiva for derramada sobre a roupa, remova o traje imediatamente; 4. Ao fazer a diluição de um ácido, adicione o mesmo sobre a água e nunca o contrário; 5. Dentro do laboratório devem-se ter atitudes responsáveis e prudentes. Não misture material de laboratório com seus pertences pessoais. 6. Não leve as mãos à boca ou aos olhos quando estiver manuseando produtos químicos. Lave cuidadosamente as mãos com bastante água e sabão antes de sair do laboratório; 7. Nunca trabalhe sozinho no laboratório; certifique-se de que haja sempre alguém à vista; 8. Nunca leve comida ou bebida para o laboratório. Nunca utilize vidraria de laboratório como utensílio doméstico. Não fume dentro do laboratório; 9. Use calçado fechado. Prenda o cabelo apropriadamente. Utilize o jaleco (guarda pó) e calça jeans; 10. Procure sempre ter informações sobre a experiência, as propriedades físicas e a toxicidade dos reagentes a serem utilizados. Antes de utilizar qualquer reagente, leia seu rótulo, verificando os riscos existentes. 11. Seja extremamente cuidadoso ao tocar objetos que tenham sido aquecidos. Vidro quente é indistinguível do frio; 12. Nunca deixar frascos de reagentes abertos e evitar contaminá-los. Usar a capela de exaustão sempre que manusear soluções concentradas, houver necessidade de aquecer inflamáveis e quando os vapores tóxicos ou gases nocivos possam ser envolvidos. A capela só oferecerá máxima proteção se for utilizada de forma adequada, portanto: Nunca inicie um trabalho sem que o sistema de exaustão esteja ligado e seu piso e janelas estejam limpos; Deixe na capela só o material necessário para o desenvolvimento da análise a ser realizada, ela não deve ser um local de estocagem de produtos químicos; Durante os trabalhos, mantenha a janela com a abertura mínima possível. 13. Seja cauteloso ao realizar testes para determinar odores; use a mão para puxar os vapores em direção ao nariz; 14. Havendo qualquer sintoma de intoxicação, interrompa imediatamente o trabalho e informe ao professor; 15. Rotule imediatamente qualquer reagente ou solução preparados e amostras coletadas; 4 16. Descarte as soluções e produtos químicos como orientado. 17. Notifique imediatamente o professor em caso de quebra de vidraria, derramamento de qualquer reagente, acidentes, ferimentos, dentre outros problemas. Manuseio de vidrarias As vidrarias de laboratório são em geral compostas de vidro borosilicato, que é uma mistura sintética de óxidos semelhantes ao vidro comum, com a adição de 12% de óxido de Boro (B2O3). Esta composição faz com que este vidro tenha uma boa resistência química, mecânica e térmica, e que tolere variações bruscas de temperatura. Em quase todasas atividades desenvolvidas dentro de um laboratório químico, envolve sempre a utilização de uma vidraria, de forma que é comum termos acidentes no manuseio da mesma. Para prevenir acidentes temos que tomar os seguintes cuidados: • Nunca utilizar material de vidro que esteja trincado, ou que apresentar alguma irregularidade. • Devem-se sempre usar luvas de Grafatex ou de Kevlar ou pinças quando for manusear vidrarias que estejam quentes. • Devem-se colocar os frascos quentes sempre sobre uma placa refratária, nunca deixar diretamente na bancada de mármore, pois como a mesma é mais fria pode-se ter um choque térmico, o que poderá provocar a quebra do vidro. • Aquecer líquidos em chapas de aquecimento elétrico ou em banho Maria. As chapas elétricas requerem um cuidado maior para que a temperatura recomendada não seja ultrapassada. • As operações de evaporação devem ser feitas em capelas e com acompanhamento constante. Riscos Chamamos de risco, todo perigo ou possibilidade de perigo, onde existe a probabilidade de termos uma perda ou de causar um dano. O risco é avaliado com base na probabilidade de exposição e consequência detectada pela exposição. A identificação do risco é uma das atividades primordiais a ser feita antes de iniciar uma atividade. A partir desta identificação é que podemos avaliar a extensão do mesmo, e estudar a melhor maneira de prevenir e controlar o mesmo. Os riscos são identificados pela natureza do agente causador (químico, físico, biológico, etc.), sua característica física (gás, líquido, vapor, etc.), pela forma com que pode entrar em contato com a pessoa(inalação, pele, ingestão, etc.) e pelo efeito que a exposição do mesmo pode causar ( lesões físicas, envenenamento, asfixia, irritação, etc.) a) Riscos Químicos – são os oriundos do contato com produtos químicos irritantes, venenosos, cancerígenos, tóxicos, etc. b) Riscos Físicos - são os riscos onde a natureza do agente é uma propriedade física: ruído, radiação, temperatura, vibração, frio, umidade, etc. c) Riscos Biológicos – são os riscos onde o agente causador é um microorganismo: vírus, bactéria, parasita, fungos, etc. d) Riscos Ergométricos – são os decorrentes de posicionamentos incorretos durante a execução de atividades. e) Riscos de Acidentes – são os decorrentes de condições inseguras ou de um ato inseguro praticado durante a execução das atividades. Assim, a primeira atividade a ser desenvolvida é conhecer as propriedades dos produtos químicos a serem utilizados. Isto pode ser feito através das informações contidas na própria embalagem do reagente, no 5 catálogo de fornecedores, na literatura ou pela Ficha e Informação de Segurança de Produto Químico (FISPQ) contida no laboratório. O diagrama de Hommel é uma outra simbologia muito aplicada em vários países, porém, sem obrigatoriedade. Diferentemente das placas de identificação, o diagrama de Hommel não informa qual é a substância química, mas, indica todos os riscos envolvendo o produto químico em questão. Os riscos apresentados no diagrama de Hommel são os seguintes (Figura 1): Figura 1 – Diagrama de Hommel www.placarsinalizacao.com.br 6 RECOMENDAÇÕES INICIAIS Este curso tem como principal objetivo permitir o aprendizado de técnicas quantitativas fundamentais. Apresenta, portanto, características acentuadamente experimentais que exigirão do aluno dedicação, interesse, cuidado, atenção e uma atividade cuidadosamente programada no laboratório. O aluno deve estudar previamente cada experimento antes de iniciar sua execução, a fim de que todas as etapas do procedimento sejam assimiladas e compreendidas. Esta conduta não apenas facilita o aprendizado mas, também, a utilização mais racional do tempo destinado às aulas práticas. Imediatamente após a execução de cada experimento, o aluno deverá registrar, no caderno de aula, tudo o que observou durante a mesma, a fim de facilitar a realização dos cálculos e interpretação dos resultados. Após cada período de aula prática, os locais de trabalho deverão ser limpos e guardados em seus armários, cujas as chaves devem ser devolvidas juntamente com o termo de responsabilidade assinado, e os materiais e reagentes de uso comum deixados em seus devidos lugares. LIMPEZA DA VIDRARIA Todo o material de vidro a ser utilizado em análise quantitativa deve estar rigorosamente limpo, e, para isso, deve ser lavado, primeiramente, com água da torneira e detergente, enxaguado várias vezes com água corrente, e em seguida, com água destilada. LEITURA DE VIDRARIAS DE LABORATÓRIO Algumas vidrarias de laboratório apresentam precisão analítica, ou seja, o valor medido pelas mesmas é utilizado nos cálculos levando ao resultado desejado. As vidrarias mais comuns são a bureta, pipeta volumétrica e balão volumétrico. Neste processo de leitura, existe um desvio criado pelo olho humano em função do ângulo em que se faz a leitura. Este desvio é conhecido como erro de Paralaxe. Para eliminar este erro devemos realizar a leitura de modo que os olhos estejam na mesma linha que a marca. Além disso, os líquidos quando em frascos de diâmetro pequeno, normalmente formam uma curvatura que é denominada de menisco. No uso de uma vidraria de precisão analítica, devemos ter o cuidado de deixar a parte inferior da curvatura tangenciando o traço de referência, conforme a Figura 2. 7 Figura 2 – Visualização correta do menisco https://www.ebah.com.br/content/ABAAAhONEAC/aula-1-introducao-as-tecnicas-laboratorio-medidas-volumes VIDRARIAS DE PRECISÃO ANALÍTICA Uma medida de volume pode ser obtida de maneira confiável (altas precisão e exatidão) por meio de dispositivos especialmente projetados para medições analíticas, tais como, balões volumétricos, pipetas volumétricas, buretas, entre outros. O equipamento volumétrico é marcado pelo fabricante para indicar não apenas a sua forma de calibração, mas também a temperatura na qual a calibração se aplica restritamente: TD para dispensar (to deliver); como exemplo, temos a pipeta volumétrica e a bureta, que são normalmente calibradas para dispensar; e TC para conter (to contain); como exemplo, temos o balão volumétrico que é calibrado para conter um certo volume. A composição do vidro influencia na qualidade da vidraria. Tipos de materiais de vidro incluem os de Classe A e Classe B. O recipiente Classe A é fabricado com vidros Pyrex, borossilicato ou Kimax para menores tolerâncias (Tabelas 1, 2 e 3). As tolerâncias das vidrarias pertencentes à Classe B (econômica) são aproximadamente duas vezes superiores às de Classe A. 8 Balão volumétrico Figura 3 - Balão volumétrico (N. Baccan, J.C. de Andrade, O.E.S. Godinho, J.S.Barone 1979) Tabela 1. Tolerância de frascos Tabela 2 – Tolerância de Pipetas – Classe A volumétricos – Classe A Capacidade (mL) Tolerância (mL) 5 ±0,02 10 ±0,02 25 ±0,03 50 ±0,05 100 ±0,08 250 ±0,12 500 ±0,20 1000 ±0,30 Vidraria utilizada no preparo e diluição de soluções com volumes precisos (Figura 3). Uma linha gravada na sua parte superior alongada indica o volume final a ser medido. Seu procedimento de uso é simples e consiste em verificar a integridade do mesmo e se a tampa encaixa adequadamente ao mesmo, em seguida, lavá-lo e adicionar uma pequena quantidade do solvente que será utilizado na diluição, e, então, adicionar a amostra quantitativamente, seguindo com a adição do solvente até a linha indicativa do volume final; tendo sempre o cuidado de adicionar gota a gota, quando estiver nas proximidades da linha final, para evitar ultrapassar a mesma e afetar a medição exata do volume desejado. Quando a base do menisco do solvente estiver exatamente sobrea linha, o frasco deverá ser fechado e a solução homogeneizada através de repetidos movimentos de inversão (pelo menos sete vezes). Capacidade (mL) Tolerância (mL) 0,5 ±0,006 1 ±0,006 2 ±0,006 5 ±0,01 10 ±0,02 20 ±0,03 25 ±0,03 50 ±0,05 9 Pipeta volumétrica: Figura 4 – Pipeta volumétrica (N. Baccan, J.C. de Andrade, O.E.S. Godinho, J.S.Barone 1979) Buretas Figura 5 – Bureta Tabela 3. Tolerâncias de buretas Classe A. Capacidade, mL Tolerâncias, mL 5 ±0,01 10 ±0,02 25 ±0,03 50 ±0,05 100 ±0,20 Vidraria destinada exclusivamente à medição de volumes de líquidos com precisão, medindo apenas um volume fixo na linha gravada em sua parte superior. As pipetas volumétricas (Figura 4) podem apresentar um só traço superior (pipeta volumétrica de tempo) ou dois traços - um superior e outro inferior (pipeta volumétrica de sopro). Para aspirar o líquido para a pipeta usa-se um dispositivo de sucção, sendo os mais comuns, pró-pipete e pipetador de 3 vias, este, também conhecido como Pera (Figura 6). A forma correta de manusear a pipeta está demonstrada na Figura 8: Com escala rigorosa e torneira de precisão, a bureta é utilizada para titulação de soluções e para escoar volumes variáveis (Figura 5). A precisão alcançável com uma bureta é substancialmente maior que com uma pipeta graduada. Procedimento de uso: com a torneira fechada, rinse adicioando cerca de 5 mL do titulante ou do titulado (titulação inversa) e girando a mesma na horizontal para molhar todo o seu interior. Posicione a bureta na vertical e deixe o líquido escoar pela ponta da bureta. Em seguida, encha a bureta acima da marca zero. Libere a ponta de bolhas de ar girando rapidamente a torneira e permitindo que pequenas quantidades de líquido sejam escoadas. Finalmente, seque a ponta da bureta e baixe o nível do líquido até a marca zero, aferindo assim, a bureta para a titulação (Figura 5) 10 Vidrarias comuns Bequer Bastão de vidro Erlenmeyer Kitasato Funil simples Pipeta graduada Proveta Pesa-filtro Material de porcelana Material metálico Pinça Tela de amianto Suporte universal Suporte para bureta Almofariz (gral) e pistilo Cadinho 11 Materiais diversos Balança analítica Pissete Pipeta Pasteur Dessecador MANUSEIO DAS VIDRARIAS PARA TITULAÇÃO Manuseio da bureta: A – Manuseio da bureta durante a titulação B – Técnica da meia gota Figura 6 – Manuseio da bureta e erlenmeyer durante a titulação (N. Baccan, J.C. de Andrade, O.E.S. Godinho, J.S.Barone.” Química Analítica Quantitativa Elementar” Universidade Estadual de Campinas, 1979) Titulação: certifique-se de que a ponta da bureta esteja dentro do frasco de titulação. Abra a torneira da bureta e goteje o titulante com vazão constante e moderada, agitando sempre o erlenmeyer (contendo o titulado) para garantir reação completa (Figura 6A). Diminua a vazão à medida que a titulação avança; adicione o titulante gota a gota nas proximidades do ponto final (incrementos menores que uma gota podem ser adicionados permitindo-se a formação de uma gota na ponta da bureta e então tocando a ponta na parede do frasco (Figura 6B). Essa gota parcial é combinada com a totalidade do líquido por lavagem da parede com água destilada ou simples agitação). Quando parecer que apenas mais algumas gotas são necessárias para atingir o ponto final, enxágue as paredes do recipiente. Atingido o ponto final, deixe o titulante drenar da parede interna da bureta (pelo menos 15 segundos). Então, anote o volume final o mais próximo de 0,01 mL. Manuseio do pipetador de 3 vias (pera) 12 Figura 7 – Manuseio da pera Manuseio da pipeta: Figura 8 – Manuseio correto de pipetas (C.T. Kenner, “Analytical Determinations and Separations: A Textbook in Quantitative Analysis” The MacMilan Co., 1971 p. 328. 13 BALANÇA ANALÍTICA Com o advento das balanças analíticas eletrônicas, muitos procedimentos que anteriormente eram considerados extremamente necessários, simplesmente se tornaram dispensáveis. A pesagem de um objeto passou a ser muito rápida e prática. No entanto, alguns cuidados devem ser tomados, ainda que numa balança eletrônica. Uma das formas de pesagem que se tornou obsoleta foi à pesagem por substituição. Este tipo de pesagem só tem sentido em balanças de dois pratos, onde o objeto a ser pesado é colocado em um dos pratos, enquanto que pesos devidamente aferidos são adicionados ao outro prato, até que se observe um perfeito equilíbrio entre os dois pratos. Os modelos mais simples de balanças eletrônicas, onde se via apenas um prato ao invés dos dois pratos tradicionais das balanças mais antigas, associa os sistemas conhecidos como balança de mola e o Princípio ou Balança de Roberval. A balança de mola baseia–se na relação linear entre a flexão da mola e a carga colocada sobre ela. Já o Princípio de Roberval permite o uso de dois pratos, onde cada um deles é colocado em um dos braços de um “T”, um à direita e outro à esquerda. Em um deles é colocado o que se quer pesar e no outro, pesos aferidos, neste caso apenas os pratos são deslocados sobre uma barra contendo sulcos que permitam alterar as distancias em relação ao centro do “T”, até que o equilíbrio seja estabelecido. Entretanto, este sistema é diferente do sistema pendular. As balanças eletrônicas que combinam estes dois sistemas se comportam da seguinte maneira: a flexão da mola provoca a rotação de um disco codificado que ativa detectores fotoelétricos, por meio de ondas luminosas. Cada código do disco corresponde a um valor de peso. Além da pesagem por substituição, as outras duas formas de pesagem são: • Pesagem por adição • Pesagem por diferença A pesagem por adição é a mais comum. Deve-se pesar um recipiente adequado a pesagens de sais ou amostras em geral, tal como um pesa filtro ou “barquinha”. Em uma pesagem analítica, não se deve manipular quaisquer recipientes para pesagens com as mãos nuas, umas vez que elas podem depositar camada de gordura sobre eles, afetando a medição. Faz-se uso sistematicamente de luvas ou tiras de papel em branco, para que a tinta não marque o recipiente. Na maioria das vezes o recipiente deve ser marcado, para não ser confundido com os de outras amostras ou de outros usuários, de tal forma que esse tipo de marcação deve ser feito SEMPRE antes da pesagem. Deve-se notar que, muitas das vezes, certos tipos de canetas para marcação em vidro são desaconselháveis, visto que, se a amostra for submetida a aquecimento com temperaturas elevadas, a tinta poderá se decompor e sumir. O ideal é que se marque o frasco com lápis, na parte indicada para marcação, que normalmente é rugosa e opaca. O grafite suporta altas temperaturas sem que haja decomposição. Após a pesagem e anotação da massa do recipiente, tara- se então a balança e pesa-se o sal, adicionando-o delicadamente ao recipiente, para evitar que seja derramado sobre o prato da balança, ao invés de sobre ele mesmo. A pesagem por diferença é muito utilizada quando se precisa pesar substâncias perigosas, tóxicas, venenosas ou contaminadas. Todos estes tipos de substâncias, não devem ser manipulados numa sala de balanças comum e, por isso, o procedimento adequado é a pesagem por diferença. Quase sempre, nesse caso, se faz uso de pesa filtros, porterem tampas de vidro esmerilhado, com boa vedação. Em uma capela laboratorial, transfere-se uma alíquota da substância para o pesa filtro, sem que o mesmo tenha sido pesado previamente. A quantidade de substância é calculada em termos aproximados, de forma visual. O pesa filtro contendo a substância é então pesado, em balança analítica. Sua massa é devidamente anotada. 14 Retorna-se à capela laboratorial retira-se uma determinada porção, fecha-se hermeticamente o pesa filtro e o pesa, agora contendo menos substância. A diferença entre as massas obtidas na primeira pesagem e na segunda, equivale a massa retirada. A maior dificuldade nestes casos é obter uma massa específica, por exemplo, se o objetivo é pesar exatamente 1,000g. ✓ Peso Constante Um conceito muito importante ao se pesar uma substância é o de se levar um objeto, um sal ou a própria amostra a peso constante. Levar algo a peso constante significa que o mesmo perdeu toda a massa referente a substâncias volatilizáveis a altas temperaturas, até que sua massa não mais varie. Para se garantir que um objeto, como por exemplo, um pesa filtro, atingiu o chamado peso constante, deve-se proceder da seguinte maneira: • Pesa-se o pesa filtro devidamente limpo e seco, sem em momento algum tocá-lo com as mãos nuas. Anota-se sua massa. • Coloca-se o mesmo em uma estufa à temperatura de 110 °C, por uma hora, sempre sem tocá-lo com as mãos nuas. • Retira-se o pesa filtro e coloca-o em um dessecador, contendo substância dessecadora (por exemplo sílica–gel). Deixa-o esfriar durante um determinado tempo específico e fixo. • Faz-se nova pesagem, sempre usando a mesma balança analítica, e ainda sem tocá-lo com as mãos nuas. Anota-se a nova massa obtida. • Este procedimento deve ser repetido até que haja uma variação máxima de 0,0002 g para cima ou para baixo, entre as massas pesadas. A partir daí considera-se que o objeto ou sal ou amostra, atingiu o chamado peso constante. Convém lembrar que a sala de balanças é um local onde todo o cuidado é pouco. Nela não se deve falar, transitar, abrir e fechar a porta frequentemente, por produzir variações que afetam a pesagens. A mesa ou bancada onde a balança se encontra apoiada, não deve sofrer trancos ou mesmo apoiar objetos pesados, pois acarretariam variações nas pesagens. Deve-se até mesmo evitar fazer anotações apoiando-se sobre a bancada. A temperatura adequada ao bom funcionamento da sala de balanças é de aproximadamente 20 °C. As balanças devem estar protegidas do sol, para não apresentarem variações em virtude das variações de temperatura. A balança deve ser mantida SEMPRE LIMPA, o que pode ser feito com um pincel macio. Se eventualmente alguma substância líquida ou sólida cair sobre o prato da balança, deve-se removê-lo e limpá-lo cuidadosamente. As portas da balança, normalmente são três, uma a direita, uma a esquerda e uma superior, quando não se estiver adicionando sal ou objetos em seu interior, devem ser mantidas fechadas. Além disso, deve-se sempre verificar se a balança está no nível e calibrada. Os usuários devem sempre estar usando guarda-pós, portarem lápis ou caneta e um bloco para anotações, bem como tiras de papéis brancos ou mesmo luvas descartáveis para auxiliar à manipulação dos objetos. Lembrando que diversos tipos de luvas descartáveis não suportam temperaturas um pouco mais elevadas, portanto, cuidado ao manipular objetos quentes. Referencias Bibliográficas Consultadas • Ohlweiller, Otto Alcides; Química Analítica Quantitativa; 3ª Ed.; Rio de Janeiro; Livro Técnico e Científico, 1982 • Christian, Gary D.; Analitycal Chemistry; 1ª Ed.; New York; John Wiley and Sons; 1985 15 • Weisbrot, Irwin M.; Statistics for Clinical Laboratory; 1ª Ed.; Philadelphia; J.B. Lippincott Company; 1985 • Skoog, Douglas A., [ et al]; Fundamentos de Química Analítica; Trad. Marco Tadeu Grassi; 8ª Ed.; São Paulo Cengage Learning; 2008 • Ferreira, Sérgio Luis; Tratamento de Dados Analíticos; CETTA (Centro de Treinamento Técnico e Assessoria Ltda.); 2000 • Skoog, Douglas A., [et al.]; Princípios de Análise Instrumental ; Trad. Ignez Caracelli, [et al.]; 5ª Ed.; São Paulo; Bookman, Editora Oficial da Sociedade Brasileira de Química; 2002 • Harris, Daniel C.; Análise Química Quantitativa; 8ª Ed.; LTC; 2010. • Oliveira, E. C., Comparação das diferentes técnicas para a exclusão de “outliers”, ENQUALAB 2008 – Congresso da Qualidade em Metrologia, São Paul, Brasil, 2008. ANÁLISE DOS DADOS EXPERIMENTAIS Ao realizar algum tipo de análise quantitativa, um analisador sempre se depara com dados referentes a uma medida de uma propriedade/característica de interesse. O primeiro passo a ser dado quando se dispõe de uma série de dados é avaliar o número de algarismos significativos destes dados. Os algarismos significativos são aqueles que têm importância na exatidão de um número; através destes, pode-se até avaliar qual o possível método utilizado nas determinações. Por exemplo: ao se perguntar a hora a uma pessoa que está passando na rua, se a resposta for 14:37 (quatorze horas e trinta e sete minutos), pode-se deduzir imediatamente que a pessoa portava um relógio digital, porque se o relógio fosse analógico a resposta muito provavelmente seria: “ passa um pouco das 14:35” ou “mais ou menos 14:35”; a probabilidade de se esbarrar com uma pessoa muito detalhista que fosse dizer 14:37, seria mínima. Há inclusive relógios que nem marcam os minutos e outros nem marcam as horas, nestes casos, a “imprecisão“ é enorme. Isso leva à necessidade de definir qual seria a diferença entre precisão e exatidão e a relação do erro com essa medição? Copiando o exemplo dos autores Pimentel, C. e Spratley R. D, Editora Edgar Blücher Ltda/USP, “ Química um Tratamento Moderno”, volume I, imaginemos que três pessoas participaram de um jogo de tiro ao alvo, no qual um competidor X atirou contra o alvo e acertou nos locais marcados com um X; um segundo competidor, ●, também atirou e atingiu o alvo nos locais marcados com ●; finalmente, um terceiro competidor, ◄, acertou o alvo nos locais marcados com ◄. 16 Sabendo que o objetivo do jogo era acertar o meio do alvo, vê-se que o competidor X, não obteve nem precisão, nem exatidão nos seus tiros. Não só ele não acertou ao centro do alvo, como seus tiros ficaram completamente espalhados. No caso do competidor ●, este teve alta precisão, mas não exatidão, uma vez que sempre atinge o alvo quase no mesmo ponto, com desvios mínimos, mas ainda não consegue atingir o centro do alvo. Casos assim mostram que muito provavelmente o competidor está cometendo um tipo de erro sistemático, que nem ele mesmo se deu conta, mas que uma vez corrigido obterá êxito no objetivo. Já o competidor ◄, foi preciso e exato, uma vez que todas as investidas atingiram o alvo em pontos muito próximos entre eles e estes pontos estão muito próximos do ponto especificado como centro do alvo, demonstrando que o competidor tem alta precisão e exatidão. Com isso, pode-se definir a exatidão como a proximidade com que uma medida tem em relação ao seu valor de alvo (o valor real), enquanto que a precisão está relacionada à proximidade com que diferentes medidas desse valor têm entre si, logo, podemos chegar á definição da Exatidão e Precisão. Exatidão = concordância entre o valor obtido e o valor verdadeiro = fidelidade Precisão = reprodutibilidade = concordância entre si de uma série de medidas da mesma qualidade. A exatidão e a precisão são afetadas por erros na medição, que podem ser de diferentes fontes. Os erros podem ser divididos, principalmente, em dois grupos: os sistemáticos (determinados) e os aleatórios (indeterminados). Os erros sistemáticos ocorrem devido às causas definidas, que se repetem sistematicamente e ocasionam resultados persistentes mais altos ou mais baixosdo que o valor verdadeiro. Quantitativamente falando, os erros determinados podem ser de método, operacionais ou mesmo instrumentais. Destes, o único que exige alguma explicação mais ampla é o erro operacional. Esses erros podem aparecer devido a dificuldades técnicas, inexperiência, falta de cuidado ou pressa, podendo ser bastante graves e afetar consideravelmente os resultados. Dentro do exemplo do tiro ao alvo, um erro sistemático poderia ser descrito pelo fato de o competidor ● não levar em consideração a presença de vento no local, ao qual poderia deslocar o trajeto do tiro. Logo, apesar de ter uma boa precisão entre cada um de seus tiros, sua noção de alvo foi afetada por um fator pontual, que agia sistematicamente em cada um de seus tiros. Já os erros aleatórios se apresentam como valores indefinidos, flutuando inteiramente ao acaso na repetição das medidas. São difíceis de serem detectados e corrigidos, justamente por serem aleatórios. Entretanto, a distribuição dos desvios apresentado ao se repetir uma medida segue, usualmente, distribuições normais que podem ser tratadas através de conceitos estatísticos, levando a conclusões referentes à precisão de uma medida. Dentro da Química Analítica, os erros sistemáticos podem ser bastante comuns e devem ser identificados, uma vez que afetam diretamente a exatidão de uma medição. Exemplos desses erros podem vir de amostragens mal feitas, lavagens de precipitados incompletas ou excessivas, incompleto resfriamento de cadinhos, calcinações de precipitados em temperatura inadequada, calibrações mal feitas e etc. A falta de exatidão está relacionada ao erro da medição, quando em relação ao valor real de medição (ou de referência). Esses erros podem ser representados de maneira absoluta ou relativa, definidos através das equações 1 e 2: abs exp realE x x= − Equação 1 exp real rel real x x E x − = Equação 2 17 O erro relativo também é usualmente apresentado como o erro percentual relativo, onde o seu valor é multiplicado por 100. O erro de uma medida também pode ser visto como uma estimativa da incerteza na sua leitura, e é muitas vezes relacionável à precisão de um método. Quanto menor for o erro entre diferentes medidas, ou seja, em comparação a seu valor médio, maior a precisão da medição. Por exemplo, a leitura do pH de uma solução feita usando uma tira universal de pH mostra um valor de 4, mas a leitura em um eletrodo de pH pode indicar que a mesma solução tem um valor de 4,45. Isso porque tira de pH usualmente é lida em intervalos de escala de 1, o que limita a sua sensibilidade. Logo, a incerteza na sua leitura está nessa escala. Já o eletrodo de pH, um método eletroanalítico, tem um erro de análise muito menor, tendo usualmente uma incerteza associada à sua medição de ± 0,05. Logo, quando se usa a tira tem-se uma incerteza na leitura de pH com 1 algarismo, enquanto que a incerteza na leitura do pH usando o eletrodo só aparece quando se lê 3 algarismos. Esse número de algarismos é definido como os algarismos significativos de uma medição, na qual os algarismos são lidos até que se tenha uma incerteza na medição. Por exemplo, em uma balança analítica, pode-se determinar a massa de uma substância com uma precisão de até o décimo de miligrama, ou seja, haverá uma incerteza na quarta casa decimal do grama. Uma massa lida na balança de 2,1748 g apresenta cinco (5) algarismos significativos. Destes, quatro são confiáveis e o quinto é incerto. Diz-se que a precisão da medida é de 0,1 mg, obrigando o resultado a ser expresso com 4 casas decimais. É importante notar que o número de casas decimais não tem relação com o número de algarismos significativos. Além disso, há uma distinção no papel do algarismo zero como algarismo significativo. Segundo as regras, zeros situados à ESQUERDA do PRIMEIRO número que expressa a medida, não são considerados significativos. Com isso, observe que se for medida uma massa de 0,0430 g, este possui 3 algarismos significativos. Outros exemplos: 0,1350 → 4 algarismos significativos 0,001350 → 4 algarismos significativos 1,001350 → 7 algarismos significativos O conceito de algarismo significativo é extremamente importante para dentro da química analítica, pois ele expressa justamente a precisão de um método, e quão confiável é o valor de um dado. Escrever 0,135 é diferente de escrever 0,1350, pois isto mostra que há uma maior precisão no segundo valor. Além disso, muitas vezes os dados que se tem provindos de um método se encontram em unidades diferentes da que se necessita, ou o valor final deve ser calculado por um conjunto de dados com diferentes precisões. Em todas as ocasiões, deve-se respeitar o MENOR número de algarismos significativos de um dado utilizado no cálculo. Exemplos: ✓ Conversão de unidades: 2,3 m 23 dm 23 x 101 cm 23 x 102 mm Deve-se observar que o número de algarismos significativos foi mantido em 2. Alterando a unidade para centímetros, NÃO se pode escrever que 2,3 m = 230 cm, porque a precisão da medida seria alterada. Deve-se observar que a notação científica, na forma exponencial, serve para que se possa manter a precisão do número que expressa a medida e fazer a devida conversão à unidade de interesse. ✓ Soma: 18 10,40 cm3 + 20,3 cm3 + 33,278 cm3 = 63,978 cm3 ➔ 64,0 cm3 Neste caso, o valor com menor número de algarismos significativos é o de 20,3 cm3. Desta forma, o valor do cálculo deve ser apresentado também com 3 algarismos significativos. Para transformar 63,978 em 64,0 deve-se usar o princípio de arredondamento, que será discutido a seguir. ✓ Subtração: 2,0586 g - 1,8723 g = 0,1863 g Neste caso, tem-se uma subtração em que ambos os valores apresentam 5 algarismos significativos. Entretanto, o valor final do cálculo apresenta apenas 4 algarismos significativos. Apesar de ser instintivo manter o número de algarismos, isso NÃO deve ser feito, uma vez que isso implicaria aumentar a precisão inicial dos valores. Incluir um algarismo após o número três em 0,1863 indicaria que a precisão da medida está além da quinta casa decimal, o que não é verdade. ✓ Multiplicação e Divisão: 10,1 cm X 2,5 cm = 25,25 cm2 ➔ 25 cm2 1,356 g / 0,250 L = 5,424 g L-1 ➔ 5,42 g L-1 Da mesma forma, deve-se encontrar o menor número de algarismos significativos e deve-se segui-lo para a representação do resultado final do cálculo. Nos dois casos, mais uma vez, o valor precisou ser reajustado, para um arredondamento final. O arredondamento deve ser realizado seguindo certas regras, que serão definidas a seguir. Arredondamento de um Número 1) Deve-se observar o algarismo seguinte àquele que complementa a quantidade de algarismos significativos desejados. 2) Se o algarismo que indica o arredondamento for: a) menor que 5, deve-se manter o algarismo anterior b) maior que 5, deve-se somar 1 unidade ao algarismo anterior. c) igual a 5, verifica-se o algarismo que o antecede, se for um algarismo par, mantem-se o número. Se for ímpar, soma-se uma unidade a este algarismo. Exemplo: Seja o valor que se quer arredondar: 9,8157 g ✓ 2 algarismos significativos: 9,8│157 = 9,8 g Como o número após o último algarismo significativo é menor que 5, então este deve ser mantido. ✓ 3 algarismos significativos: 9,81│57 = 9,82 g Como o número após o último algarismo significativo é igual a 5, deve-se então verificar se este é par ou impar. Como o último algarismo é ímpar (1), este deve ser arredondado para cima. 19 ✓ 4 algarismos significativos: 9,815│7 = 9,816 g Como o número após o último algarismo significativo é maior que 5, então este deve ser arredondado para cima. Tratamento Estatístico Uma vez tendo sido discutido o que é uma medição, deve-se entender como podemos extrair resultados relevantes sobre dadosexperimentais. Como dito, toda medida está sujeita a erros, sejam eles sistemáticos ou aleatórios. Caso haja um erro sistemático na análise, os dados gerados não devem ser utilizados, uma vez que eles são tendenciosos, ou seja, seguem uma tendência positiva ou negativa no seu valor. Uma vez que se garante que uma análise está livre desse tipo de erros, pode-se então avaliar os dados gerados através da estatística. Todo o erro associado a essa medição segue uma aleatoriedade, de tal forma que se ela for feita um elevado número de vezes, os valores medidos seguirão uma distribuição, tal qual na Figura 9 abaixo. Figura 9 – Distribuição Normal de erro Como cada medida tem um erro aleatório associado a ela, não é possível que se meça diretamente o seu valor real (µ). Entretanto, pode-se imaginar que a medida será lida com maior frequência perto deste valor. Com isso, pode-se estimar o valor real através do valor médio das medidas ( x ). A média, por si só, apenas estima esse valor, podendo haver uma probabilidade de o valor real não ser exatamente esse valor. A distribuição apresenta um desvio nas medidas, que representa uma faixa em que pode estar o valor real. Essa dispersão nas medidas é representada pelo desvio padrão, que está relacionada à faixa provável onde se encontra o valor real, também chamada de intervalo de confiança. Vejamos a seguir a relação matemática entre essas variáveis do sistema, assim como sua relação entre si. ✓ Média 20 A média ou média aritmética como é frequentemente chamada, é determinada pelo somatório dos dados obtidos, divididos pelo número de medidas efetuadas. 1 N i i x x N == Equação 3 ✓ Desvio Padrão (s) ou Variância (s2) O desvio padrão (s), é o mais usado dos índices de dispersão de dados. Desvio padrão e variância (s2), são praticamente equivalentes. A desvantagem da variância é não ser uma função linear da variável, porém o desvio padrão, que é a sua raiz quadrada, tem as mesmas dimensões da variável. 2 2 1 ( ) 1 N i i x x s N = − = − Equação 4 ✓ Desvio Padrão Relativo (V) Desvio padrão relativo, é determinado pelo desvio padrão expresso em porcentagem da média. 100 s V x = Equação 5 ✓ Intervalo de Confiança (IC) Student verificou a possibilidade de fazer previsões estatísticas baseadas em amostras finitas extraídas de populações desconhecidas. Em suma, definiu-se um número constante t, dependente do grau de liberdade do sistema e do nível de confiança que se quer ter na determinação do IC. O grau de liberdade refere-se ao número equivalente a 1N − , onde N é o número de observações em uma série finita. O fator t é usado no tratamento estatístico de séries com relativamente poucas observações. Para se estabelecer o intervalo de confiança, consideram-se os valores experimentais obtidos de forma independente e aleatória de uma população com distribuição normal, que quase sempre se apresenta como uma curva Gaussiana. Este intervalo é estabelecido estatisticamente do desvio padrão, do valor de t e do número de amostras utilizado para o cálculo da média. s IC t N = Equação 6 21 x IC = Equação 7 OBS: a tabela contendo o valor de t se encontra no Anexo 1 desta apostila Exemplo: Foram obtidos os seguintes dados experimentais: 31,56 31,58 31,52 31,54 Calculando-se as figuras estatísticas dos dados, tem-se: 31,56 31,58 31,52 31,54 4 x + + + = 31,55x = 2 2 2 2 2 (31,56 31,55) (31,58 31,55) (31,52 31,55) (31,54 31,55) 4 1 s − + − + − + − = − 2 46,667 10s −= 4 26,667 10 2,582 10 0,03s − −= = = Obs.: Deve-se observar que NÃO se apresenta o desvio padrão com mais de um algarismo significativo, exceto quando esse tem o valor de 1. Portanto, o correto é apresentar o resultado como 0,03, por representar o somatório de erros. 0,02582 100 0,08% 31,55 V = = Para o um número de graus de liberdade igual a ( )4 1 3− = , tem-se que o valor de t de Student, para nível de confiança de 95%, é 3,182. Logo: 0,02582 3,182 0,04 4 IC = = Logo, pode-se dizer que com uma confiança de 95% de que o valor real de tal medida é 31,55±0,04. 22 ✓ Teste de Grubbs Em situações práticas, é comum que um ou mais dado difira muito do seu conjunto. Neste caso, tal medida é chamada de “outlier” (traduzido do inglês como aberrante, disperso ou discrepante). Dispersos são caracterizados como erros aleatórios, os quais devem ser minimizados ao máximo para que a média não fique distorcida. Esses valores dispersos devem ser investigados para encontrar causas assinaláveis e identificar problemas de medidas. Se ocorrerem com frequência, indica má qualidade do processo de medida, requerendo ações corretivas. Segundo a AOAC (Association of Official Analytical Chemists), rejeição de mais de 2/9 dos dados sem explicação (ex. Falha do método, troca de amostras, erro de transcrição) é considerada excessiva. Em alguns casos, este valor se destaca tanto dos demais que pode ser excluído de maneira intuitiva: porém, quando esta diferença é muito tênue, técnicas estatísticas são utilizadas para decidir se estes valores devem ser ou não rejeitados. Obviamente, os valores finais apresentados para a média e desvio padrão vão depender se estes valores serão ou não excluídos. Dentre os testes mais comuns para exclusão de outlier, podemos destacar o Teste de Grubbs. Esse teste, baseado em hipóteses, é um teste de rejeição de dados e pode detectar um ou mais resultados suspeitos. O teste de Grubbs é primeiramente realizado verificando a existência de um valor disperso (maior e menor valor observado) em cada extremidade do conjunto através da Equação abaixo . O valor de G calculado (Gc) é comparado com um valor crítico, em um nível de significância escolhido, normalmente 95 %. Caso o valor de G calculado para o valor mais discrepante seja maior que o G tabelado (Gcalc > Gtab), então a hipótese de que o valor é outlier é aceita, o eliminando do conjunto. Se nesta primeira análise, um dos dois valores for considerado disperso, ele é rejeitado, retirado do conjunto e novo teste é realizado. i calc x x G s − = Equação 8 Obs.: Os valores de Gtab podem ser encontrados no Anexo 2 desta apostila ✓ Comparação de uma Média com um Valor de Referência Muitas vezes ao se analisar uma medida através de métodos quantitativos, quer-se compará-la a um valor de referência. Isso pode ser necessário, por exemplo, para o controle de que a concentração de um soluto em solução ou de um composto em uma mistura sólida esteja dentro de um nível aceitável. Esse tipo de abordagem é imprescindível em áreas de controle de qualidade, pois diversos produtos devem obedecer normas para sua liberação. Para tal, um teste simples de comparação da média de uma medida realizada através de um método analítico e seu valor de referência é realizado através de um teste de hipótese. Esse teste assume que o valor real de tal medida é igual a um valor de referência ( refx = ). Pela fórmula do intervalo de confiança descrita abaixo, tem-se: ref s x x t N = = Equação 9 O teste se baseia em estimar o valor da constante t na condição de hipótese em que refx = , como descrito acima. Esse tcalc conforme Equação abaixo é comparado ao valor de t tabelado (Anexo 1). 23 ( )ref calc x x N t s − = Equação 10 Caso o valor de tcalc < ttab, então pode-se dizer de que a hipótese nula de que os dois valores são iguais é aceita. Desta forma, pode-se afirmar que estatisticamente, dentro do nível de confiança escolhido, a média é igual ao valor de referência. Caso o contrário seja verdade (tcalc > ttab), então diz-se que a hipótese nula não é aceita,e o valor da média é diferente do valor de referência. 24 GRAVIMETRIA Gravimetria é o método analítico quantitativo clássico, que tem por objetivo isolar um elemento ou composto por precipitação e realizar a pesagem deste elemento ou composto definido em sua forma mais pura e em proporções estequiométricas, que é separado de uma amostra previamente conhecida. A gravimetria quantitativa depende fundamentalmente da formação de um precipitado. Os tipos de precipitados são, cristalinos, amorfos ou coloidais. Os mais problemáticos em termos de filtração, são os coloidais, por conta de suas dimensões. Precipitados coloidais têm dimensões que variam entre 0,1 µm – 1 nm ( µm = 10-3 mm e nm = 10-6 mm), por isso, não conseguem acamar, grande parte fica em suspensão, flutuando no meio reacional, por terem massa muito pequena, além de sofrerem atração de forças coulombianas existentes no referido meio. Esta atração favorece também a íons, que não fazem parte do precipitado, mas que venham a ligar ao precipitado contaminando-o. Por isso, precipitados do tipo coloidal, não devem passar pelo processo de digestão, porque durante a digestão o precipitado fica em contato com a solução mãe por muito tempo e isto faria com que muitos interferentes aderissem ao precipitado, contaminando-o. Já no caso dos precipitados cristalinos ou mesmo dos amorfos (por exemplo, talco), a digestão é necessária, isto é, o cristal para se formar precisa ter um tempo de residência com a solução mãe bem maior, que caracteriza o processo de digestão. Durante este processo um núcleo precisa se formar e ao redor deste núcleo, outras partículas se posicionam para permitirem o crescimento do cristal. Uma série de cuidados devem ser tomados. Cuidados para uma melhor Precipitação: A solubilidade depende do tamanho da partícula. Partículas menores tendem a não suportar os efeitos de superfície, devido aos impactos sofridos pelas partículas do sólido e as partículas do solvente em seus constantes choques inelásticos, correntes por convecção , principalmente quando há aquecimento e movimento Browniano. De acordo com a Teoria de Von Weimarn, para o comportamento de partículas em meios super-sataturados, o tamanho da partícula de um precipitado diminui com o aumento da concentração dos reagentes. Na verdade, há ação de duas velocidades que se contrapõem. Uma é a velocidade de nucleação e a outra é a velocidade de crescimento do cristal. A velocidade de nucleação é a velocidade com que um precipitado, quando cristalino, tem de formar núcleos, para poder crescer assumindo a forma característica do seu sistema de cristalização. Claro que isto exige um certo tempo, as partículas precisam se encontrar para formarem o arranjo cristalino de cada tipo de precipitado. Quanto maior for a velocidade de nucleação, mais núcleos pequenos e imperfeitos se formarão. Os pequenos núcleos não suportam os choques das partículas da solução e terminam por se dissolverem, sem núcleos ou com um número muito pequeno, a formação do cristal ficará bem prejudicada. Para evitar que isto ocorra, deve-se tomar certos cuidados: 1. Evitar a formação de muitos pequenos núcleos, utilizando-se soluções sempre bem diluídas, evitando-se a super-saturação local, sendo adicionada lentamente. 2. Permanecer em repouso, por um intervalo de tempo de horas, se possível mais de um dia (processo de digestão) 3. Agitação suave, mas constante 4. Leve aquecimento Desta forma, haverá formação de poucos núcleos, porém bem formados, capazes de crescerem assumindo suas características. 25 A lavagem do precipitado deve ser feita sempre com soluções onde a solubilidade seja a mais baixa possível, garantindo que uma fração insignificante de precipitado seja perdida por lavagem. Muitas vezes, a água não é a melhor solução de lavagem, principalmente quando os precipitados são coloidais. Os três principais métodos gravimétricos são: gravimetria por precipitação, gravimetria por volatilização e eletrogravimetria. Nessa disciplina, segundo a ementa, estudaremos apenas os dois primeiros métodos gravimétricos. Gravimetria por precipitação: o analito é separado de uma solução de uma amostra como um precipitado e é convertido a uma espécie de composição conhecida que pode ser pesada. Gravimetria por volatilização: o analito é isolado dos outros constituintes da amostra pela conversão a um gás de composição química conhecida. O peso desse gás serve então como uma medida da concentração do analito. FORMAS DA ÁGUA EM SÓLIDOS A água contida nos sólidos pode se apresentar de diferentes formas, podendo estar quimicamente ligada ou apenas como contaminante, proveniente da atmosfera ou até mesmo da solução em que a substância se formou. Em sólidos, a análise do teor de água se complica por depender da umidade relativa do ar, da temperatura atmosférica e do estado de divisão do material. Estes fatores podem alterar significativamente a composição de uma amostra. As formas de água nos sólidos podem ser classificadas, numa primeira fase, como essenciais e não essenciais. ✓ Águas Essenciais As águas essenciais fazem parte da estrutura cristalina ou molecular dos componentes do sólido e como tal se encontram presentes em quantidades estequiométricas, são elas: • água de cristalização • água de constituição Água de cristalização (ou de hidratação), é aquela encontrada em compostos cristalinos em proporções definidas. Apresentam-se de várias formas, podendo ocupar posições específicas na rede cristalina ou podendo formar ligações covalentes com cátions ou ânions. Muitos sais cristalinos formam compostos hidratados contendo uma ou mais moléculas de água por molécula do composto, como é o caso do CaC2O4.H2O (oxalato de cálcio monohidratado) e BaCl2.2H2O (cloreto de bário dihidratado), que são estáveis ao ar em limites de umidade. Água de Constituição é aquela que se forma a partir do hidrogênio ou hidróxidos quimicamente ligados ao composto, quando o mesmo sofre uma decomposição térmica. Esta água faz parte intrínseca da composição química do composto. É a água dos minerais hidratados. As moléculas de água não se apresentam explicitas, mas de maneira implícita, diferentemente da água de cristalização. 26 ✓ Águas não essenciais É aquela cuja presença não é necessária para caracterizar uma espécie química. Ela é retida nos sólidos por forças meramente físicas e não se envolvem na proporção estequiométrica do sólido ou substância. Esse tipo de água é definido por 3 tipos de interação: • água adsorvida • água absorvida • água oclusa Água Adsorvida é aquela que fica aderida à superfície dos sólidos em contato com o ambiente úmido, dependendo da umidade, temperatura e da área da superfície do sólido. Esta adsorção diminui com a pressão parcial da água na atmosfera e com a elevação da temperatura. Uma maneira de eliminá-la é aquecer o sólido por uma ou duas horas a temperaturas ligeiramente superiores a 100 ºC. Água Absorvida ou Sorvida é aquela retida como uma fase condensada nos interstícios ou capilares dos sólidos coloidais. A quantidade de água sorvida é frequentemente muito grande, chegando a alcançar 10 a 20 % do total da massa do sólido. A quantidade sorvida por um sólido coloidal varia enormemente com a pressão parcial da água, e há casos em que levam dias para o equilíbrio ser estabelecido. Normalmente para sua eliminação, deve-se aquecer o sólido por horas a temperaturas superiores a 150 ºC; há casos de substâncias que suportam até acima de 200ºC, sem que sejam eliminadas completamente. Água Oclusa é aquela que se encontra em estado líquido aprisionada nas cavidades microscópicas e irregulares de retículos cristalinos. A água ocupa posições dos íons que compõem o cristal devido a alguma irregularidadeou vacância. Não se apresenta em equilíbrio com a atmosfera e, portanto, não apresenta variações devido à umidade relativa do ar. O aquecimento pode provocar difusão da umidade até a superfície, seguida de evaporação. Para total eliminação, são necessárias, comumente, temperaturas muito altas, bem superiores a 200 ºC para que esta água seja eliminada. Há casos em que este aquecimento provoca a chamada crepitação, que é o despedaçamento repentino dos cristais por pressão de vapor formado pela umidade contida nas cavidades internas. 27 GRAVIMETRIA POR VOLATILIZAÇÃO PRÁTICA 1: DETERMINAÇÃO DE ÁGUA DE HIDRATAÇÃO EM CLORETO DE BÁRIO O cloreto de bário é um sal inorgânico que pode se apresentar com diferentes graus de hidratação em sua estrutura cristalina. Dependendo da pressão parcial de água na atmosfera à qual esse sólido é exposto, diferentes niveis de hidratação podem ser atingidos através da liberação ou absorção de moléculas de água para sua estrutura cristalina. A forma dihidratada do cloreto de bário é a forma mais estável deste composto, onde a pressão parcial da água se encontra entre 6 e 21 mm Hg; esta faixa corresponde à umidade relativa do ar entre 25 e 88%, sendo esta a mais comum encontrada na maioria dos laboratórios. Se o cloreto de bário anidro for deixado nesta atmosfera, haverá absorção de umidade e o equilíbrio se restabelecerá (Figura 10). Figura 10 – Equilíbrio do Cloreto de bário dihidratado O OBJETIVO desta prática é a determinação do número de moléculas de água que compõem, , um sal de cloreto de bário dihidratado, de modo a comprovar que efetivamente trata-se de um tipo de água essencial incluída na forma de água de cristalização ou hidratação. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Deve-se inicialmente eliminar a água de adsorção presente no pesa-filtro a ser utilizado. Verificar se o mesmo está limpo e seco, tomando o cuidado de não tocá-lo com as mãos nuas e sim com uma tira de papel limpo. Deve-se marcá-lo de forma a poder ser identificado posteriormente e colocá-lo na estufa, que deverá estar ajustada no máximo à 110 °C. Nota-se que o pesa-filtro não deve ser colocado fechado na estufa. A sua tampa deve ser colocada transversalmente ao corpo do pesa-filtro, deixando-o semi- aberto. Aquecer por 30 minutos sem abrir a estufa. Por fim, retirá-lo e colocá-lo em dessecador por mais 20 minutos para esfriar. 28 2) Ainda sem tocá-lo com as mãos nuas, levar o pesa-filtro para a sala de balanças, de preferência, no interior do dessecador e pesá-lo, ao décimo de mg. Anotar sua massa cuidadosamente. 3) Pesar por adição cerca de 0,5 g de cloreto de bário, supostamente dihidratado. Anotar a massa cuidadosamente. 4) Levar o pesa-filtro contendo a amostra à estufa, à temperatura de 250°C, durante uma hora. Deve-se novamente evitar a abertura da estufa. 5) Após 1 hora, retirar o pesa filtro cuidadosamente da estufa, usando uma garra metálica. Leve-o ao dessecador e deixe esfriar por 30 minutos. 6) Levar o pesa-filtro à sala de balança ainda no dessecador e pesá-lo na mesma balança analítica à qual a massa foi aferida anteriormente. Anotar a massa cuidadosamente. 7) Calcular a proporção molar de água em relação ao cloreto de bário e comparar sua composição experimental com a teórica. 29 GRAVIMETRIA POR PRECIPITAÇÃO PRÁTICA 02: DETERMINAÇÃO DE SULFATO EM SULFATO FERROSO O objetivo desta prática é ressaltar os conceitos básicos da gravimetria, que é um tipo de metodologia analítica muito precisa e exata. Os procedimentos gravimétricos exigem muita técnica e quase sempre são muito mais demorados que os métodos volumétricos ou os instrumentais. A amostra foi escolhida por conter quase que exclusivamente sulfato ferroso hepta-hidratado, por estar sob a forma líquida aquosa, que dispensa maiores cuidados, como, “abertura de amostra” e ser um produto muito consumidopor grande parte da população, que muitas vezes se alimenta mal. A hemoglobina está para o ser humano e outras espécies assim como a clorofila está para as plantas. A hemoglobina é uma metaloproteína, isto é, que contem metal na composição de sua estrutura. O metal que compõe a molécula da hemoglobina é o íon ferro (II), parte integrante dos glóbulos vermelhos também conhecidos como eritrócitos. Os glóbulos vermelhos são os responsáveis pelo transporte do oxigênio através de todo o sistema circulatório do organismo humano. Por isso, a deficiência de ferro (II), acarreta a chamada anemia, que é gerada quando as pessoas são privadas de alimentação, por perdas crônicas ou ainda interferência na absorção de ferro. Deve ficar claro, que o ferro que compõe a estrutura da hemoglobina é o ferro (II), o ferro(III), não faz parte da estrutura da hemoglobina, daí a necessidade de se ingerir ferro na forma reduzida. A determinação gravimétrica de ferro(II), seria muito complexa para o início deste curso, no entanto, a determinação de sulfato, que se encontra atrelado aos teores de ferro (II), por relações estequiométricas bem definidas, são bem mais simples de serem determinadas, muito precisas e exatas. Assim, nesta prática, será determinado o teor de sulfato e se houver interesse, converter o resultado em teor de sulfato Cuidados para uma melhor Precipitação: A precipitação de sulfato, como sulfato de bário, embora seja uma técnica simples, requer muito cuidado para que a formação do precipitado ocorra de forma adequada, caso contrário, o precipitado torna-se muito fino, acarretando perdas consideráveis durante a filtração. Entretanto, uma vez formado, torna-se muito difícil de se solubilizar, a não ser em condições muito enérgicas de acidez e temperatura. Por conta desta característica é que o sulfato de bário, em suspensão, é muito usado como contraste em práticas radiológicas, para identificar tecidos e processos biológicos do trato intestinal. É administrado via oral ou retal, sob a forma de suspensão, com a finalidade de se obter um contraste em vários segmentos do tubo digestivo. Compostos de bário são extremamente venenosos, mas, o sulfato de bário em meio pouco ácido ou neutro apresenta solubilidade extremamente baixa, praticamente nenhuma, por isso é tão utilizado nos procedimentos radiológicos, ainda que por via oral. Muitas vezes, a água não é a melhor solução de lavagem, principalmente quando os precipitados são coloidais. No caso do sulfato de bário, não há maiores problemas, mas como o produto escolhido como amostra contem muito excipientes difíceis de serem solubilizados com água fria, preferiu-se lavar com água bem quente que não afeta o precipitado de BaSO4, mas solubiliza razoavelmente as impurezas. 30 O precipitado formado apresenta composição química definida, por isso, não precisa de maiores aquecimentos. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Em primeiro lugar deve-se conhecer melhor o produto a ser analisado, há duas modalidades líquidas do produto, uma em concentração mais baixa, disponível no mercado, para que se possa consumir em volumes maiores e outra em concentração mais elevada para que seja consumida em gotas. Far-se-á uso da solução mais concentrada, por dois motivos: a) como a concentração é mais elevada, pode-se usar menores volumes nas determinações sendo mais econômico; b) contém menores concentrações de aromatizantes e corantes e outros excipientes que normalmente acarretam problemas durante a etapa de lavagem. Cálculo da quantidade de amostra a ser tomada. Partindo-se do princípio de que o produto é confiável e que portanto o teor especificado no rótulo é verdadeiro, pode-se determinar a concentração molar do produto em questão. Informações contidas no rótulo: Sulfato Ferroso hepta-hidratado 125mg/mL – gotas – 30 mL – uso adultoe pediátrico – Sabor framboesa 125 mg - em 1 mL ou 125 g em 1 Litro M.M. (FeSO4 . 7 H2O) = 278,02 M.M. (BaSO4) = 233,40 M.M.(SO4=) = 96,062 Pela estequiometria 1 mol de sulfato ferroso hepta –hidratado, equivale a 1 mol de sulfato de bário, que por sua vez equivale a 1 mol de sulfato. Assim : (massa/ Mol ) = número de moles 125g/ 278,02 = 0,4496 moles ou 0,450 moles por litro de solução A concentração da solução será 0,45 M Se desta solução for tomada uma alíquota de 10,00 mL, haverá 4,5 mmoles ou ainda 4,50 x 10-3moles. Para se obter a massa de sulfato de bário a ser gerada, basta multiplicar pela M.M (BaSO4) = 1,050 g Esta será a massa de sulfato de bário teórica a ser obtida, caso se tome uma alíquota de 10,00 mL da solução amostra. O que torna o procedimento viável. Procedimento: 1) Ler atentamente e anotar as informações contidas no rótulo da amostra. 31 2) Em um becker de 250 mL, transferir quantitativamente, 10,00 mL da solução amostra medidos com pipeta volumétrica (Volume da amostra). 3) Adicionar 25 mL de HCl 6M , medidos em proveta. Esta etapa serve para acidificar o meio de forma a se obter um pH próximo de zero, onde a precipitação dos íons ferro(II), torna-se pouco provável. Lembrando que o Kps do Hidróxido de Ferro(II) é 10-15. Com isto, além da não precipitação do ferro(II), quaisquer outros interferentes não deverão precipitar. 4) Avolumar a solução do becker até 150 mL 5) Aquecer a solução até sentir que está ficando difícil tocar o becker com as mãos. 6) Retirar o becker da chapa de aquecimento. Adicionar lentamente 25 mL da solução de BaCl2 5%, medidos em proveta, agitando com bastão, de forma a apenas homogeneizar a solução, sem muito vigor. 7) Cobrir a solução do becker com vidro de relógio. Deixar em repouso até a próxima aula. 8) Colocar o cadinho de Gooch, número 4 ou o adequado para a filtração de precipitados finos, para aquecer em estufa, de forma a eliminar a água de adsorção, eventualmente existente. Lembrar que não se deve tocá-lo com as mãos nuas, sempre com uma tira de papel branco. Lembre-se também de marcá-lo adequadamente par não se confundor com os outros cadinhos,Coloque-o sob aquecimento a 110º C, por 30 minutos. 9) Retirá-lo da estufa, sem tocá-lo com as mãos nuas, sempre com uma tira de papel em branco e o posicione em um dessecador para esfriar. 10) Retomar o becker, sem agitar a solução. Adicionar, mais 5 mL de BaCl2 5%, também medidos com proveta. Agitar suavemente a solução para homogeneizar. 11) Aquecer a solução, até verificar que se torna difícil colocar a mão no becker. 12) Deixar esfriar a solução, até que atinja a temperatura ambiente. 13) Enquanto a solução esfria, deve-se pesar o cadinho de Gooch, devidamente marcado, em balança analítica, com precisão até o décimo de mg. 14) Proceder a filtração quantitativa, a vácuo, fazendo uso do bastão de vidro e mais ao final, quando restar muito pouco precipitado no becker, fazer uso do “policial” para limpar adequadamente a vidraria. 15) Lavar abundantemente o precipitado com água quente. Quanto mais quente estiver a água, mais rápidamente os resíduos do meio contendo excipiente serão eliminados. O precipitado deve se apresentar branco. 16) Levar o cadinho filtrante à estufa à temperatura de 150ºC, por 40 minutos. O cadinho não deverá ser tocado com as mãos nuas. 17) Retirá-lo da estufa, sem tocá-lo com as mãos nuas e inserí-lo no dessecador por 25 minutos. 18) Ainda, sem tocá-lo com as mãos nuas, pesá-lo em balança analítica até o décimo de mg. 19) A diferença entre as massas fornecerá a massa de sulfato de bário, equivalente a 10 mL de amostra. 32 20) Calcular a massa de sulfato presente no sulfato ferroso hepta-hidratado, obtida e comparar com o valor teórico. 33 PRÁTICA 03 – DETERMINAÇÃO GRAVIMÉTRICA DE NÍQUEL PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Pipetar 10,00 mL da solução amostra com pipeta volumétrica e transferir para bequer de 400 mL. Juntar 4 gotas de HCl concentrado até reação ácida e diluir a 100 mL com água destilada. 2. Aquecer a solução a 60 – 80 ºC (uma solução entre 40 e 50 ºC pode ser tocada com as mãos sem proteção, acima disto, torna-se difícil o toque) e adicionar 20 mL de solução alcoólica 1 % de dimetilglioxima (ligeiro excesso). 3. Logo em seguida, juntar NH4OH (1:1) gota a gota, agitando sempre até reação fortemente amoniacal (detectada pelo odor característico) 4. Deixar a solução sobre placa de aquecimento ± 90 ºC, durante 30 minutos, coberto com vidro de relógio. Deve-se evitar que a solução ferva para que não chegue a projetar. Verificar se a precipitação foi completa, adicionando algumas gotas (3 a 4 gotas) de dimetilglioxima e aquecer por mais um minuto. 5. Deixar esfriar a temperatura ambiente durante 30 minutos. 6. Filtrar a solução usando cadinho de vidro sinterizado e auxílio de vácuo, decantando primeiro o líquido tão límpido quanto possível. 7. Ainda conservando o precipitado no interior do bequer, lavar com pequenas porções de água fria, lavando bem as paredes do bequer. As lavagens devem continuar até que as águas de lavagem não apresentem vestígios de Cl-, o que pode ser verificado com auxílio de algumas gotas de AgNO3 em vidro de relógio. 8. Carrear cuidadosamente o precipitado para o cadinho, com auxílio de pequenas porções de água fria, lavando bem o bequer após a transferência do precipitado. 9. Levar o cadinho à estufa (110 a 120 ºC) por 50 minutos 10. Deixar esfriar em dessecador por 20 minutos. 11. Pesar na mesma balança em que foi pesado o cadinho ao ser levado a peso constante. CÁLCULOS PARA RELATÓRIO: 1. Calcular a massa de Ni na amostra a partir da massa de Ni(DMG)2 obtido. 2. Calcular a concentração de Ni na amostra em: a) g L-1 b) % m/m Dados: M.A. Ni = 58,69 MM (Ni(C4H7O2N2)2) = 288,77 FG = Ni = 0,2032 Ni(DMG)2 34 VOLUMETRIA 35 A análise volumétrica (ou volumetria, ou titulometria, ou titrimetria) é a técnica analítica quantitativa baseada no princípio da medida experimental do volume de uma solução, de concentração conhecida, que reage quantitativamente com um volume conhecido da solução que contém a substância cujo a concentração deseja ser determinada. A solução de concentração exatamente conhecida é chamada de solução padrão. A massa/concentração da substância a ser determinada é calculada a partir do volume da solução padrão que foi usado, da equação química e das massas molares relativas das espécies que participam da reação. Na análise volumétrica, o procedimento em que uma solução padrão é adicionada lentamente (de uma bureta) a uma solução de um analito até que a reação entre os dois se complete é denominado titulação. O reagente de concentração conhecida é denominado titulante, e a espécie a ser titulada, titulado; o ponto em que é completada a reação é denominado Ponto de Equivalência (PE) ou ponto final teórico. Experimentalmente, o término da titulação é observado por uma alteração química, física ou físico-química do sistema; em Química Analítica Clássica, essa mudança em geral se dá pela alteração de cor de uma substância adicionada ao meio a ser titulado, denominada indicador. O momento em que se procede essa modificação é denominado Ponto Final (PF) da titulação. Numa titulação ideal, o ponto final coincidirá com o ponto de equivalência. Na prática, por se tratar de um procedimento experimental, normalmente, há uma diferença pequena entre os valores, denominada erro da titulação. O indicador e as condições experimentais devem ser bem escolhidos para minimizar ao máximo este erro. Para que uma reação seja possível de ser aplicada na análisevolumétrica clássica (as únicas que serão abordadas neste curso) é necessário que: • seja uma reação simples, capaz de ser expressa por uma equação química; • a espécie a ser titulada seja capaz de reagir quantitativamente com o reagente titulante em proporções estequiométricas/equivalentes; • a reação seja rápida, ou capaz de ser acelerada pelo uso de um catalisador; • disponha-se de um indicador que, pela alteração visual (cor ou formação de precipitado), possa definir o ponto final da reação. A Análise Volumétrica pode ser realizada baseando-se nos seguintes tipos de reações: 1 - reações de neutralização, 2 - reações de precipitação, 3 - reações de oxidação-redução, 4 - reações de complexação Uma questão importante numa titulação é a escolha do padrão a ser utilizado. Na volumetria, alguns reagentes são adotados em concentrações definidas, como soluções de referência. Estas substâncias são conhecidas como padrão primário. Padrões primários 36 Um padrão primário é uma substância pura ou facilmente purificável, que serve como material de referência em volumetria. A precisão do método é criticamente dependente das propriedades dessa substância. Os seguintes requisitos são importantes para um padrão primário: a. Alta pureza; b. Estabilidade à atmosfera; c. Ausência de água de hidratação para que a composição do sólido não se altere com as variações na umidade; d. Custo baixo; e. Boa solubilidade; f. Massa molar razoavelmente grande para que o erro relativo associado com a pesagem do padrão seja minimizado. g. Permanecer inalterado durante a estocagem. Soluções padrão Solução padrão primário é aquela cuja estabilidade é suficiente para que sua concentração seja determinada uma única vez. São obtidas através da solubilização de substâncias padrão primário. Poucos reagentes apresentam as características de um padrão primário, logo, o procedimento correto é titular a solução reagente utilizando uma solução padrão primário para determinar a sua concentração exata. A este processo dá-se o nome de padronização (processo no qual a solução a qual se deseja determinar a concentração exata é titulada contra um volume conhecido de uma solução padrão primário ou em alguns casos de uma solução padrão secundário previamente analisada). Uma solução que é padronizada contra um padrão primário, geralmente, é chamada de solução padrão secundário, e está sujeita a incertezas maiores que a da solução padrão primário. Indicadores Uma maneira de detectar o ponto final de uma titulação é através do uso de indicadores visuais, que são espécies químicas que geralmente, mudam de cor. No caso da volumetria por neutralização, os indicadores são ácidos ou bases orgânicas (fracos para não influenciar na titulação) onde a forma associada tem uma cor e a dissociada (seu par conjugado) possui outra cor. Como se trata de um ácido ou uma base fraca, estes possuem constante de equilíbrio e o mesmo, é deslocado de acordo com o pH do meio, prevalecendo assim uma de suas formas. HInd ↔ H+ + In- KHInd = [H+] x [Ind-] / [HInd] (Equação 11) Logo: pH= pKa – log [HIn] / [In-] (Equação 12) Para que o olho humano possa perceber a variação de cor do indicador é necessário que a relação entre [HIn] / [In-] seja 10 ou 1/10, onde: - Se a relação for 10 percebe-se a cor da forma associada; 37 - Se for 1/10 percebe-se a cor da forma dissociada. Podemos dizer que: - Para [HIn] / [In-] = 10, então: pH= pKHInd – 1 - Para [Hin] / [In-] = 1/10, então: pH = pKHInd + 1 Sendo assim, pH = pKHInd ± 1. Este intervalo de pH é o que chamamos de faixa de viragem do indicador. Observação: a relação de 10/1 e 1/10 é uma generalização, essa relação varia de indicador para indicador, sendo assim, uma aproximação. No entanto, como na faixa de pH de viragem se estabelece a relação entre as concentrações das espécies químicas em que se pode ver a predominância de uma sobre a outra, e esta proporção entre uma e a outra deve ser semelhante, sendo a relação estabelecida para a predominância de cada espécie uma inverso da outra, ou seja, – log [HIn] / [In-] deve dar valores iguais, sendo um negativo e outro positivo, logo estes valores devem ser equidistantes do pKHInd. A Tabela 4 a seguir apresenta alguns indicadores ácido-base e suas faixa de viragem de pH. Tabela 4: Alguns indicadores ácido-base e suas respectivas cores de acordo com pH Nome usual Intervalo de Transição, pH Mudança de cor Ácido Base Violeta de metila 0,5 – 1,5 Amarelo Azul Azul de timol 1,2 – 2,8 Vermelho Amarelo 8,0 – 9,6 Amarelo Azul Amarelo de metila 2,9 – 4,0 Vermelho Amarelo Alaranjado de metila 3,1– 4,4 Vermelho Amarelo Verde de Bromocresol 3,8 – 5,4 Amarelo Azul Vermelho de metila 4,2 – 6,3 Vermelho Amarelo Vermelho de clorofenol 4,8 – 6,4 Amarelo Vermelho Azul de Bromotimol 6,0 – 7,6 Amarelo Azul Vermelho de fenol 6,4 – 8,0 Amarelo Vermelho Vermelho neutro 6,8 – 8,0 Vermelho Laranja - Amarelado Fenolftaleína 8,0 – 9,6 Incolor Vermelho Timolftaleína 9,3 – 10,5 Incolor Azul Amarelo de Alizarina 10,1 – 12,0 Incolor Violeta PRÁTICAS REFERENTES À VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO 38 O objetivo de uma titulação de uma solução alcalina com uma solução padrão de um ácido é a determinação da quantidade de ácido que é exatamente equivalente, quimicamente, à quantidade de base presente. O resultado é uma solução aquosa do sal correspondente. Se tanto o ácido como a base forem eletrólitos fortes, a solução resultante será neutra e terá pH = 7, desconsiderando o conceito de atividade e admitindo força iônica desprezível. Mas, no caso em que o ácido ou a base é um eletrólito fraco, o sal resultante sofre hidrólise em certa extensão e, consequentemente, no ponto de equivalência, a solução apresentar-se-á ligeiramente alcalina ou ligeiramente ácida. O pH exato da solução pode ser calculado a partir da constante de ionização do ácido fraco ou da base fraca e da concentração da solução. Em qualquer titulação real, o ponto final correto será caracterizado por um valor bem definido da concentração do íon hidrônio na solução, cujo valor depende da natureza do ácido e da base. 39 PRÁTICA 04: PREPARO E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÃO DE HIDRÓXIDO DE SÓDIO (NaOH) APROXIMADAMENTE 0,1mol L-1 Biftalato de potássio (hidrogenoftalato de potássio, KHC8H4O4), é o padrão primário ideal para bases fortes. No comércio é encontrado com uma pureza de 99,95%, enquanto que na National Bureau of Standards essa pureza pode ainda ser maior. É estável a temperaturas de até 135 °C, não é higroscópico, é solúvel em água e tem alta massa molar (204,23 g/mol). É um ácido fraco monoprótico (Ka = 3,91 x 10- 6 ), portanto, o pH do ponto de equivalência, quando titulado com uma base forte, se localiza na região alcalina, conseqüentemente, a solução da base deve estar livre de carbonato. A reação de neutralização de uma base com o Biftalato de potássio é: 1. Preparo de 250 mL de uma solução aproximadamente 0,1 M de NaOH: a. Colocar cerca de 100 mL de água destilada em uma proveta com graduação mínima de 500 mL e adicionar _______ mL de uma solução concentrada (50 % m/v) e límpida de hidróxido de sódio; b. Completar o volume com água destilada até o traço de referência de 250 mL e homogeneizar a solução com o auxílio de um bastão de vidro; c. Guardar a solução preparada em um frasco de polietileno limpo, identificado e previamente rinsado com a mesma. 2. Padronização da solução de NaOH pelo biftalato de potássio: a. Preparar a bureta com a solução de NaOH ~0,1 M; b. Tranferir 5,00 mL da solução de biftalato de potássio para um erlenmeyer com o auxílio de uma pipeta volumétrica; c. Acrescentar ao erlenmeyer 30 mL de água destilada e 2 gotas do indicador fenolftaleína
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