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ANANDA FAGUNDES GUARDA
ORGANIZADOR
RAIANE NEVES
QUÍMICA
ANALÍTICA
QUALITATIVA E
QUANTITATIVA
Coordenador(a) de Conteúdo
Gislaine Cardoso de Souza Fiaes
Projeto Gráfico e Capa
Arthur Cantareli Silva
Editoração
Caroline Casarotto Andujar
Nivaldo Vilela de Oliveira Junior
Design Educacional
Kátia Salvato
Revisão Textual
Carolina Guimaraes Branco
Ilustração
Eduardo Aparecido Alves e Bruno
Cesar Pardinho Figueiredo
Fotos
Shutterstock e Envato
Impresso por:
Bibliotecária: Leila Regina do Nascimento - CRB- 9/1722.
Ficha catalográfica elaborada de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).
Núcleo de Educação a Distância. GUARDA, Ananda Fagundes; .
Química Analítica Qualitativa e Quantitativa / Ananda Fagundes
Guarda; organizador: Raiane Neves. - Florianópolis, SC: Arqué, 2024.
184 p.
ISBN papel 978-65-6137-669-3
ISBN digital 978-65-6137-667-9
1. Química 2. Analítica 3. Qualitativa 4.Quantitativa 5. EaD. I. Título.
CDD - 543.0072
EXPEDIENTE
FICHA CATALOGRÁFICA
N964
03506900
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/20897
RECURSOS DE IMERSÃO
Utilizado para temas, assuntos ou con-
ceitos avançados, levando ao aprofun-
damento do que está sendo trabalhado
naquele momento do texto.
APROFUNDANDO
Uma dose extra de
conhecimento é sempre
bem-vinda. Aqui você
terá indicações de filmes
que se conectam com o
tema do conteúdo.
INDICAÇÃO DE FILME
Uma dose extra de
conhecimento é sempre
bem-vinda. Aqui você terá
indicações de livros que
agregarão muito na sua
vida profissional.
INDICAÇÃO DE LIVRO
Utilizado para desmistificar pontos
que possam gerar confusão sobre o
tema. Após o texto trazer a explicação,
essa interlocução pode trazer pontos
adicionais que contribuam para que
o estudante não fique com dúvidas
sobre o tema.
ZOOM NO CONHECIMENTO
Este item corresponde a uma proposta
de reflexão que pode ser apresentada por
meio de uma frase, um trecho breve ou
uma pergunta.
PENSANDO JUNTOS
Utilizado para aprofundar o
conhecimento em conteúdos
relevantes utilizando uma lingua-
gem audiovisual.
EM FOCO
Utilizado para agregar um conteúdo
externo.
EU INDICO
Professores especialistas e con-
vidados, ampliando as discus-
sões sobre os temas por meio de
fantásticos podcasts.
PLAY NO CONHECIMENTO
PRODUTOS AUDIOVISUAIS
Os elementos abaixo possuem recursos
audiovisuais. Recursos de mídia dispo-
níveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem.
4
121U N I D A D E 3
ANÁLISE QUANTITATIVA 122
TÉCNICAS INSTRUMENTAIS 146
TÉCNICAS INSTRUMENTAISE MEDIDAS 164
7U N I D A D E 1
INTRODUÇÃO À QUÍMICA ANALÍTICA 8
EQUILÍBRIO QUÍMICO 32
REAÇÕES QUÍMICAS RELEVANTES 50
67U N I D A D E 2
ANÁLISE QUALITATIVA – IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO DE CÁTIONS 68
ANÁLISE QUALITATIVA – IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO DE ÂNIONS 84
ERROS E TRATAMENTO DE DADOS 106
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SUMÁRIO
UNIDADE 1
MINHAS METAS
INTRODUÇÃO À QUÍMICA ANALÍTICA
Entender a termoquímica analítica e quais conceitos estão associados a ela.
Identificar os métodos analíticos.
Compreender o que é estequiometria e cálculo estequiométrico.
Aplicar cálculos estequiométricos.
Definir o que é solução.
Identificar os tipos de solução.
Caracterizar soluções eletrolíticas e não eletrolíticas.
T E M A D E A P R E N D I Z A G E M 1
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INICIE SUA JORNADA
Em vários momentos de nossa caminhada, nos questionamos por que estamos apren-
dendo determinado conteúdo, e ter um exemplo prático, uma situação real pode nos
motivar. Por isso, vamos imaginar que você esteja vivenciando a seguinte situação:
A história contada anteriormente é apenas um dos milhares de exemplos de aplicação
da química analítica, a qual trabalha com a separação, identificação e determinação de
quantidades relativas dos componentes de uma amostra (SKOOG et al., 2006). Essa
área de conhecimento pode ser aplicada em amostras de sangue para determinar as
concentrações de oxigênio e de dióxido de carbono, quantificar íons cálcio em soro
sanguíneo, análise da qualidade do aço, determinação de íons potássio, cálcio e sódio
em fluidos biológicos, dentre tantas aplicações (SKOOG et al., 2006).
Entendermos os conceitos, métodos e os princípios básicos da química ana-
lítica é de suma importância, visto que sua aplicabilidade é atual e extensa, en-
globando produtos farmacêuticos, alimentos, meio ambiente, petroquímicos,
análises clínicas, dentre outros (HARRIS, 2012).
Uma empresa, a V&R faz uso de cromo (Cr) VI para limpar a ferrugem de suas
máquinas. O Cr é um metal e seu descarte tem destino certo, não sendo correto
despejar rejeitos contendo tal elemento em rios e lagos, contudo, a V&R não está
descartando corretamente seus resíduos químicos e estes estão sendo “jogados”
nos rios e lagos da cidade de Conceição do Monte. Infelizmente, a companhia
tem essa prática há vários anos. A população que vive próxima a esses rios e la-
gos (onde o despejo incorreto de resíduos é feito) está ficando doente. Animais
nascem mortos ou com deficiências, assim como bebês, e você, estudante, é um
desses moradores. Você e sua família vivem nessa área. O que fazer? Uma alter-
nativa é realizar a coleta de amostras dessas águas e realizar uma análise espec-
trofotométrica para identificar a presença de Cr (VI).
O cromo possui dois estados principais de oxidação, Cr (III) e Cr (VI). O Cr (III), em
uma curta faixa de concentração, é essencial para alguns mamíferos, enquanto o
Cr (VI) é extremamente tóxico aos seres humanos, podendo ser precursor para o
câncer, por isso a preocupação em identificar e comprovar a presença de Cr (VI)
em rios e lagos de sua cidade. Com as provas em mãos, será possível punir e exigir
que a empresa V&R dê o destino correto aos seus resíduos químicos.
EXEMPLIFICANDO
UNIASSELVI
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TEMA DE APRENDIZAGEM 1
Há diferentes formas de aplicar a química analítica qualitativa e quantitativa, em
breve, vamos entender melhor tais conceitos, mas, agora, que tal ouvir um exem-
plo prático ligado ao nosso cotidiano? Recursos de mídia disponíveis no conteú-
do digital do ambiente virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Vamos relembrar o que é massa molar, e, para isso, precisamos do conceito de
massa atômica: que é a massa de um átomo, aquela informada na tabela periódica.
A massa molecular é a soma das massas atômicas dos elementos que formam
uma molécula, levando em consideração o número de átomos de cada elemento.
Agora, considere a seguinte equação química balanceada:
HCl Na OH NaCl H Oaq aq ls( ) ( ) ( )( ) ( )� �� 2
À esquerda da seta estão descritos os reagentes, aqui, ácido clorídrico e hidróxido
de sódio; enquanto, à direita da seta, são descritos os produtos, cloreto de sódio e
água. Os símbolos (aq), (s) e (l) informam o estado físico dos reagentes e produtos.
Além disso, as quantidades relativas de produtos e reagentes são indicadas por
números (quando não há números descritos na equação significa que há uma
molécula), conhecidos por coeficientes estequiométricos, eles precedem as
fórmulas. Para concluir nosso momento recordação, vamos relembrar o que são
íons: são átomos ou moléculas que possuem carga, positiva ou negativa. Exemplos:
Ca+2, Na+1, Cl-1, F-1, OH-1.
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
CONCEITOS E OBJETIVOS DA QUÍMICA ANALÍTICA
A química analítica está presente em diferentes áreas, como já mencionado. Todo
produto que é gerado precisa passar pelo controle de qualidade e este3 apresenta a estrutura química
desse complexo.
Figura 3 – Etilenodiaminotetracético (EDTA)
Fonte: https://commons.wikimedia.org/
wiki/File:EDTA.svg. Acesso em: 16 abr.
2024.
Descrição da Imagem: a imagem apre-
senta a estrutura química do comple-
xante EDTA, largamente utilizado em
química analítica. Fim da descrição.
O número de ligação covalentes
que um cátion tende a formar
com doadores de elétrons é co-
nhecido como número de coordenação e tem como valores típicos: 2, 4 e 6.
As reações de complexação acontecem em etapas, cuja quantidade é determi-
nada pelo número de coordenação do íon metálico. Vamos considerar a reação
de um íon metálico M, com um ligante L:
M L ML
K ML
M L
ML L ML
K ML
ML L
ML L ML
f
f
n n
�
�
�
�
�
�
�
�
1
2
2
2
1
[ ]
[ ][ ]
[ ]
[ ][ ]
.
.
.
�
KK ML
ML Lfn
n
n
�
[ ]
[ ][ ]�1
5
8
Sendo Kf a constante de formação ou constante de estabilidade do complexo.
Somando todas as equações anteriores, obtemos a equação global:
M nL ML
K ML
M L
n
fn n
n
n
�
� �
�
b
[ ]
[ ][ ]
Na qual βn é a constante global.
No equilíbrio de complexação, é importante levarmos em consideração o
pH do meio, pois este influencia na disponibilidade do ligante. O EDTA, por
exemplo, muda sua forma (protonado ou desprotonado) dependendo do pH do
meio. Existem, nesse complexo, seis possíveis hidrogênios a serem retirados ou
inseridos na molécula: quatro ligados a grupamentos carboxilas e dois ligados aos
nitrogênios. Geralmente, a molécula de EDTA é representada por Y acompanha-
da da carga que o ligante possui dependendo do pH do meio e dos hidrogênios:
H6Y
+2, H5Y
-, H4Y, H3Y
-, H2Y
-2, HY-3 e Y-4.
A fração de moléculas disponíveis (α) que estão em uma determinada forma
em um valor de pH é tabelada e deve ser levada em consideração para o cálculo
da constante de equilíbrio. O valor de α deve ser multiplicado por Kf, dando
origem à constante de formação condicional (Kf’). Na Tabela 2, podemos ver os
valores de αY
-4 de acordo com o pH.
PH αY
-4
1,0 1,3 x 10-23
2,0 2,6 x 10-14
3,0 2,1 x 10-11
4,0 3,0 x 10-9
5,0 2,9 x 10-7
6,0 1,8 x 10-5
UNIASSELVI
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9
TEMA DE APRENDIZAGEM 3
7,0 3,8 x 10-4
8,0 4,2 x 10-3
9,0 4,1 x 10-2
10,0 3,0 x 10-1
Tabela 2 – Valores de α para Y-4 / Fonte: a autora.
EQUILÍBRIO DE PRECIPITAÇÃO
Coeficiente de solubilidade é a quantidade máxima adicionada de soluto a cada
100 g de água. Se continuarmos com a adição de soluto, teremos uma solução
com um corpo de fundo e, neste caso, dizemos que a solução atingiu o equilíbrio,
ou seja, à medida que moléculas do soluto se solubilizam no solvente, outras
retornam ao estado sólido.
Existem diversos conceitos associados as reações de precipitação e para com-
preender melhor tais conceitos, leia o artigo Química Analítica Básica: as reações
de precipitação. Acesse: https://econtents.bc.unicamp.br/inpec/index.php/
chemkeys/article/view/16099/10896.
EU INDICO
É fundamental compreender o papel dos complexos na Química Analítica, es-
pecialmente na formação de quelatos e no processo de mascaramento. O mas-
caramento é uma estratégia crucial para garantir a seletividade das reações quí-
micas, permitindo o controle das espécies envolvidas. Por meio da formação de
complexos estáveis, o mascaramento protege determinadas espécies químicas,
evitando que reajam prematuramente durante as análises.
1
1
O EDTA destaca-se como um dos complexantes mais utilizados, devido à
sua alta eficácia e versatilidade. Sua estrutura hexadentada permite a formação
de complexos com uma ampla variedade de íons metálicos, contribuindo signi-
ficativamente para diversas aplicações analíticas.
Além disso, o equilíbrio de complexação é influenciado pelo pH do meio,
uma vez que afeta a disponibilidade dos ligantes e a forma molecular do EDTA.
A compreensão dessas nuances é essencial para uma análise precisa e confiável,
garantindo resultados consistentes e representativos.
Em resumo, as reações de complexação desempenham um papel fundamental na
química analítica, proporcionando métodos eficazes para a determinação e quanti-
ficação de diversas espécies químicas em solução. Ao compreender os princípios e as
aplicações dos complexos, os analistas podem realizar análises mais precisas e confiá-
veis, contribuindo para avanços significativos em diversas áreas da ciência e tecnologia.
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem.
EM FOCO
NOVOS DESAFIOS
Existem diferentes tipos de reações químicas, sejam de neutralização, redox,
complexação, precipitação, dentre outras. Agora você já sabe identificar algumas
dessas reações, inclusive identificar quais os compostos mais usados em cada uma
delas. As reações redox fazem parte do nosso cotidiano, por exemplo, na queima
de combustíveis e corrosão de metais.
Indústrias liberam efluentes e estes precisam, muitas vezes, serem neutrali-
zados para um descarte correto e isto é feito por meio do ajuste de pH (reações
de neutralização).
Os desafios de entender as reações químicas são muitos, mas agora você já tem
conhecimento para enfrentar alguns deles. Não deixe de colocá-los em prática!
UNIASSELVI
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1
1. O hidróxido de sódio [Na(OH)] é considerado uma base forte e o ácido sulfúrico [(H2SO4)]
um ácido forte
2 22 4 2 4 2 NaOH H SO Na SO H O+ +� 2
Com relação à reação equacionada, assinale a alternativa incorreta:
a) Ocorre neutralização das propriedades do ácido e da base.
b) Há a formação de um sal neutro.
c) É chamada de reação de ionização.
d) Um dos reagentes é o hidróxido de sódio.
e) A soma dos coeficientes do balanceamento nesta equação é igual a 6.
2. As reações de neutralização, conforme postuladas pela teoria de Arrhenius, ocorrem quan-
do um ácido reage com uma base. Essas reações podem ser classificadas como parciais
ou totais, resultando na formação de compostos neutros, ácidos ou básicos.
Quando se reage um ácido com uma base, produz-se com a água:
a) Óxido.
b) Sal.
c) Éster.
d) Água oxigenada.
e) Hidrogênio.
3. O permanganato de potássio desempenha um papel importante como agente antimicótico
em diversos tratamentos.
MnO H e Mn H O4
2
28 5 4� � � �� � � �
Observando a equação anterior, o permanganato é:
a) Um agente redutor.
b) Um agente oxidante.
c) Uma forma reduzida.
d) Uma forma oxidada.
e) Um íon positivo.
AUTOATIVIDADE
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1
REFERÊNCIAS
BROWN, L. et al. Química a ciência central. 13. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016.
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
HARRIS, D. C. Análise química quantitativa. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
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1. Alternativa C. É chamada de reação de neutralização.
2. Alternativa B. A reação de neutralização acontece entre um ácido e uma base, formando
sal mais água.
3. Alternativa B. O íon permanganato, MnO4-, na semirreação equacionada, está sofrendo re-
dução (ganho de elétrons). Ele atua, portanto, como agente oxidante.
GABARITO
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MINHAS ANOTAÇÕES
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UNIDADE 2
MINHAS METAS
ANÁLISE QUALITATIVA –
IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO
DE CÁTIONS
Aplicar os conceitos de química analítica qualitativa.
Esquematizar etapas de análises.
Determinar o grupo de diferentes espécies químicas.
Avaliar a solubilidade de diversos compostos.
Identificar cátions e ânions de diferentes grupos.
Separar cátions e ânions de diferentes grupos.
Interpretar resultados analíticos qualitativos.
T E M A D E A P R E N D I Z A G E M 4
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INICIE SUA JORNADA
Há dois segmentos em química analítica: a qualitativa e a quantitativa. A identifi-
cação de diferentes elementos e íons de uma determinada amostra é o objetivo da
química analítica qualitativa. Geralmente, este tipo de análise precede as análises
quantitativas. A aplicabilidade das análises qualitativasé grande, adentrando no
campo da medicina, agronomia, química, biologia, dentre outros.
É possível realizar a identificação e separação de cátions e ânions inorgâni-
cos e isso pode ser feito por meio de uma análise descritiva de quais íons estão
presentes. Esse processo envolve uma série de reações ordenadas e a ordem das
reações é importante no processo de separação.
A marcha analítica permite a identificação e separação de cátions em diferentes
tipos de amostra. Neste podcast, poderemos entender um pouco mais deste im-
portante assunto e ouvir algumas aplicações. Vamos lá? Recursos de mídia dispo-
níveis no conteúdo digital do ambiente virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Para que possamos iniciar a jornada de identificação e separação de cátions e
ânions, algumas regras de solubilidade em água precisam ser lembradas.
Os sais derivados de ânions de ácidos fracos (HCN, H2CO3, H2S, H3BO3, H3PO4,
CH3COOH), de forma geral, são insolúveis. Em contrapartida, todos os nitratos
(compostos que possuem o íon NO3
- em sua composição) são solúveis.
A maioria dos sulfatos (compostos que possuem o íon SO4
-2 em sua composição)
são insolúveis (Ba+2 e Sr+2) ou pouco solúveis (Pb+2, Ca+2, Ag+, Hg2
+2). Em geral, os sais
dos ânions Cl-, Br- e I- são solúveis, mas há exceções: para Cl- e Br-: Pb+2, Ag+, Hg2
+2;
e para I-: Pb+2, Ag+, Hg2
+2, Hg+2, Cu+.
Os sais de metais alcalinos (Grupo I da tabela periódica), na sua maioria, são
solúveis. Já os hidróxidos são insolúveis, em geral. Os fosfatos (compostos que
possuem o íon PO4
-3 em sua composição) são insolúveis, exceto NH4
+ e dos metais
alcalinos.
Para encerrar este momento recordação, os sais de ClO4
- são solúveis, exceto K+ e
NH4+, e os fluoretos (F-) são insolúveis, exceto: Ag+, NH4
+ e metais alcalinos.
UNIASSELVI
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9
TEMA DE APRENDIZAGEM 4
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO DE CÁTIONS
A forma mais comum de identificar cátions é por meio da solubilidade de seus
compostos, e, para que seja possível realizar essa identificação, é necessário clas-
sificar os íons de interesse em grupos, baseando-se em algumas propriedades
comuns a todos os íons de determinado grupo em relação ao que chamamos de
reagentes de grupo. Os reagentes de grupo devem ter algumas características,
como: precipitar os cátions do grupo quase que quantitativamente, não podem
precipitar cátions de grupos posteriores, os precipitados formados devem ser
solúveis em ácidos e o excesso de reagente adicionado não deve impedir a iden-
tificação do íon (OLIVEIRA et al., 2006).
GRUPO I
• Reagente do grupo: ácido clorídrico diluído.
• Características: os cátions formam precipitados com o reagente do grupo.
• Cátions do grupo: Pb(II), Hg(I) e Ag(I).
GRUPO II
• Reagente do grupo: sulfeto de hidrogênio, em meio ácido mineral diluído.
• Características: os cátions não reagem com o reagente do grupo anterior, mas
formam precipitados com o reagente deste grupo.
• Cátions do grupo: Hg(II), Pb(II), Cu(II), Bi(II), Cd(II), As(II), As(V), Sb(III), Sb(V), Sn (II) e Sn(IV).
GRUPO III
• Reagente do grupo: sulfeto de hidrogênio, em meio amoniacal.
• Características: os cátions não reagem com os reagentes dos grupos I e II, mas
formam precipitados com o reagente deste grupo.
• Cátions do grupo: Fe(II), Fe(III), Cr(III), Al(III), Co(II), Ni(II), Mn(II) e Zn(II).
1
1
Reações do grupo I
Os cátions do grupo I formam cloretos insolúveis, de coloração branca. As reações
dos cátions com o agente precipitante estão representadas a seguir:
Ag Cl AgCl
Pb Cl PbCl
Hg Cl Hg Cl
s
s
s
� �
� �
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�
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�
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( )
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( )
2
2
2
2
2 2
2
2
Veja a marcha analítica (esquema de análise) para o grupo I.
GRUPO IV
• Reagente do grupo: carbonato de sódio, em meio amoniacal.
• Características: os cátions não reagem com os reagentes dos grupos anteriores,
mas formam precipitados com o carbonato de amônio, em meio neutro ou leve-
mente básico, ou com carbonato de sódio, em meio amoniacal.
• Cátions do grupo: Ba(II), Ca(II) e Sr(II).
GRUPO V
• Reagente do grupo: não tem reagente específico.
• Características: os cátions têm algumas reações em comum e não reagem com
nenhum dos reagentes de grupo dos grupos anteriores.
• Cátions do grupo: Na(I), K(I), NH4
+ e Mg(II).
UNIASSELVI
1
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 4
Para que seja possível identificar os cátions do grupo I, as etapas descritas na
Figura 1 devem ser seguidas.
Reações do grupo II
Os cátions do grupo II formam sulfetos insolúveis. As reações de alguns cátions
do grupo II com o agente precipitante estão representadas a seguir:
Cu H S CuS H
Pb H S PbS H
Cd H S CdS H
s
s
s
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2
2
2
2
2
2
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2
2
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( )
( )
Figura 1 – Esquema de separação do grupo I / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esquema de análise para a separação dos cátions do grupo I. Está
representado um esquema em estilo hierarquia, no qual as setas indicam qual a próxima etapa. Fim da descrição.
1
1
Os cátions deste grupo ainda podem ser divididos em dois subgrupos:
■ Grupo IIA: os cátions (Cu2+, Pb2+, Cd2+, Hg2+ e Bi3+) deste subgrupo for-
mam sulfetos insolúveis na presença de polissulfetos de amônio e hidró-
xido de potássio (KOH).
■ Grupo IIB: os cátions (Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+ e As5+) formam sulfetos solú-
veis na presença de polissulfetos de amônio e hidróxido de potássio (KOH).
O esquema de análise do grupo IIA está representado na Figura 2.
Figura 2 – Esquema de separação do grupo IIA / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esquema de análise para a separação dos cátions do grupo IIA. Está
representado um esquema em estilo hierarquia, no qual as setas indicam qual a próxima etapa. Fim da descrição.
Já a marcha analítica para o grupo IIB está representada na Figura 3.
UNIASSELVI
1
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 4
Reações do grupo III
Os cátions do grupo III formam sulfetos insolúveis. Este grupo também pode ser
dividido em dois subgrupos:
■ Grupo IIIA: os cátions (Al3+, Cr3+ e Fe3+) deste subgrupo formam hidró-
xidos insolúveis na presença de hidróxido de amônio (NH4OH) e cloreto
de amônio (NH4Cl).
■ Grupo IIIB: os cátions (Mn2+, Co2+, Ni2+ e Zn2+) formam sulfetos solúveis
na presença de Na2S em meio de hidróxido de amônio (NH4OH) e cloreto
de amônio (NH4Cl).
As reações de alguns cátions do grupo III com o agente precipitante estão repre-
sentadas a seguir:
Al NH H O Al OH NH
Co S CoS
s
s
� �
� �
� � � �
� �
3
3 2 3 4
2 2
3 3 3( )
( )
( )
Figura 3 – Esquema de separação do grupo IIB / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esquema de análise para a separação dos cátions do grupo IIB. Está
representado um esquema em estilo hierarquia, no qual as setas indicam qual a próxima etapa. Fim da descrição.
1
4
O esquema de análise do grupo IIIA está representado na Figura 4.
Figura 4 – Esquema de separação do grupo IIIA / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esquema de análise para a separação dos cátions do grupo IIIA. Está
representado um esquema em estilo hierarquia, no qual as setas indicam qual a próxima etapa. Fim da descrição.
Para completar o grupo III, a marcha analítica para o grupo IIIB está representada
na Figura 5.
Figura 5 – Esquema de separação do grupo IIIB / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esquema de análise para a separação dos cátions do grupo IIIB. Está
representado um esquema em estilo hierarquia, no qual as setas indicam qual a próxima etapa. Fim da descrição.
UNIASSELVI
1
5
TEMA DE APRENDIZAGEM 4
Reações dos grupos IV e V
Os cátions do grupo IV formam carbonatos insolúveis em solução, enquanto aque-
les do grupo V não formam cloretos, sulfetos ou carbonatos insolúveis, permane-
cendo no sobrenadante dos outros grupos discutidos até aqui. As reações de alguns
cátions do grupo IV com o agente precipitante estão representadasa seguir:
Ca CO CaCO
Ba CO BaCO
s
s
� �
� �
� �
� �
2
3
2
3
2
3
2
3
( )
( )
A marcha analítica para o grupo IV está representada na Figura 6.
Figura 6 – Esquema de separação do grupo IV / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esquema de análise para a separação dos cátions do grupo IV. Está
representado um esquema em estilo hierarquia, no qual as setas indicam qual a próxima etapa. Fim da descrição.
Dando continuidade, o esquema analítico para o grupo V está representado
na Figura 7.
1
1
A identificação e a separação de cátions são etapas cruciais na análise química.
Por meio da aplicação de reagentes específicos e da observação das reações de
precipitação, é possível agrupar e diferenciar os íons, permitindo uma análise
precisa e sistemática. Ao seguir os procedimentos adequados para cada grupo
de cátions, pode-se obter resultados confiáveis e consistentes, contribuindo para
avanços significativos no campo da química analítica.
Figura 7 – Esquema de separação do grupo V / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esquema de análise para a separação dos cátions do grupo V. Está
representado um esquema em estilo hierarquia, no qual as setas indicam qual a próxima etapa. Fim da descrição.
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
EM FOCO
UNIASSELVI
1
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 4
NOVOS DESAFIOS
Ao realizarmos algum tipo de experimentação, a sensação que sentimos é única,
pois estamos fazendo a ciência acontecer. A identificação de cátions utilizando
a marcha analítica nos dá uma sensação ainda melhor, visto que, a olho nu, não
sabemos quais elementos estão presentes em determinada amostra. Agora, quan-
do adicionamos os reagentes corretos, na ordem certa, utilizamos centrífuga,
coletamos sobrenadante, e por aí vai, é possível visualizarmos os resultados. Há
formação de precipitado colorido, mudança de cor da solução, liberação de gás
com cor, odor característico – enfim, é uma verdadeira aventura.
Identificar cátions não é uma tarefa simples, mas isso não significa que não
seja prazerosa. É um desafio que devemos encarar, pois sentir a sensação de que
esse tipo de análise proporciona é única. Então, não deixe de encarar este desafio,
você não vai se arrepender!
1
8
1. Por meio da marcha analítica, podemos identificar cátions. Estes cátions são divididos em
cinco grupos e cada um deles tem um reagente do grupo, com exceção do Grupo V. O
reagente do Grupo IV, por exemplo, é o carbonato de sódio em meio amoniacal.
Qual dos cátions, a seguir, forma carbonatos insolúveis em solução na presença de carbonato
de amônio ((NH4)CO3)?
a) Prata.
b) Cálcio.
c) Mercúrio.
d) Selênio.
e) Amônio.
2. A química qualitativa envolve a aplicação de métodos clássicos de análise e métodos
instrumentais. O objetivo desse tipo de análise é diferente do da química quantitativa, que
visa quantificar o analito de interesse.
A partir dos seus conhecimentos de análise química, avalie as sentenças a seguir:
I - Análise química clássica envolve o uso de propriedades físicas dos analitos e equipa-
mentos sofisticados.
II - Análise química qualitativa busca conhecer somente a presença ou ausência de um
determinado analito, sem se preocupar com a quantidade presente.
III - Análise química instrumental envolve o uso de reações químicas, nas quais, por meio de
resultados visuais, o analista consegue prever a quantia de analito na amostra.
IV - A análise de cátions envolve a separação do cátion por meio do uso de precipitação,
com posterior análise para a identificação do cátion.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e IV.
c) I, II e III.
d) II e III, apenas.
e) II e IV.
AUTOATIVIDADE
1
9
3. Dentre os cinco grupos de cátions, há um grupo que possui como reagente o ácido clorí-
drico diluído.
Qual dos cátions, a seguir, forma cloretos insolúveis em solução na presença de ácido clo-
rídrico (HCl)?
a) Alumínio.
b) Magnésio.
c) Estanho.
d) Prata.
e) Cádmio.
AUTOATIVIDADE
8
1
REFERÊNCIAS
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
OLIVEIRA, I. M. F. et al. Análise qualitativa. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2006.
8
1
1. Alternativa B. Os cátions do grupo IV, isto é, grupo que tem como reagente carbonato de
sódio em meio amoniacal, são: Ba (II), Ca (II) e Sr (II).
2. Alternativa E.
I. Incorreta. A química qualitativa clássica não envolve o uso de equipamentos.
III. Incorreta. A química qualitativa não quantifica, apenas identifica.
3. Alternativa D. Regente do grupo I: ácido clorídrico diluído e os cátions: Pb (II), Hg (I) e Ag (I).
GABARITO
8
1
MINHAS ANOTAÇÕES
8
1
MINHAS METAS
ANÁLISE QUALITATIVA –
IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO
DE ÂNIONS
Reconhecer os ânions.
Aplicar os conceitos de química analítica qualitativa.
Compreender como os ânions são classificados.
Descrever as etapas de análise para a identificação e separação de ânions.
Escrever as reações químicas envolvidas no processo de separação de ânions.
Identificar características dos produtos formados em cada etapa/reação.
Entender os reagentes seletivos a cada ânion avaliado.
T E M A D E A P R E N D I Z A G E M 5
8
4
INICIE SUA JORNADA
A detecção de ânions não segue um procedimento sistemático tão definido como
no caso dos cátions. Em vez disso, são realizados testes preliminares que po-
dem oferecer indícios da presença de determinados íons. Esses testes incluem
observações como mudanças de cor, solubilidade em água e ácidos, e o pH da
solução, dentre outros. Você já parou para pensar como esses pequenos detalhes
podem ser cruciais na análise de uma amostra real? Imagine-se, agora, em um
laboratório profissional, onde a precisão e a atenção aos detalhes são essenciais.
Nesse contexto, cada teste preliminar ganha uma significação ainda maior, pois
pode determinar o rumo da análise. Que tal experimentar esse processo na prá-
tica, realizando os testes e observando como cada resultado pode influenciar
nas conclusões finais? Essa experiência não apenas aprimorará suas habilidades
práticas, mas também o fará refletir sobre a importância da metodologia e da
precisão na análise química.
Os cátions podem ser identificados de forma sistemática, mas com os ânions a
identificação não acontece desta forma. A formação de precipitado é uma das ma-
neiras de identificar determinados ânions. Vamos ouvir uma aplicação desta temá-
tica? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente virtual de
aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Alguns conceitos são ditos como básicos, mas não deixam de ser essenciais para
entendermos diversos fundamentos. Existem substâncias com carga, denominadas
íons. Dependendo da carga do íon, positiva ou negativa, ele é caracterizado como
ânion ou cátion. Vamos recordar esses conceitos e alguns outros no vídeo Íons
– Átomos Perdendo e Ganhando Elétrons. Acesse: https://www.youtube.com/
watch?v=jO49A04Maq4.
UNIASSELVI
8
5
TEMA DE APRENDIZAGEM 5
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
SOLUBILIDADE E PRODUTO DE SOLUBILIDADE
A constante de solubilidade (Kps), ou produto de solubilidade, é uma constante
numérica que descreve o equilíbrio de sais pouco solúveis em soluções saturadas.
Essa constante também representa o produto das concentrações dos íons em
equilíbrio na solução, que resultam da dissolução do sólido.
Quando uma solução aquosa está em contato com um excesso de sólido, o
sólido se dissolve até que a condição de Kps seja satisfeita. Após esse ponto, a
quantidade de sólido não dissolvido permanece constante, indicando que o equi-
líbrio foi atingido. Matematicamente, o Kps é igual ao produto da concentração
dos íons em equilíbrio, sendo cada um elevado à potência do seu coeficiente na
equaçãode equilíbrio.
Os valores de Kps podem ser utilizados para prever a ordem de precipitação,
quanto menor for, menor será a solubilidade, consequentemente o íon menos
solúvel precipita primeiro. Vale ressaltar que essa comparação só pode ser feita
entre substâncias que apresentam a mesma quantidade de íon, ou seja, mesmo
coeficiente estequiométrico na equação de equilíbrio. Esses valores são tabelados.
O valor da constante do produto de solubilidade do iodato de chumbo (II),
Pb(IO3)2(s), é igual a 2,45.10-13 a 25 °C. Nesse contexto, qual a solubilidade desse
composto a 25 °C?
A equação química e as quantidades de reagentes e produtos antes e depois do
equilíbrio estão descritas a seguir:
Pb IO Pb IO
s
( )
( )3 2
2
32� � ��
Início c - -
No equilíbrio c-x x 2x
Aplicando os valores no equilíbrio em Kps, tem-se:
Kps Pb IO x x x
x
x
aq aq
� � �
�
�
� �
�
[ ].[ ] [ ][ ]
, .
,
( ) ( )
2
3
2 2 3
13 3
2 4
2 45 10 4
3 944 10 5. /� mol L
EXEMPLIFICANDO
8
1
Há maneiras de perturbar o estado de equilíbrio e uma delas é conhecida como
efeito do íon comum. Essa perturbação é caracterizada pela adição de algum íon
comum a uma determinada reação. Este íon pode ser um cátion ou um ânion.
Considere uma solução de AgCl(s), como representada a seguir:
AgCl Ag Cls aq aq( ) ( ) ( )� � ��
Se adicionarmos solução de AgBr(s) a solução de AgCl(s) estamos aumentando a
quantidade de íons prata, fazendo com que a solução saia do estado de equilíbrio.
Para que ela retorne ao equilíbrio é necessário consumir a prata adicionada, ou
seja, o equilíbrio é deslocado no sentido de consumir íons Ag+. Em outras pala-
vras, o equilíbrio será deslocado para a esquerda, sentido de formação do AgCl(s).
ANÁLISE GRAVIMÉTRICA
Os métodos gravimétricos são do tipo quantitativos e são baseados na determi-
nação da massa de uma substância pura, à qual o analito de interesse está quimi-
camente relacionado. O analito é separado da amostra na forma de precipitado, o
qual é convertido em uma espécie de composição conhecida que possa ser pesada.
Na gravimetria por precipitação, o analito é convertido a um precipitado
pouco solúvel, em seguida, esse precipitado é filtrado, lavado a fim de remover
impurezas, é convertido a um produto de composição conhecida por meio de
tratamento térmico adequado e, por fim, pesado (SKOOG et al., 2006).
Visando bons resultados, o precipitado deve conter algumas características,
como: baixa solubilidade, fácil recuperação por filtração, não ser reativo com
constituintes da atmosfera, ter composição química conhecida após secagem ou
calcinação e ser produto de uma reação completa.
Os resultados obtidos por análise gravimétrica são comumente calculados
a partir de medidas experimentais: massa da amostra e a massa do produto de
composição conhecida. Matematicamente, a porcentagem em peso do analito é
dada por:
% / intm m massa
massa
constitu e
amostra
=
UNIASSELVI
8
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 5
Este tipo de análise possui como vantagens: é um tipo de método que não depen-
de de padrões, elevada exatidão e instrumentação simples e barata, entretanto,
possui como desvantagens: não é aplicável para analito em concentração traço;
possui procedimentos laboratoriais demorados; e apresenta perda de precipitado
nas etapas de transferência, filtração, lavagem e secagem.
IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO DE ÂNIONS
Os ânions podem ser classificados em grupos e podem ser separados e identifi-
cados experimentalmente. A separação dos ânions em grupos é feita por meio do
coeficiente de solubilidade das substâncias formadas com tais ânions.
Como previamente mencionado, os ânions não possuem um esquema ana-
lítico de separação e identificação bem definido conforme os cátions, porém os
dois grupos, em que os ânions são divididos, são baseados na solubilidade dos
sais, formados quando adiciona-se prata, cálcio, bário ou zinco. Vamos relatar a
solubilidade dos compostos de alguns ânions (OLIVEIRA et al., 2006).
8
8
CARBONATOS (CO3
-2)
São solúveis em água. Exceção: carbonatos dos metais alcalinos e carbonato de amônio.
BICARBONATOS (HCO3
-)
São insolúveis em água. Exceção: bicarbonatos de metais alcalinos, bicarbonato de
cálcio, bicarbonato de bário, de estrôncio, de magnésio e, possivelmente, de ferro.
CLORETOS (CL-)
São solúveis em água. Exceção: cloreto de mercúrio (I), de prata, cobre (I) e oxicloreto
de bismuto, de antimônio e de mercúrio (I).
BROMETOS (BR-)
São solúveis em água. Exceção: brometo de mercúrio (I), de prata e de cobre.
IODETOS (I-)
São solúveis em água. Exceção: iodeto de mercúrio (I), de mercúrio (II), de prata, de
chumbo e de cobre (I).
FLUORETOS (F-)
São solúveis em água: fluoretos de metais alcalinos e fluoreto de prata, de mercúrio
(II), de alumínio e de níquel. Ligeiramente solúveis: fluoreto de chumbo, de cobre (II),
de ferro (III), de bário e de lítio. Insolúveis: fluoretos de metais alcalinos terrosos.
NITRATOS (NO3
-)
São todos solúveis.
SULFATOS (SO4
-2)
A maioria dos sulfatos metálicos é solúvel. Insolúveis: sulfato de bário, de estrôncio e de
chumbo. Ligeiramente solúveis: sulfato de cálcio e de mercúrio (II). Solúveis em ácido
nítrico ou clorídrico diluídos: sulfatos básicos de mercúrio (II), de bismuto e de crômio.
UNIASSELVI
8
9
TEMA DE APRENDIZAGEM 5
A classificação de ânions em grupos envolve a identificação de produtos voláteis
obtidos por meio do tratamento por ácidos.
Grupo I: são ânions que, quando em contato com ácidos derivados de um ou
mais compostos inorgânicos, dão origem a substâncias gasosas. Este grupo ainda
pode ser subdividido em subgrupo A e subgrupo B, dependendo do ácido utilizado.
■ Subgrupo A: são os carbonatos (CO3
2-), bicarbonatos (HCO3
-), sulfitos
(SO3
2-), tiossulfato (S2O3
2-), sulfeto (S2-), nitrito (NO2
-), hipoclorito (OCl-),
cianeto (CN-) e cianato (OCN-). Esses ânions reagem com ácido clorídri-
co (HCl) ou sulfúrico (H2SO4) diluídos.
■ Subgrupo B: todos os ânions do subgrupo anterior, mais fluoreto (F-),
hexafluorsilicato ([SiF6]
2-), cloreto (Cl-), brometo (Br-), iodeto (I-), nitra-
to (NO3
-), clorato (ClO3
-), perclorato (ClO4
-), permanganato (MnO4
-),
bromato (BrO3
3-), borato (BO3
3-), hexacianoferrato II e III ([Fe(CN)6]
4-),
([Fe(CN)6]
3-), tiocianato (SCN-), formiato (HCOO−), acetato (CH3COO-),
oxalato (C2O4
2-), tartarato (C4H4O6
2-) e citrato (C6H5O7
3-). Reagem com
ácido sulfúrico concentrado (H2SO4).
Grupo II: são ânions que formam compostos em solução, sendo a identificação
feita por meio da formação de precipitado ou de reações de oxirredução. Assim
como no grupo I, são subdivididos em subgrupos A e B.
■ Subgrupo A: sulfato (SO4
2-), persulfato (S2O8
2-), fosfato (PO4
3-), fosfito
(HPO3
2-), hipofosfito (H2PO2-), arseniato (AsO4
3-), arsenito (AsO3
3-),
cromato (CrO4
2-), dicromato (Cr2O7
2-), silicato (SiO3
2-), hexafluorsilicato
([SiF6]
2-), salicilato (C6H4(OH)COO-), benzoato (C6H5COO-) e succinato
(C4H4O4
-). Envolve reações de precipitação.
■ Subgrupo B: manganato (MnO4
2-), permanganato (MnO4
-), cromato
(CrO4
2-) e dicromato (Cr2O7
2-). Envolve reações de oxirredução em solução.
Diferentes ânions, podem reagir e causar mudanças no sistema avaliado. A fim
de minimizar interferências, testes prévios são indicados. Aqui, discutiremos
três testes prévios:
9
1
■ na presença de ácido sulfúrico concentrado;
■ na presença de substâncias redutoras;
■ na presença de substâncias oxidantes.
Teste prévio I: ácido sulfúrico concentrado
A presença de ânions do grupo I, especificamente subgrupo B, pode ser detectada
por meio da adição de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). Em caso positivo (pre-
sença de ânions do grupo I, subgrupo B), haverá desprendimento de gás da mistura
sob aquecimento. O Quadro 1 exibe os reagentes de identificação, o ânion corres-
pondente e as características distintas que facilitam a detecção de sua presença.
NÚMERO ÂNION CARACTERÍSTICAS1
CO3
-2
e
HCO3
-
Desprendimento do gás incolor CO2, o qual pode
ser identificado pela capacidade de turvar a água
de cal [Ca(OH)2].
2 SO3
-2
Desprendimento do gás incolor dióxido de enxofre
(SO2), o qual pode ser identificado por seu odor
sufocante.
3 S2O3
2-
Desprendimento do gás incolor SO2 e a formação
de enxofre sólido, turvando a solução e emitindo
odor característico de enxofre.
4 S2-
Desprendimento de gás incolor de ácido sulfídrico
(H2S).
5 NO2
-
Ocorre a efervescência e a liberação de um gás
marrom amarelado de óxido nitroso (NO).
6 OCl-
Ocorre a efervescência e a liberação de um gás
verde amarelado de gás cloro (Cl2).
7 CN-
Ocorre a liberação de monóxido de carbono (CO)
incolor.
UNIASSELVI
9
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 5
8 OCN-
Ocorre efervescência devido à liberação de dióxi-
do de carbono.
9 F-
Ocorre o desprendimento de gás incolor e corro-
sivo. Pode-se confirmar a presença do íon umede-
cendo o tubo de ensaio, quando o gás adquire a
aparência oleosa devido ao desgaste do vidro do
tubo de ensaio.
10 Cl-
Ocorre o desprendimento de gás incolor, de odor
picante. Pode-se confirmar colocando papel de
tornassol na boca do tubo.
11 Br-
Ocorre o desprendimento de gás marrom averme-
lhado de HBr(g).
12 I-
Ocorre o desprendimento de gás violeta. Para con-
firmação da identidade, coloca-se sobre a boca
do tubo de ensaio um papel filtro umedecido com
amido. Caso ocorra a liberação de gás I2, ocorrerá
a formação de um complexo de coloração azul
escura sobre o papel filtro.
13 NO3
-
Desprendimento de gás de coloração marrom de
dióxido de nitrogênio (NO2).
14 ClO3
-
Desprendimento de gás de coloração amarelo
esverdeado de dióxido de cloro (ClO2).
15 ClO4
-
Desprendimento de gás de coloração branca
de dióxido de ácido perclórico monoidratado
(HClO4,H2O).
16 MnO4
-
Formação de heptóxido de manganês (VII) Mn2O7
que torna a solução verde, com elevado risco de
explosão.
17 BrO3
3-
Formação de gás bromo (Br2) de coloração casta-
nha e gás oxigênio (O2).
9
1
18 BO3
3-
Adicionando H2SO4 e metanol na amostra a quente
e inflamar a mistura, a chama ganha coloração
verde devido à formação de borato de metila
(B(OCH3)3).
19
Hexaciano-
ferrato II e III
([Fe(CN)6]
4-)
([Fe(CN)6]
3-)
Desprendimento de gás incolor de CO que, se
levado à chama, produz uma chama de coloração
azul.
20 SCN-
Ocorre uma reação violenta, com o desprendi-
mento de gás incolor de sulfeto de carbonila (COS)
que, se levado à chama, produz uma chama de
coloração azul.
21 CH3COO-
Desprendimento de gás incolor de ácido acético
(CH3COOH) com odor característico de vinagre.
22
C2O4
2-, C4H4O6
2- e
C6H5O7
3-
Desprendimento de gás incolor de dióxido de
carbono e monóxido de carbono que, se levado a
chama, produz uma chama de coloração azul.
Quadro 1 – Reações e características de ânions frente a adição de H2SO4 concentrado / Fonte: a autora.
No Quadro 2, são apresentadas as reações dos ânions identificados no Quadro
1, frente a adição de H2SO4 e sob aquecimento.
NÚMERO EQUAÇÃO QUÍMICA
1
Carbonato
CO H SO CO SO H O
Bicarbonato
HCO H
g
:
:
( )3
2
2 4 2 4
2
2
32
� �
�
� � � �
� 22 4 2 4
2
22 2SO CO SO H O
g
� � ��
( )
2 SO H SO SO SO H O
g3
2
2 4 2 4
2
2
� �� � � �
( )
UNIASSELVI
9
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 5
3 S O H SO S SO SO H Os g2 3
2
2 4 2 4
2
2
� �� � � � �( ) ( )
4 S H SO H S SOg
� �� � �2
2 4 2 4
2
( )
5 NO H SO NO SO H Og2 2 4 4
2
2
� �� � � �( )
6 2 2 2 22 4 2 4
2
2OCl H SO Cl SO H O
g
� �� � � �
( )
7 2 2 22 4 2 4
2
4 2 4CN H SO H O CO SO NH SOg
� �� � � � �( ) ( )
8 2 2 22 4 2 2 4
2
4OCN H SO H O CO SO NH
g
� � �� � � � �
( )
9 F H SO H F SO
g
� �� � �2 4 2 2 4
2
( )
10 Cl H SO HCl HSOg
� �� � �2 4 4( )
11 Br H SO HBr HSOg
� �� � �2 4 4( )
12 2 2 22 4 2 4
2
2I H SO I SO H O
s
� �� � � �
( )
13 4 2 4 2 23 2 4 2 2 4
2
2NO H SO NO O SO H O
g
� �� � � � �
( )
14 3 3 2 3 43 2 4 2 4
2
4
2
2ClO H SO ClO ClO SO H H O
g
� � � �� � � � � �
( )
15 3 3 34 2 4 2 4 2 4ClO H SO H O HClO H O HSOg
� �� � � �. ( )
16 2 4 2 4 2 7 4
2
2MnO H SO Mn O SO H O� �� � � �
9
4
17 4 2 5 23
3
2 4 2 2 4
2
2BrO H SO Br O SO H O
g
� �� � � � �
( )
18 2 6 3 2 3 63
3
3 2 4 3 3 4
2
2BO CH OH H SO B OCH SO H O
g
� �� � � � �( )
( )
19 [ ( ) ] ( )Fe CN H SO H O Fe NH CO SOg6
4
2 4 2
2
4 4
26 6 6 6� � � �� � � � � �
20 SCN H SO H O COS NH SOg
� � �� � � � �2 4 2 4 4
2
( )
21 CH COO H SO CH COOH HSO3 2 4 3 4
� �� � �
22
Oxalato
C O H SO CO CO SO H O
Tartarato
C H O
g g
:
:
( ) ( )2 4
2
2 4 2 4
2
2
2 4
� �� � � � �
66
2
2 4 2 4
2
2
6 5 7
2
2 4
3� �
�
� � � � �
� �
H SO CO CO SO H O
Citrato
C H O H SO C
g g( ) ( )
:
OO HSO C H Og( ) � ��4
2
5 6 6
Quadro 2 – Equações químicas dos ânions descritos no Quadro 1 / Fonte: a autora.
Teste prévio II: presença de redutores
No teste prévio II, a identificação dos ânions acontece por meio de reações de
oxirredução. Nesse tipo de reação, ocorre a transferência de elétrons, ou seja,
alguma substância ganha elétrons, enquanto outra perde. O reagente adicionado
é o íon permanganato (MnO4
-), o qual sofre redução.
UNIASSELVI
9
5
TEMA DE APRENDIZAGEM 5
O agente redutor é aquele que sofre oxidação, ou seja, se ele sofre oxidação,
obrigatoriamente outra substância sofre redução. Então, ele faz com que outro
composto reduza. Do mesmo modo, o agente oxidante sofre redução, provocando
a oxidação de outra substância. Além desses conceitos, ressalta-se: quem ganha
elétrons sofre redução, quem perde, oxidação.
De forma simples, no teste prévio II, teremos permanganato de potássio em meio
ácido. Se, na solução, tivermos soluções que promovam a redução do perman-
ganato, este irá reduzir a Mn+2. Esta reação faz com que a cor violeta da solução
desapareça, permitindo que a presença do redutor seja percebida. A seguir, vamos
discutir a marcha analítica para o teste prévio da presença de redutores. Ela será
descrita em etapas numeradas.
Marcha analítica:
■ Etapa 1: adicionar em três tubos de ensaios a seguinte mistura: uma gota
de H2SO4 concentrado (6 mol.L-1) + três gotas de KMnO4 (1 mol.L-1).
Assim, os íons MnO4
- estarão na forma livre em solução.
■ Etapa 2: adicionar em cada tubo 1 mL da amostra. Se houver a presença
de ânions redutores, a coloração violeta característica irá desaparecer.
A fim de exemplificar a etapa 2, considere que, na amostra adicionada, há presen-
ça de íons I-. A equação que representa o processo é a seguinte:
2 10 16 5 2 244 3 2
2
2MnO I H O I Mn H O� � � �� � � � �
Na equação, é possível observar a redução do manganês, que vai de +7 nos rea-
gentes para +2 nos produtos.
Teste prévio III: presença de oxidantes
Assim como no teste prévio II, no teste prévio III acontece uma reação de oxir-
redução. Íons presentes na amostra vão sofrer redução, para que ânions, como o
I-, sofram oxidação. Para deixar clara a diferença entre os testes: no teste anterior,
o íon I- era analito, aqui ele é reagente.
9
1
O teste III consiste em solução de iodeto de potássio (KI) em meio ácido. Se
houver espécies que sofram redução na amostra, o íon I- sofre oxidação, tendo
seu NOX variando de -1 para 0. A oxidação do íon iodeto faz com que a solução
mude de cor, desaparecendo o castanho característico de KI. A seguir, está a des-
crição da marcha analítica, descrita em etapas numeradas, para o teste prévio III.
Marcha analítica:
■ Etapa 1: adicionar a três tubos de ensaio: uma gota de HCl concentrado
(6 mol.L-1); mais três gotas de KI (2%). Assim, há, no tubo de ensaio, íons
iodeto (I-) na forma livre em solução.
■ Etapa 2: adicionar 1 mL de amostra em cada tubo de ensaio. Se houver a
presença de ânion de caráter oxidante, a solução irá mudar de cor, como
descrito anteriormente.
Na equação a seguir, há um exemplo desse comportamento para o íon cromato
(CrO4
-):
2 6 16 3 2 244
2
3 2
2
2CrO I H O I Cr H O� � � �� � � � �
É possível observar avariação do NOX das espécies de iodo e cromo, as quais
saem de -1 e +6, respectivamente, nos reagentes, para 0 e +2, nos produtos.
UNIASSELVI
9
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 5
Reações de identificação
A separação e a identificação de ânions pode ser feita por meio da precipitação
seletiva com nitrato de prata (AgNO3) ou cloreto de bário (BaCl2). Vejamos a
marcha analítica utilizando AgNO3 na Figura 1.
Figura 1 – Marcha analítica de ânions utilizando AgNO3 / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as etapas de separação/identificação de alguns ânions utilizando
nitrato de prata como agente precipitante, tais como: Cl-, I-, Br-, NO2
-, SO4
-2, CH3COO- e CO3
-2. Cada seta indica uma
etapa a ser seguida em ordem, na qual cada ânion será separado conforme adição de reagentes, coleta ou não de
sobrenadante. O tratameto com AgNO3 2,0 mol/L resulta na formação de precipitados como AgCl(s), AgBr(s), AgI(s),
Ag2CO3(s) e Ag3PO4(s), e íons sobrenadantes como NO2-, CH3COO-, SO4
-2. O tratamento dos precipitados anteriores
com HNO3 3,0 mol/L, leva à formação de mais substâncias precipitadas (AgCl(s), AgBr(s), AgI(s)), sobrenadante
(PO4
-3(aq)) ou liberação do gás (CO2(g)). O diagrama indica a formação do produto final Ag3PO4(s) como produto final
após tratamento do sobrenadante PO4
-3
(aq) com CH3COOH 2 mol/L + NH4OH 6 mol/L + gotas de AgNO3 0,2 mol/L.
Fim da descrição.
A Figura 2 apresenta a marcha analítica utilizando cloreto de bário.
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8
Ao compreendermos a complexidade das interações químicas envolvendo a solu-
bilidade e o produto de solubilidade, assim como os métodos analíticos de iden-
tificação e separação de ânions, adentramos em um universo de experimentação
e dedicação. A jornada pela análise química nos leva a refletir não apenas sobre
as reações em si, mas também sobre a importância da precisão, metodologia e
compreensão dos fenômenos envolvidos. Cada teste prévio, cada reação química
desempenhada em laboratório proporciona uma oportunidade única de apren-
dizado e crescimento. Assim, ao explorarmos os intricados meandros da química
analítica, nos tornamos não apenas estudantes, mas verdadeiros cientistas em
busca do conhecimento. Que essa jornada nos inspire a continuar desvendando
os mistérios da matéria e contribuindo para o avanço da ciência.
Figura 2 – Marcha analítica de ânions utilizando BaCl2 / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as etapas de separação/identificação de alguns ânions utilizando
cloreto de bário como agente precipitante, tais como: Cl-, I-, Br-, NO2
-, SO4
-2, CH3COO- e CO3
-2. Cada seta indica uma
etapa a ser seguida em ordem, na qual cada ânion será separado conforme adição de reagentes, coleta ou não de
sobrenadante. A reação com NH4OH 5 mol/L gera um precipitado (cátions na forma de hidróxido) e uma solução
sobrenadante (CI-, I-, Br-, PO4
-3, NO2-, SO4-2, CH3COO-, CO3
-2). A reação desta solução sobrenadante com BaCl2 0,2
mol/L resulta em outro sobrenadante CO2(g) e outro precipitado (BaSO4(s), Ba3(PO4)2(s), e BaCO3(s)), que resulta em
um precipitado (BaSO4(s)), um sobrenadante (PO4
-2
(aq)) e na liberação do gás CO2(g). Fim da descrição.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 5
NOVOS DESAFIOS
As reações de precipitação desempenham um papel significativo na separação e
purificação de compostos, além de serem aplicáveis para a análise gravimétrica.
A gravimetria, uma técnica de análise quantitativa clássica, destaca-se pela sua
aplicação na determinação de diversos íons em amostras complexas.
A utilidade da gravimetria por precipitação é exemplificada na determinação
de Fe (III) em minérios, na análise de íons Ca (II) em águas naturais e na quan-
tificação de íons Cl- em água do mar.
A execução da marcha analítica revela-se como uma valiosa ferramenta, exi-
gindo cuidado e atenção em cada etapa do processo. Durante esse procedimento,
observam-se efeitos macroscópicos distintos, como mudanças de cor, formação de
precipitado e liberação de gás, fenômenos facilmente perceptíveis pelos sentidos,
incluindo a visão e o olfato. A compreensão desses eventos é crucial para a inter-
pretação precisa dos resultados obtidos na análise gravimétrica por precipitação.
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
EM FOCO
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1. Os ânions não possuem um esquema de separação e identificação bem definido conforme
os cátions, porém é possível dividi-los em grupos baseando-se no coeficiente de solubi-
lidade.
Assinale a alternativa que representa adequadamente o produto formado da seguinte equa-
ção: KI+AgCl→?
a) AgK+ClI.
b) AgI+KCl.
c) AgI+ClK.
d) KI+Ag.
e) ClI+K.
2. Os ânions são divididos em grupos para facilitar sua identificação e separação. Além disso,
testes preliminares podem fornecer informações adicionais, como minimizar interferências.
Baseado em seus conhecimentos de identificação e separação de ânions, analise as sen-
tenças a seguir:
I - Ânions são substâncias que doam elétrons por conta de sua elevada eletronegatividade.
II - Ânions podem ser facilmente separados e identificados, de forma semelhante ao modo
de análise dos cátions.
III - A separação utilizando BaCl2 e AgCl está baseada em reações de precipitação de de-
terminados ânions.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) III, apenas.
c) I e III, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III.
AUTOATIVIDADE
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1
3. O equilíbrio químico representa um estado dinâmico, no qual dois ou mais processos acon-
tecem ao mesmo tempo na mesma velocidade. Esse estado de equilíbrio pode sofrer
perturbações e se alterar. Na análise gravimétrica, o analito é separado na amostra como
um precipitado e é convertido em uma espécie de composição conhecida que pode ser
pesada.
Com relação ao equilíbrio de precipitação e análise gravimétrica, análise as seguintes afir-
mações:
I - A adição de um íon comum diminui a solubilidade do precipitado por deslocar o equilíbrio
no sentido da formação dos reagentes.
II - A análise gravimétrica ou gravimetria está baseada na retirada do analito da solução
para posterior pesagem dele.
III - O reagente precipitante utilizado na análise gravimétrica deve ser específico, e na au-
sência da especificidade, deve ser pelo menos seletivo.
É correto o que se afirma em:
a) I e III, apenas.
b) II e I, apenas.
c) II e III, apenas.
d) I, II e III.
e) I, apenas.
AUTOATIVIDADE
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REFERÊNCIAS
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
OLIVEIRA, I. M. F. et al. Análise qualitativa. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2006.
SKOOG, A. D. et al. Fundamentos de química analítica. 8. ed. São Paulo: Thomson, 2006.
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REFERÊNCIAS
1. Alternativa B.Todas as outras alternativas não formam substâncias reais, por exemplo: ClI, ClK.
2. Alternativa C.
II. Incorreta. A separação e identificação de ânions não acontece de forma sistemática como
nos cátions.
3. Alternativa C. I. Incorreta. Depende do íon adicionado, não necessariamente o equilíbrio será
deslocado no sentido de formação dos reagentes.
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MINHAS ANOTAÇÕES
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MINHAS METAS
ERROS E TRATAMENTO DE DADOS
Compreender conceitos numéricos e aplicações de operações matemáticas, aprimorando
as habilidades necessárias para análises precisas.
Identificar e minimizar os diversos tipos de erros que podem ocorrer em procedimentos
analíticos.
Compreender o conceito de incerteza, visando garantir a confiabilidade dos resultados
obtidos.
Inter-relacionar os conceitos de erro e incerteza e entender como estes influenciam a
validade dos resultados analíticos.
Implementar técnicas de tratamento de dados e análise estatística.
Compreender os conceitos de exatidão e precisão em análises.
T E M A D E A P R E N D I Z A G E M 6
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INICIE SUA JORNADAQuando conduzimos uma análise química, os dados resultantes estão invaria-
velmente sujeitos a incertezas. A minimização dessas incertezas é essencial para
garantir a validade dos resultados obtidos. A avaliação da validade desses resul-
tados requer o emprego do tratamento estatístico dos dados, uma ferramenta
crucial na interpretação e validação de resultados analíticos.
A aplicação de métodos estatísticos possibilita a interpretação de resultados
com margens de correção e a rejeição de dados que não atendem a critérios es-
tatísticos. Essa abordagem não apenas aprimora a precisão dos resultados, mas
também contribui para uma análise mais confiável.
Os resultados analíticos desempenham um papel vital na tomada de decisões,
destacando a importância de compreender os erros associados a essas medições.
A avaliação cuidadosa desses erros é crucial para determinar se uma medida
específica é aceitável ou se requer ajustes. O entendimento e a gestão eficiente
dessas incertezas são fundamentais para assegurar que as conclusões derivadas
de análises químicas sejam sólidas e confiáveis.
Há diferentes tipos de erros e tratamentos estatísticos e ambos possuem grande
importância na validação de um resultado analítico, por exemplo. Vamos ouvir um
pouco mais dessa temática? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital
do ambiente virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Ao abordar o erro durante o tratamento de dados, devemos empregar a notação
científica para expressar corretamente os resultados. Essa forma de representação
numérica desempenha um papel significativo na compreensão das ideias
estudadas. Vale a pena revisitar brevemente como escrevemos em notação
científica assistindo ao vídeo Notação Científica. Acesse: https://www.youtube.
com/watch?v=0z-Ic1SqACw.
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https://www.youtube.com/watch?v=0z-Ic1SqACw
https://www.youtube.com/watch?v=0z-Ic1SqACw
TEMA DE APRENDIZAGEM 6
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS DADOS
As medidas experimentais possuem como uma de suas limitações a incerteza,
que é sempre associada a elas. A magnitude do erro pode ser expressa por meio
do uso de algarismos significativos. O número de algarismos significativos de
uma medida é o número de dígitos que expressam o resultado experimental,
sendo o último algarismo duvidoso. Esse tipo de análise representa a precisão
de uma medida.
É frequente surgirem dúvidas em relação ao número zero, pois ele é considerado
significativo em duas situações específicas: quando posicionado entre dois
algarismos significativos e quando está localizado após a vírgula e à direita de outro
dígito significativo. Nesse contexto, o zero desempenha um papel importante na
precisão das representações numéricas, influenciando diretamente a interpretação
e a exatidão dos dados. É essencial compreender as regras relacionadas ao uso do
zero para garantir a correta representação e interpretação dos valores numéricos
em diversas situações.
Quando se realiza operações de soma ou subtração, o resultado deve conter tantas
casas decimais quantas existirem no componente com menor número delas. Já
quando são realizadas operações de multiplicação ou divisão, a resposta deverá
conter tantos algarismos significativos quantos estiverem expressos no compo-
nente com menor número de significativos.
• Soma/subtração: 35,987 cm + 168,8 cm + 48,56 cm = 253,3 cm.
• Multiplicação/divisão: 4,069 m x 0,735 m = 2,99 m2.
APROFUNDANDO
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Erros
Como previamente mencionado, toda medida experimental possui uma incer-
teza associada a ela, e esta incerteza é chamada de erro experimental. A ideia é
que a incerteza seja a menor possível, contudo, ela sempre vai existir. Para me-
lhor compreender os resultados obtidos, é necessário entender a diferença entre
precisão e exatidão.
A precisão está relacionada com a reprodutibilidade da medida, ou seja,
refere-se ao grau de concordância mútua entre medidas individuais. Em ou-
tras palavras: os resultados obtidos por meio de repetidas análises devem ser
próximos. Já a exatidão refere-se à concordância entre a medida realizada
e um valor de referência. A Figura 1 representa os resultados considerados
precisos e exatos.
Figura 1 – Resultados considerados precisos e exatos
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:High_
accuracy,_high_precision.jpg. Acesso em: 17 abr. 2024.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um alvo
com três círculos concêntricos e uma cruz que os
divide, com um pequeno círculo no centro contendo
pequenas bolas pretas representando os resultados,
os quais estão em concordância uns com os outros,
ou seja, mostram a precisão da medida. Além disso, as
bolinhas (os resultados) estão no centro do alvo, indi-
cando a proximidade com um valor de referência, sen-
do, portanto, um resultado exato. Fim da descrição.
Existem diferentes tipos de erros e estes podem ser classificados em sistemáticos
e aleatórios. Os erros conhecidos por sistemáticos (ou determinados) são aqueles
que podem ser determinados, evitados ou corrigidos. Nesse caso, se for calculada
a média dos resultados, o valor vai ser diferente do valor de referência. Assim, esse
tipo de erro afeta a exatidão dos resultados.
O erro determinado pode ter três origens:
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TEMA DE APRENDIZAGEM 6
Os erros aleatórios (ou indeterminados) estão relacionados a efeitos de variáveis
descontroladas nas medidas, ou seja, não podem ser corrigidos. As variações são
inerentes à medida, irregulares e resultam em variabilidade. Afetam a precisão da
medida e o aumento no número de réplicas tende a diminuir o erro.
Após esses conceitos, podemos questionar como sabemos se estamos nos
distanciando do valor verdadeiro e, para isso, devemos entender o que é erro
absoluto e erro relativo. O erro absoluto é a diferença entre o valor medido e o
verdadeiro, ou seja, é a medida de quando o valor encontrado está distante do
valor de referência. Quanto mais próximo de zero for esse erro, melhor.
Se o valor do erro absoluto for expresso em porcentagem, ele é chamado de
erro relativo. Veja, a seguir, o erro relativo representado matematicamente:
erro erro
valorrelativo
absoluto
referência
= . %100
ERROS DO MÉTODO
Está relacionado à solubilidade de precipitados, instabilidade do analito, lentidão de
reações, indicadores e seletividade.
ERROS OPERACIONAIS E PESSOAIS
Escolha da técnica correta, leitura de escalas e detecção de mudança de cor.
ERROS INSTRUMENTAIS
Associados a calibração de materiais volumétricos e equipamentos utilizados nas aná-
lises, uso de equipamentos em condições inadequadas e impurezas de reagentes.
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Valor médio e desvio padrão
A média (ou valor médio) é dada pela soma dos valores individuais, dividido pelo to-
tal de repetições. Quando se faz replicatas das análises, ou seja, faz várias medidas da
amostra (em química analítica é indicado, no mínimo, triplicata), ao final, pode ser
calculada a média dos valores encontrados. Matematicamente, a média é dada por:
X x x x
n
n�
� � �1 2 ...
Faz-se necessário avaliar quanto os valores individuais estão próximo à média e
esta avaliação é feita por meio do desvio padrão. Quanto menor o desvio padrão,
mais próximo da média estão os valores das replicatas e mais precisa é a medida.
O oposto também é verdadeiro. Matematicamente, o desvio padrão é calculado
por meio da fórmula:
s
x x
n
ii�
�
�
� ( )2
1
Sendo:
xi = valor individual da medida.
x = valor da média.
n = número de replicatas.
∑i = somatório.
Vale ressaltar que o denominador ( n -1) é chamado de grau de liberdade e o
desvio padrão ao quadrado ( s2 ) é conhecido como variância.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 6
Teste t de student
O teste t de student, basicamente, é a comparação de um resultado com um valor
de referência. Este cálculo estatístico é muito utilizado em química analítica. Para
aplicar o teste t de student, deve-se calcular o tcalculado:t x x
s
n
s
n
calculado �
�
�
�
�
| |1 2
1
2
1
2
2
21 1
Sendo | |x x1 2− a diferença entre as médias dos dois métodos, em módulo (valor
sempre positivo), s1 é o desvio para a Técnica 1 e s2 para a Técnica 2. O valor de
n é em relação ao número de replicatas.
Após obter o valor para tcalculado, este deve ser comparado com o ttabelado do teste
t de student. A Tabela 1 apresenta os valores de ttabelado.
GRAU DE LIBERDADE 80% 90% 95% 99% 99,9%
1 3,08 6,31 12,7 63,7 637
2 1,89 2,92 4,30 9,92 31,6
3 1,64 2,35 3,18 5,84 12,9
4 1,53 2,13 2,78 4,60 8,61
Tabela 1 – Alguns valores de ttabelado do teste t de student
Fonte: a autora.
Para encontrar o valor do ttabelado, precisamos calcular o grau de liberadade (n-1)
e saber qual é o intervalo de confiança trabalhado, sendo este a probabilidade de
a média estar dentro de um determinado intervalo.
Com ambos os valores, tcalculado e ttabelado, estes devem ser comparados. Se tcalculado
> ttabelado, os valores são considerados distintos. Já se tcalculado Qtabelado, os valores
são considerados distintos. Já se QcalculadoRecordar os conceitos de química analítica quantitativa.
Entender o que é calibração.
Aplicar métodos de calibração.
Construir curvas de calibração.
Compreender o que são métodos titulométricos.
Classificar os métodos titulométricos.
Compreender os indicadores usados em titulações.
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INICIE SUA JORNADA
Por meio da química analítica quantitativa, somos capacitados a não apenas
identificar, mas também a quantificar o analito de interesse, utilizando métodos
clássicos ou instrumentais. Essa habilidade é essencial não apenas em laboratórios
de pesquisa, mas também em indústrias farmacêuticas, alimentícias e ambientais,
mas, qual é a verdadeira importância dessa precisão na prática profissional?
Imagine-se em um laboratório farmacêutico, responsável pela análise da con-
centração de princípios ativos em medicamentos. Qualquer desvio na dosagem
pode afetar diretamente a eficácia e a segurança do tratamento para milhares de
pacientes. Da mesma forma, em uma indústria alimentícia, a exatidão na deter-
minação de ingredientes e contaminantes é crucial para garantir a qualidade e
segurança dos produtos que chegam à mesa dos consumidores.
A escolha, portanto, entre métodos clássicos e instrumentais não é apenas
uma questão técnica, mas também uma decisão estratégica que pode impactar
diretamente na confiabilidade e credibilidade da empresa, e é por meio de uma
calibração cuidadosa, aliada ao domínio das técnicas analíticas, que os profissio-
nais conseguem assegurar a precisão e consistência dos resultados, promovendo,
assim, a excelência em suas áreas de atuação.
Em química analítica quantitativa, determina-se a quantidade do analito em uma amos-
tra, contudo, como podemos relacionar essa quantidade, ou seja, a concentração da
espécie analisada com o valor fornecido pelo equipamento utilizado na análise? Vamos
ouvir este podcast e entendermos como podemos responder a essa questão. Recursos
de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Os métodos instrumentais e clássicos são tipos de métodos que a química
analítica quantitativa abrange. Vamos recordar alguns conceitos envolvendo
estes métodos? Assista ao vídeo Diferença entre Métodos Analíticos Clássicos e
Instrumentais. Acesse: https://www.youtube.com/watch?v=gR4RItWvuVo.
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https://www.youtube.com/watch?v=gR4RItWvuVo
TEMA DE APRENDIZAGEM 7
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO
Calibração é o conjunto de operações que estabelece, sob condições específicas,
a relação entre valores fornecidos por um instrumento de medida e os valores
correspondentes das grandezas estabelecida por padrões (BRASIL, 1995).
Em diferentes tipos de análises químicas, utilizam-se os conhecidos padrões
(amostra de referência que contém o analito de interesse, podendo ser padrão
externo ou interno) de tal forma que a resposta para a quantidade desconhecida
possa ser interpretada. Para que se tenha tal resposta, é possível fazer uso de três
diferentes tipos de método de calibração: curva de calibração externa ou curva
analítica, curva de adição de padrão e padrão interno.
Existem alguns termos que são comuns quando se fala em métodos de calibra-
ção, um deles é conhecida como branco. Por meio dos brancos, é possível verificar a
interferência de outras espécies na amostra e traços do analito de interesse que po-
dem ser encontrados nos reagentes utilizados na preservação, preparação e análise.
Há três tipos de branco: branco do método, branco para reagentes e branco de
campo. O branco do método contém todos os constituintes menos o analito e deve
ser utilizado em todas as etapas do procedimento analítico. Já o branco para rea-
gente é semelhante ao branco do método, contudo não é submetido a todos os
procedimentos de preparo de amostra. Por fim, o branco de campo é aquele com
as características semelhantes ao branco do método, porém, foi exposto ao local de
amostragem. Vale salientar que a resposta do branco do método deve ser subtraída
da resposta da amostra real antes de calcular a quantidade de analito na amostra.
APROFUNDANDO
Para verificar se há uma correlação linear entre duas variáveis (x1 e y1), comu-
mente, utiliza-se o coeficiente de correlação de Pearson (r):
r
n x y x y
n x x n y y
�
�
� �
���
� ���
1 1 1 1
1
2
1
2
1
2
1
2{[ ( ) ][ ( )
1
1
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Sendo n o número de pontos experimentais. O valor de r deve estar entre -1 e
+1 e, quanto mais próximo de ±1, maior a probabilidade de existir uma relação
linear entre x e y.
Para determinar qual a melhor reta que passa pelos pontos experimentais,
se faz uso da regressão linear ou método do mínimos quadrados. A equação de
uma reta é dada por:
y a bx� �
y= variável dependente.
x= variável independente.
b= inclinação da reta.
a= intersecção no eixo y.
A inclinação da reta e a intersecção no eixo y são dados por:
b
n x y x y
n x x
a y bx
�
�
�
� �
���
��
1 1 1 1
1
2
1
2( )
Sendo y média de todos os valores de y1 e x média de todos os valores de
x1. Utilizando os valores descritos na Tabela 1, é possível aplicar os conceitos
até aqui aprendidos.
CONCENTRAÇÃO 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40
SINAL 0,00 5,20 9,90 15,30 19,10
Tabela 1 – Valores para a verificação da correlação linear / Fonte: a autora.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 7
O método descrito na Figura 1 é conhecido como curva
analítica ou padrão externo. Um outro método também
utilizado para determinar a concentração do analito de
interesse é o método da adição de padrão. Neste méto-
do, quantidades conhecidas do analito são adicionadas
à amostra e a matriz permanece quase inalterada após
cada adição, variando apenas a concentração do analito.
No método da adição de padrão, a determinação é
feita por meio da extrapolação. A Figura 2 mostra uma
curva genérica deste tipo de método.
Figura 1 – Regressão linear com os dados da Tabela 1 / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a relação linear entre os va-
lores de concentração e do sinal obtido por meio de uma análise química,
conhecida como curva de calibração. No eixo x, estão representados os
valores de concentração, enquanto, no eixo y, os valores fornecidos pelo
equipamento (podendo ser uma medida de corrente, por exemplo). Por
meio da equação da reta obtida com a curva de calibração, é possível
encontrar o valor de concentração do analito, sendo este valor o x da
equação da reta. Fim da descrição.
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O primeiro ponto do gráfico é o resultado da análise da amostra, enquanto os
outros pontos são a amostra mais o analito inserido por meio da solução padrão.
Para determinar o valor da concentração na amostra, utilizando a equação da reta
y= bx + a, considera-se o valor de y igual a zero (extrapolação).
MÉTODOS TITULOMÉTRICOS
Os métodos titulométricos podem ser caracterizados como procedimentos quantita-
tivos que utilizam a quantidade de um reagente de concentração conhecida, a qual é
consumida pelo analito. Em uma titulação, adiciona-se solução padrão à solução que
contém o analito, até que a reação se complete. A quantidade de solução padrão ne-
cessária para completar a reação indica a quantidade do analito presente na amostra.
Figura 2 – Representação genérica da curva de adição de padrão / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma curva de adição de padrão, na qual os pontos são valores de concentração
conhecidos do analito adicionados à amostra. Para determinar a concentração do analito na amostra, é feita a extrapolação,
ou seja, é realizada a continuidade da reta no sentido negativo do eixo x. Neste ponto, o valor de y (da equação da reta)
é zero, sendo possível determinar o valor de x, o qual se refere à concentração do analito na amostra. Fim da descrição.
Em uma titulação, há o titulante e o titulado.
O titulante é a solução reagente, aquela adicionada.
O titulado é a soluçãoconstituinte, em que o titulante é adicionado.
ZOOM NO CONHECIMENTO
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TEMA DE APRENDIZAGEM 7
Há alguns requisitos para que uma reação seja adequada para a titulação, dentre eles:
■ Ser uma reação rápida, se for lenta, é necessário utilizar catalisador.
■ A reação entre o analito e o reagente titulante deve ser bem definida.
■ Boa sinalização do ponto final da reação.
Figura 3 – Titulação na prática
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a titulação na prática. O titulante está presente na bureta e o titulado
no Erlenmeyer. Para que a titulação aconteça, o analista deve abrir a torneira da bureta com uma mão e segurar o
Erlenmeyer com a outra. Observa-se também a presença do indicador fenolftaleína, o qual mostra que o ponto de
viragem, ou seja, evidencia a mudança de cor (indo do incolor para o rosa) quando o volume do titulante adicionado
é equivalente a quantidade de analito na amostra. Fim da descrição.
É necessário saber quando a reação chega ao final e, para tal, avalia-se o ponto de
equivalência ou ponto final teórico e o ponto final, mas, afinal, o que significa tais
termos? O ponto de equivalência é o ponto da titulação em que a quantidade de
reagente padrão adicionado é equivalente à quantidade do analito. É calculado utili-
zando a estequiometria da reação e não pode ser determinado experimentalmente.
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O ponto final da titulação é atingido quando acontece uma alteração física
associada à condição de equivalência. Ocorre uma mudança rápida de alguma
propriedade física da solução. É determinado experimentalmente.
Há, também, um erro associado a titulação (Et), e este é calculado da
seguinte forma:
E V Vt f eq� �
Sendo Veq o volume do ponto de equivalência e Vf o volume do ponto final.
A determinação do ponto final da titulação pode ser alcançada utilizando
indicadores visuais ou métodos instrumentais. Os indicadores visuais causam
mudança de cor próximo ao ponto de equivalência, geralmente. Já os métodos
instrumentais estão relacionados às mudanças de certas propriedades da solução
durante a titulação, como medida de pH, condutividade, corrente etc. No Quadro
1, é possível verificar os tipos de indicadores utilizados, bem como a faixa de pH,
os quais são aplicáveis e a mudança de cor observada.
INDICADOR PKA ZONA DE TRANSIÇÃO COLORAÇÃO
Timolftaleína 10,0 9,4 a 10,6 Incolor para azul
Fenolftaleína 9,3 8,0 a 10,0 Incolor para rosa
Azul de timol 8,9 8,0 a 9,6 Amarelo para azul
Azul de bromotimol 7,1 6,2 a 7,6 Amarelo para azul
Vermelho de metila 5,0 4,4 a 6,2 Vermelho para amarelo
Alaranjado de metila 3,4 3,1 a 4,4 Vermelho para amarelo
Azul de timol 1,65 1,2 a 2,8 Vermelho para amarelo
Quadro 1 – Indicadores ácido-base / Fonte: a autora.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 7
Existe uma representação gráfica para a titulação, conhecida por curva de titula-
ção. A Figura 4 representa uma dessas curvas. Ela mostra a variação logarítmica
de determinada propriedade, em função do volume do titulante.
Figura 4 – Representação gráfica da titulação – curva de titulação
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Curva_Titulacao_Acido_For-
te_Base_Forte.svg. Acesso em: 17 abr. 2024.
Descrição da Imagem: a
imagem apresenta uma
curva de titulação áci-
do-base, sendo o eixo y
composto por valores de
pH e o eixo x por volume
do titulante. Há um pon-
to vermelho no meio do
gráfico, indicando o pon-
to de equivalência. Na
inflexão do gráfico, ou
seja, na parte em que o
volume de titulante adi-
cionado permanece qua-
se constante, é quando
se verifica a faixa de pH
do indicador a ser utili-
zado. Fim da descrição.
Na Figura 4, mais ou menos no meio da parte em que o volume do titulante é
constante, está o ponto de equivalência representado pelo ponto vermelho.
Titulação ácido-base para espécies fortes
A titulação de neutralização ou ácido-base são utilizadas para determinar a con-
centração de ácidos e bases. A alcalimetria envolve titular substâncias ácidas uti-
lizando solução padrão alcalina. Já a acidimetria envolve solução padrão ácida,
titulando espécies básicas. É importante comentar que a solução padrão nesse
tipo de titulação será, sempre, uma base ou um ácido forte, pois este tipo de subs-
tâncias causa mudanças pronunciadas no pH próximo ao ponto de equivalência.
Para visualizar o ponto final, faz-se uso de indicadores ácido-base. Para es-
colher o indicador adequado, é necessário verificar a maneira como o pH varia
1
1
1
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Curva_Titulacao_Acido_Forte_Base_Forte.svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Curva_Titulacao_Acido_Forte_Base_Forte.svg
próximo ao ponto de equivalência, visto que cada indicador possui uma zona de
transição, onde acontece a variação de coloração. Explicando de outra forma: o
indicador ácido-base é um tipo de substância cuja a cor depende do pH do meio.
A curva de titulação é uma ferramenta importante para verificar o compor-
tamento do sistema estudado e determinar o pH nas proximidades do ponto de
equivalência. De forma resumida, em uma titulação de:
■ Ácido forte com base forte → pHponto de equivalência = 7,00.
■ Ácido fraco com base forte → pHponto de equivalência > 7,00.
■ Ácido forte com base fraca → pHponto de equivalênciacontrole é
feito por meio dessa ciência. É praticamente impossível imaginarmos que algum
1
1
produto final ou matéria prima não seja submetido à química analítica, seja quali-
tativamente ou quantitativamente. “A química analítica é uma ciência de medição
que consiste em um conjunto de ideias e métodos poderosos que são úteis em
todos os campos da ciência e medicina” (SKOOG et al., 2006, p. 1).
Os analitos de interesse podem ser separados, identificados e quantificados. A
química analítica qualitativa separa e identifica os componentes que estão presen-
tes em uma amostra. Já a química analítica quantitativa determina as quantidades
relativas dos componentes a serem investigados.
• Amostra: fração que representa todo material a ser analisado.
• Analito: componentes de interesse a serem determinados na amostra.
ZOOM NO CONHECIMENTO
Já mencionamos a importância da química analítica e como ela está interligada
a diversas áreas de conhecimento. A Figura 1 ilustra o papel central da química
analítica em diferentes setores, enfatizando a interdisciplinaridade deste campo.
Química
Analítica
Agricultura
Ciência dos animais
Ciência dos alimentos
Ciência dos solos
Ciências Sociais
Arqueologia
Antropologia
Forense
Engenharia
Civil
Química
Mecânica
Biologia
Botânica
Genética
Zoologia
Ciências do Meio
Ambiente
Ecologia
Meteorologia
Oceanografia
Medicina
Química Clínica
Farmácia
Toxicologia
Figura 1 – A química analítica relacionada a outras áreas da química e de outras ciências
Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
UNIASSELVI
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1
TEMA DE APRENDIZAGEM 1
De forma geral as amostras são compostas por mais de uma substância, daí a
necessidade de definirmos nosso analito. Tendo essa definição, o restante das
substâncias (amostra – analito) é conhecido como matriz. O analito pode estar
presente na amostra em maior quantidade ou menor. Este é um fato importante
para a escolha do método, algo que discutiremos logo mais.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um diagrama que destaca a importância da química analítica e sua
relação com várias disciplinas e campos de estudo. No centro, há um círculo azul com o texto “química analítica”.
Em torno deste círculo, em formato de meia lua, há seis retângulos coloridos com setas saindo deles em direção
ao círculo. Da esquerda para a direita, temos: retângulo azul escuro nomeado “Agricultura”, contém as disciplinas
Ciências dos Animais, Ciência dos Alimentos e Ciência dos Solos; retângulo rosa nomeado “Ciências Sociais”,
contém as disciplinas Arqueologia, Antropologia e Forense; retângulo verde nomeado “Engenharia”, contém
as disciplinas Civil, Química e Mecânica; retângulo laranja nomeado “Biologia”, contém as disciplinas Botânica,
Genética e Zoologia; retângulo amarelo nomeado “Ciências do Meio Ambiente”, contém as disciplinas Ecologia,
Meteorologia e Oceanografia; retângulo rosa claro nomeado “Medicina”, contém as disciplinas Química Clínica,
Farmácia e Toxicologia. O diagrama ilustra como a Química Analítica é fundamental e interdisciplinar, aplicando-se
a uma ampla gama de áreas científicas e práticas.
Erin Brockovich – Uma Mulher de Talento
Começamos nossa conversa por meio de um exemplo prático,
no qual é necessário identificar e quantificar o analito Cr (VI)
em amostras de água. O filme, baseado em fatos reais, retrata
exatamente essa situação. Erin é mãe de três filhos e trabalha
em um pequeno escritório de advocacia. Ela descobre que a
água de uma cidade está sendo contaminada e espalhando
doenças entre seus moradores. Erin consegue convencer seu
chefe a deixá-la investigar o assunto.
INDICAÇÃO DE FILME
Quando o analito compõe mais de 1% da amostra, ele é chamado de componen-
te majoritário. Já quando ele responde a faixa de 0,01 a 1% é conhecido como
componente minoritário.
1
1
Identificar substâncias é responsabilidade da química qualitativa. A análise
qualitativa é uma importante ferramenta para a análise quantitativa, pois ajuda
na escolha do método analítico a ser aplicado para quantificar o analito de in-
teresse. De forma abrangente, a análise qualitativa é mais rápida que a análise
quantitativa (VASCONCELOS, 2019).
Quando buscamos quantificar um analito, as perdas devem ser as menores
possíveis para não comprometer o resultado final de análise. Falando qualitati-
vamente, as perdas não são tão relevantes.
“ A análise qualitativa pode basear-se em reações incompletas ou
então envolver reações simultâneas e paralelas que originem di-
ferentes produtos sem que sérias interferências ocorram. Por sua
vez, a análise quantitativa requer que a medida esteja relacionada
reprodutivelmente à concentração e, portanto, as reações devem ser
completas e acompanhadas pela formação de apenas uma restrita
série de produtos (VASCONCELOS, 2019, p. 11).
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS
ANALÍTICOS
Como já visto, as análises podem ser feitas quali-
tativamente ou quantitativamente, dependendo do
objetivo. Existem diversos métodos e é necessário es-
colher qual o mais adequado para a análise química.
Iremos iniciar com os métodos quantitativos.
Os resultados de uma análise quantitativa típica
podem acontecer partindo de duas medidas. Uma
delas é por meio do volume ou massa da amostra que
está sendo submetida a análise. A outra é a partir de
alguma grandeza que seja proporcional à quantidade
do analito de interesse, como massa, volume, inten-
sidade da luz ou carga elétrica (SKOOG et al., 2006).
Os métodos quantitativos podem ser classificados
como mostrado na Figura 2.
UNIASSELVI
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1
TEMA DE APRENDIZAGEM 1
M
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od
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C
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A
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en
ta
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Figura 2 – Métodos quantitativos / Fonte: a autora.
1
4
Os métodos quantitativos clássicos utilizam valores
de volume ou massa do analito de interesse, jun-
tamente com informações das equações químicas
balanceadas envolvidas nos processos. Além de fa-
zerem uso dos valores de massa atômica e molecu-
lar. A análise gravimétrica e a titulação estão dentro
dos métodos clássicos.
O método gravimétrico busca determinar a massa do analito ou de alguma molé-
cula que esteja quimicamente relacionada ao analito de interesse (SKOOG et al., 2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta, à esquerda, quatro retângulos coloridos indicando uma hierarquia. No
primeiro (na cor rosa) está escrito métodos clássicos e é o início da hierarquia, levando a dois outros retângulos
cinzas um patamar abaixo. O retângulo cinza à esquerda é nomeado análise gravimétrica e o retângulo cinza à
direita é nomeado Titulação, que leva a um terceiro e último patamar da hierarquia contendo precipitação, redox,
complexação e ácido-base. À direita da imagem há um novo esquema de hierarquia, sendo o retângulo azul
nomeado métodos instrumentais o início desta. No segundo nível, temos quatro retângulos verdes nomeados,
da esquerda para a direita: separação; espectroscopia; eletroquímica; e outras. No último nível, há mais quatro
retângulos amarelos nomeados, da esquerda para a direita: extração, cromatografia e eletroforese; espectrosco-
pia molecular, atômica e RMN; potenciometria, voltametria e coulometria; e espectroscopia de massa, métodos
térmicos e análise de superfície. Fim da descrição.
Você se lembra do início da nossa jornada, quando uma situação-problema do Cr
(VI) foi exposta? Sabendo que a espectroscopia é um tipo de método quantitativo,
qual tipo de espectroscopia vocês usariam= 100,0 mL
nº de mol de NaOH = CNaOH x VNaOH adicionado = 0,100 x 0,102 = 0,0102
HCl NaOH NaCl H Oaq aq s l( ) ( ) ( ) ( )� � � 2
Início 0,0100 - - -
Adição - 0,0102 - -
Equilíbrio - 0,000200 0,0100 0,0100
pOH log OH log x
pH
� � � � �
� �
�� �� � �� �9 90 10 3 00
14 00 3
4, ,
, ,, ,00 11 00 �
C n mol
V
n mol
V VNaOH
NaOH
total
NaOH
HCl NaOHdasolução
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(00 100 0 102
9 90 10 4
, , )
, /
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� �x mol L
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1
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TEMA DE APRENDIZAGEM 7
Titulação ácido-base para espécies fracas
De forma análoga à titulação de ácido forte e base forte, a titulação de um ácido
fraco e uma base forte também pode ser feita. O ácido fraco reage completamente
com a base forte e, neste caso, haverá a formação de um sistema tampão. Anali-
sando as etapas de forma similar, a titulação descrita anteriormente.
Figura 5 – Gráfico da titulação de um ácido forte com uma base forte / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem destaca a curva de titulação do HCl. No eixo vertical, marcado de zero a doze,
denota o “pH do titulado”, enquanto o eixo horizontal, de zero a trinta e cinco, representa o “volume do titulante
(NaOH) em mL”. A curva inicia próxima ao zero, atinge 25 e finaliza com uma pequena curva no 30. O gráfico exibe
oito pontos ao longo da curva. À esquerda, um retângulo identificado como “ponto de equivalência” tem uma seta
apontando o ponto cinco. Fim da descrição.
A Figura 5 representa, graficamente, a titulação de um ácido forte com uma base forte.
1
1
4
Para melhor compreender tais conceitos, considere a titulação de 100,0 mL de
CH3COOH 0,100 mol/L com solução padrão de NaOH na mesma concentração.
KaCH3COOH = 1,80 x 10-5
CH COOH NaOH CH COONa H Oaq aq aq l3 3 2( ) ( ) ( ) ( )� � �
ETAPA 1 (ANTES DE INICIAR A TITULAÇÃO)
Não há adição de titulante ao titulado, há somente solução aquosa de ácido fraco. O
pH da solução será dado pela dissociação do ácido fraco.
ETAPA 2 (APÓS O INÍCIO DA TITULAÇÃO)
A solução contém uma mistura de ácido fraco que ainda não reagiu com a base forte
e o sal formado pela reação ácido fraco com a base forte. O pH da solução será dado
pelo sistema tampão formado.
ETAPA 3 (NO PE)
A quantidade de base adicionada reagiu com todo ácido presente na solução, forman-
do água e um sal de ácido fraco com base forte. O pH será determinado pela hidrólise
do sal.
ETAPA 4 (APÓS O PE)
Há excesso de base forte. O pH da solução será dado pela dissociação da base forte.
O volume de titulante necessário para atingir o PE é dado por:
nº de mol de NaOH = n° de mol de CH3COOH
CNaOH x VNaOH adicionado = CCH3COOH x VCH3COOH
0,100 x VNaOH adicionado = 0,100 x 100
VNaOH adicionado = 100,0 mL
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1
5
TEMA DE APRENDIZAGEM 7
Etapa 1:
CH COOH H O CH COO H O3 2 3 3� �� ��
Início 0,0100 - - -
Equilíbrio 0,0100-x - x x
Sendo,
Ka CH COO H O
CH COOH
x x
x
x x� �
�
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�[ ][ ]
[ ]
.
( , ) ,
,3 3
3
2
0 0100 0 0100
1 8 10 55
21 32 10x x� �,
pH log H O log x � � � � ��� �� � �� �
3
21 32 10 2 88, ,
Observação: considerando [CH3COOH] = Ca, deve-se avaliar as seguintes con-
dições para realizar o cálculo simplificado, ou seja, (Ca-x) = Ca:
■ Se Ca/Ka>102 → Efetuar o cálculo simplificado (Ca-x = Ca).
■ Se Ca/Ka≤102 → Efetuar o cálculo sistemático, não considerar (Ca-x = Ca).
Etapa 2:
Supondo a adição de 20,0 mL de NaOH.
nº de mol CH3COOH inicial = CCH3COOH x VCH3COOH = 0,100 x 0,100 = 0,0100 mol
n° de mol NaOH adicionado = CNaOH x VNaOH = 0,100 x 0,0200 = 0,00200 mol
Vfinal da solução = 100 mL + 20 mL = 120 mL= 0,120 L
CH COOH NaOH CH COONa H Oaq aq aq l3 3 2( ) ( ) ( ) ( )� � �
Início 0,0100 - - -
Adição - 0,00200 - -
Equilíbrio 0,00800 - 0,00200 0,00200
1
1
1
No equilíbrio:
[ ]
,
,
, /
[ ]
,
,
CH COOH mol L
CH COO
3
3
0 00800
0 120
0 0667
0 00200
0 120
0
� �
� �� ,, /
[ ][ ]
[ ]
,
, [
0167
1 80 10
0 01673 3
3
5 3
mol L
Ka CH COO H O
CH COOH
x H
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� OO H O x mol L
pH
�
� �� �
�
]
,
[ ] , /
,
0 0667
7 20 10
4 14
3
5
Etapa 3:
VNaOH adicionado = 100,0 mL
nº de mol de NaOH = CNaOH x VNaOH adicionado = 0,100 x 0,1 = 0,0100
CH COOH NaOH CH COONa H Oaq aq aq l3 3 2( ) ( ) ( ) ( )� � �
Início 0,0100 - - -
Adição - 0,0100 - -
Equilíbrio - - 0,0100 0,0100
[ ]
,
,
, /CH COONa mol L3
0 0100
0 200
0 0500= =
Hidrólise do acetato:
CH COO H O CH COOH OHaq l aq aq3 2 3( ) ( ) ( ) ( )
� �� � �
Início 0,0500 - - -
Equilíbrio 0,0500-x - x x
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1
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TEMA DE APRENDIZAGEM 7
No equilíbrio:
Kh Kw
Ka
CH COOH OH
CH COO
Kh x
x
x x
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�
�
[ ][ ]
[ ]
,
,
.
3
3
14
5
1 00 10
1 80 10 0,, ,
[ ] , /
0500 0 0500
5 27 10
2
6
�
�
� �� �
x
x
x OH x mol L
pOH OH
pH pOH
� � �
� � �
�log[ ] ,
,
5 28
14 8 72
Observação: considerando [CH3COOH] = Ca, deve-se avaliar as seguintes con-
dições para realizar o cálculo simplificado, ou seja, (Ca-x) = Ca:
■ Se
Ca
Kh
≤102 → Efetuar o cálculo simplificado (Ca-x = Ca).
■ Se
Ca
Kh
≥102 → Efetuar o cálculo sistemático, não considerar (Ca-x = Ca).
Etapa 4:
Supondo a adição de 100,10 mL de NaOH.
VNaOH adicionado = 100,10 mL
nº de mol de NaOH = CNaOH x VNaOH adicionado = 0,100 x 0,10010 = 0,010010
CH COOH NaOH CH COONa H Oaq aq aq l3 3 2( ) ( ) ( ) ( )� � �
Início 0,0100 - - -
Adição - 0,01001 - -
Equilíbrio - 0,01001 0,0100 0,0100
C
n mol
V
n mol
NaOH
NaOH
total
add
excedente
excedente
dasolução
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aapósPE
V VCH COOH NaOH
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( )
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( , , )
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pOH OH x mol L
pH
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, , ,
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14 00 4 30 9 70
5
1
1
8
Início 0,0100 - - -
Adição - 0,01001 - -
Equilíbrio - 0,01001 0,0100 0,0100
C
n mol
V
n mol
NaOH
NaOH
total
add
excedente
excedente
dasolução
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aapósPE
V VCH COOH NaOH
)
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0 100 0 1001
4 998 10
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x x mol L
pOH OH x mol L
pH
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, , ,
4 998 10
14 00 4 30 9 70
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A Figura 6 representa, graficamente, a titulação de um ácido fraco com uma
base forte.
Figura 6 – Gráfico da titulação de um ácido fraco com uma base forte / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem destaca a curva de titulação do CH3COOH. No eixo vertical, marcado de zero a
14, denota o “pH do titulado”, enquanto o eixo horizontal, de zero a 70, representa o “volume do titulante (NaOH)
em mL”. A curva inicia próxima ao zero, atinge 50 e finaliza após uma pequena curva no 70. O gráfico exibe 11
pontos ao longo da curva. À esquerda, um retângulo identificado como “Ponto de equivalência” tem uma seta
apontando entre os pontos seis e sete. Fim da descrição.
UNIASSELVI
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1
9
TEMA DE APRENDIZAGEM 7
Ao explorar os métodos de calibração e titulometria na química analítica, mer-
gulhamos emum mundo onde precisão e confiabilidade são imperativos. Me-
diante uma análise cuidadosa de diferentes métodos, desde a curva analítica até
a titulação ácido-base, entendemos como escolher a abordagem correta pode
influenciar diretamente a qualidade dos resultados obtidos, mas o que torna esses
conceitos tão cruciais? Ao adentrar o ambiente profissional, seja em laboratórios
farmacêuticos, indústrias alimentícias ou em estudos ambientais, nos deparamos
com desafios que demandam não apenas conhecimento teórico, mas, também,
habilidades práticas. Cada gota de solução, cada ponto na curva de titulação re-
presenta não apenas uma medida, mas a confiança de que estamos contribuindo
para a segurança e eficácia de produtos e processos essenciais para a sociedade.
Ao contemplarmos gráficos, equações e procedimentos, somos levados a
refletir sobre o papel essencial que a química analítica desempenha em nosso
mundo. Desde a determinação precisa de concentrações até a identificação de
contaminantes, cada análise nos aproxima um passo mais perto de um futuro
mais seguro e sustentável.
Assim, cada experimento conduzido e cada curva delineada devem ser vis-
tos não apenas como uma obrigação a ser cumprida, mas como uma viagem de
exploração e responsabilidade, pois é por meio do domínio desses conceitos que
moldamos nossa carreira e também o mundo ao nosso redor.
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
EM FOCO
1
4
1
NOVOS DESAFIOS
Por intermédio da análise quantitativa, é pos-
sível quantificar determinada espécie. Essa
quantificação pode ser feita por meio dos mé-
todos clássicos ou instrumentais, sendo ne-
cessário verificar as condições de análise para
definir qual o tipo de método mais adequado.
Os métodos instrumentais possuem maior
aplicabilidade no âmbito industrial.
Quando uma medida instrumental é feita,
faz-se necessário realizar a calibração para a ob-
tenção do resultado final, sendo possível fazer,
por exemplo, a calibração externa ou o método
da adição de padrão. Ambos são amplamente
empregados.
Outra maneira de quantificar um anali-
to é por meio da titulação, sendo que, neste
procedimento, a quantificação da espécie de
interesse acontece mediante uma reação com-
pleta com o titulante adicionado. Na titulação,
o analista deve estar bem atento para o “ponto
de viragem”, quando há mudança de alguma
propriedade física da solução, por exemplo,
mudança de cor.
UNIASSELVI
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4
1
1. É possível realizar a titulação de um ácido forte com uma base forte (vice-versa) ou de um
ácido fraco com uma base forte (vice-versa), desde que o titulante seja uma base ou um
ácido forte.
Levando em consideração uma montagem correta de titulação, um técnico em química quer
fazer uma titulação ácido-base utilizando H2SO4 e NaOH para determinar a concentração do
ácido. Sobre o contexto apresentado, assinale a alternativa correta:
a) A solução de NaOH se encontra no Erlenmeyer.
b) Não é necessário o uso do indicador.
c) A agitação do Erlenmeyer não é indicada.
d) O H2SO4 é o analito.
e) No ponto de equivalência ou estequiométrico, a concentração dos íons H3O
+ é maior
que os íons OH-.
2. A titulação é um método quantitativo, que permite quantificar o analito de interesse por
meio de uma reação completa entre o titulado e o titulante.
Assinale a opção que apresenta os instrumentos de medição de volume mais indicados para
a realização de uma titulação:
a) Bureta e Erlenmeyer.
b) Proveta e Erlenmeyer.
c) Pipeta volumétrica e Erlenmeyer.
d) Proveta e béquer.
e) Pipeta volumétrica e béquer.
AUTOATIVIDADE
1
4
1
3. Na titulação de um ácido forte e uma base forte, o ponto de equivalência está bem definido,
graficamente, enquanto, quando a titulação é de um ácido fraco com uma base forte, o
gráfico não é tão claro.
O gráfico, a seguir, foi obtido com os dados da titulação de uma amostra de determinada
substância presente em um produto comercial.
Fonte: a autora.
Nesse caso, o produto comercial e o titulante, usados no procedimento experimental, cor-
respondem, respectivamente, à(ao):
a) Ureia e solução de ácido fosfórico.
b) Ácido nítrico e hidróxido de sódio.
c) Vinagre e solução de hidróxido de sódio.
d) Soda cáustica e solução de ácido sulfúrico.
e) Ácido muriático e solução de hidróxido de potássio.
AUTOATIVIDADE
1
4
1
REFERÊNCIAS
BRASIL. Ministério da Indústria, do Comércio e do Turismo. Instituto Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial. Portaria INMETRO nº 29, de 10 de março de 1995. Nova
versão do Vocabulário de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia. Brasília, DF: INMETRO,
1995. Disponível em: http://sistema-sil.inmetro.gov.br/rtac/RTAC000182.pdf. Acesso em: 17 abr.
2024.
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
1
4
4
1. Alternativa D.
O H2SO4 é o analito.
2. Alternativa A.
Bureta e Erlenmeyer.
3. Alternativa C.
O gráfico corresponde a uma titulação entre um ácido fraco (ácido acético presente no vina-
gre) e uma base forte (hidróxido de sódio; NaOH). Verifica-se, neste caso, um valor elevado
para o pH ao final da reação.
GABARITO
1
4
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MINHAS METAS
TÉCNICAS INSTRUMENTAIS
Relembrar o que é espectro magnético.
Conhecer diferentes tipos de métodos espectrométricos.
Compreender os conceitos de absorção e emissão atômica.
Estudar a instrumentação envolvendo métodos espectrométricos.
Entender os resultados obtidos em análises utilizando métodos espectrométricos.
Aplicar a quantificação de um determinado analito.
Compreender a aplicabilidade de cada método estudado.
T E M A D E A P R E N D I Z A G E M 8
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INICIE SUA JORNADA
Em química analítica, destacam-se os métodos instrumentais que se valem de tecno-
logia avançada para decifrar as propriedades físicas de substâncias específicas, per-
mitindo, assim, a quantificação precisa de analitos, mas como podemos aplicar essa
tecnologia para desvendar os segredos escondidos nas amostras que estudamos?
Dentre esses métodos, a espectroscopia emerge como uma disciplina funda-
mental, dedicada ao estudo minucioso das interações entre diferentes formas de ra-
diação e a matéria. Imagine-se diante de um espectrômetro, observando os padrões
de absorção ou emissão que revelam a composição química de uma substância des-
conhecida. Como essas informações podem ser traduzidas em dados significativos?
Por meio da espectrometria e seus variados métodos, é possível não apenas
detectar, mas também quantificar a quantidade de radiação emitida ou absorvi-
da por compostos ou espécies atômicas de interesse, mas quais são os desafios e
limitações que enfrentamos ao utilizar essas técnicas sofisticadas? Experimente
ajustar os parâmetros do espectrômetro e observe como isso influencia os resul-
tados obtidos. O que podemos aprender com essas variações?
Os métodos espectroscópicos, delineados pelas diversas regiões do espectro
eletromagnético, constituem uma ferramenta indispensável na caixa de instrumen-
tos do analista químico. Desde a espectroscopia de radiações ultravioleta e visível
(UV-Vis) até a ressonância magnética nuclear (RMN), cada faixa espectral oferece
insights únicos acerca da composição e estrutura das substâncias em análise. Como
podemos aproveitar, ao máximo, essa diversidade de técnicas para resolver pro-
blemas analíticos complexos e desvendar os mistérios que a química nos reserva?
A luz solar pode ser decomposta nas cores do arco íris e o experimento feito para
comprovar tal fato foi peça chave na descoberta de algumas radiações. Vamos ou-
vir a história da descoberta das radiações ultravioleta e infravermelha? Recursos
de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
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TEMA DE APRENDIZAGEM8
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
MÉTODOS ESPECTROMÉTRICOS
Para entender os métodos espectrométricos, faz-se necessário compreender con-
ceitos envolvendo a radiação eletromagnética. A radiação eletromagnética pode
ser definida como um tipo de energia que é transmitida por meio do espaço a
velocidades elevadas. Ela pode ser descrita como uma onda e pode ser tratada
como pacotes discretos de energia ou partículas, conhecidas por fótons (SKOOG
et al., 2006). Esse comportamento é chamado de dualidade partícula-onda.
Existem alguns parâmetros associados ao conceito de onda, como: compri-
mento de onda (λ), frequência (f), amplitude (A) e período (p). Na Figura 1, po-
dem-se observar dois desses parâmetros.
VAMOS RECORDAR?
Existem alguns princípios básicos que vão ajudar a compreender os métodos
espectrométricos, dentre eles, o espectro eletromagnético. Vamos recordar
o que é o espectro eletromagnético e quais os conceitos associados a ele?
Assista ao vídeo O Espectro Eletromagnético. Acesse: https://www.youtube.com/
watch?v=28JVQrLCFtM.
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https://www.youtube.com/watch?v=28JVQrLCFtM
https://www.youtube.com/watch?v=28JVQrLCFtM
O comprimento de onda (λ) é a distância entre duas cristas de onda, medida
em direção à progressão da onda. A amplitude (A) é uma quantidade vetorial
que indica a medida da intensidade do campo elétrico ou magnético na altura
máxima da onda (SKOOG et al., 2006). A frequência está relacionada ao número
de oscilações completas que uma onda faz a cada segundo, sendo sua unidade
s-1. Vale destacar que uma oscilação por segundo também é chamada de 1 Hertz
(Hz). Por fim, o período é o tempo, em segundos, requerido para a passagem de
sucessivos máximos ou mínimos por meio de um ponto fixo. Possui a mesma
unidade da frequência.
Átomos, moléculas e íons existem em estados discretos, os quais possuem
quantidades de energia definidas, chamadas de estados eletrônicos. Se uma
magnitude de energia for aplicada ao átomo, este irá absorver essa energia e
os elétrons vão ser promovidos para uma camada de maior energia. A Figura 2
mostra como esse processo acontece.
Figura 1 – Parâmetros de uma onda / Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um gráfico com os parâmetros de uma onda associados a esse con-
ceito descrito nela. Estão apresentados o comprimento de onda (λ) e a amplitude (A). Fim da descrição.
C
am
p
o
el
ét
ri
co
0
Comprimento da onda, λ
Amplitude
A
Tempo ou distância
+
-
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TEMA DE APRENDIZAGEM 8
Além de estados eletrônicos, as moléculas também apresentam estados vibra-
cionais, os quais estão relacionados à energia das vibrações interatômicas, e es-
tados rotacionais, que provêm da rotação das moléculas em torno de si mesmas.
Estado excitado
Estado fundamental
Excitação (absorção de
energia)
Figura 2 – Estado de excitação de um átomo / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a excitação de um átomo, ou seja, quando este recebe uma certa
magnitude de energia ele a absorve, saindo do estado fundamental (de menor energia) e indo para o estado
excitado (de maior energia). Fim da descrição.
A radiação eletromagnética é produzida quando átomos/moléculas/íons que
estão no estado excitado relaxam e retornam a um nível de energia mais bai-
xo, fornecendo o excesso de energia como fótons. Utilizando a Figura 1, seria o
processo contrário ao representado. As radiações UV-Vis possuem energia para
provocar transições somente de elétrons da camada mais externa. Já as frequên-
cias de raios X são mais energéticas, sendo capazes de interagir com elétrons que
estão mais próximos ao núcleo dos átomos.
Há diferença de estado de energia de átomos e moléculas, pois o número de
estados de energia das moléculas é, geralmente, maior, quando comparado com o
número de estados de energia para átomos isolados. A Figura 3 mostra tal diferença.
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E
n
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g
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, e
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s-
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4,0
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m
5
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0
n
m
A B IR VIS UV
λ1 λ4 λ’1 λ’5 λ’5λ’1
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3
4
0
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2
3
4
0
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Espectrofotometria UV/Vis
A espectrofotometria UV/Vis é um dos métodos analíticos mais empregados
e possui ampla aplicabilidade em diferentes áreas. É baseada nas medidas de
absorção da radiação eletromagnética, nas regiões visível e ultravioleta do
espectro. Pode ser aplicada tanto para compostos orgânicos como inorgânicos e
a sensibilidade do método está entre 10-4 a 10-5 mol/L.
A energia de um feixe de radiação que incide em uma determinada área por
segundo é conhecida como potência radiante (P). Assim, quando a radiação emi-
tida atinge a amostra, parte dessa radiação é utilizada para excitar as moléculas
ou átomos presentes na amostra. A radiação que atinge a amostra, conhecida
Figura 3 – Demonstração da absorção de energia por um átomo (A) e por uma molécula (B)
Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a absorção de energia por um átomo isolado (em A) e por uma mo-
lécula (em B). É notável a diferença do número de níveis energéticos quando se compara a absorção de energia
por um átomo e por uma molécula. A absorção de energia de uma molécula acontece em vários níveis de energia
e dentro de cada nível (em B: E0, E1 e E2) há subníveis energéticos, fato não observado quando se trata de um
átomo. Fim da descrição.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 8
por potência radiante incidente (P0) é maior que a radiação que não é absorvi-
da pela amostra, chamada de potência radiante transmitida (P). Para facilitar a
compreensão de tais conceitos, a Figura 4 representa P0 e P.
Há uma relação quantitativa entre a absorção da radiação, a concentração
das espécies que absorvem radiação e o caminho ótico (meio em que a radiação
passa), relação que é conhecida como Lei de Beer (ou Lei de Beer-Lambert) e
está representada matematicamente:
A b c� � . .
Em que: A= absorbância (adimensional); ε= absortividade molar (L/mol/cm);
b= comprimento do caminho óptico (cm); c= concentração do analito (mol/L).
Solução
absorvente de
concentração c
P0
P
b
Figura 4 – Atenuação do feixe de radiação pelo processo de absorção
Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a potência radiante incidente (P0) e a potência radiante transmitida
(P). É possível observar a diferença de magnitude entre elas, sendo P0 maior que P. Fim da descrição.
As grandezas P e P0 ainda podem ser relacionadas por meio da transmitância (T),
a qual é a fração da radiação transmitida pelo meio. Matematicamente:
T P
P
=
0
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A absorbância (A) está relacionada com a transmitância por meio da equação:
A T� � log10
A Lei de Beer possui algumas limitações, tais como: descreve o comportamento
da absorção apenas de soluções diluídas; em concentrações elevadas, haverá
desvios da relação linear entre a absorbância e a concentração; há desvios quando
o soluto colorido sofre ionização, dissociação ou se associa em solução; e ocorrem
discrepâncias quando a luz usada não é monocromática.
Para que uma análise espectrofotométrica possa ser feita, faz-se necessário utilizar
um espectrofotômetro, sendo este constituído das seguintes partes:
Fonte de luz Monocromador Amostra Detector de luz
Figura 5 – Partes de um espectrofotômetro / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as partes de um espectrofotômetro, sendo estas nomeadas, da
esquerda para a direita: fonte de luz; monocromador; amostra; e detector de luz. Fim da descrição.
■ Fonte: é necessária uma fonte contínua, sendo que a potência não deve ter
alta variabilidade em uma faixa considerável de comprimento de onda.
Um exemplo desse tipo de fonte seria lâmpadas de deutério e hidrogênio.
■ Monocromador: dispersa a radiação nos comprimentos de onda que as
compõem e seleciona uma pequena faixa de comprimento de onda para
passar pela amostra ou detector.
■ Recipientede amostra: a amostra é adicionada a uma célula ou cubeta
para ser analisada.
■ Detector: realiza a conversão da radiação que atravessa a cubeta em uma
quantidade capaz de ser medida por um equipamento. Podem ser de dois
tipos (além do olho humano, forma pouco usada atualmente): que res-
ponde a fótons e outro a calor. Basicamente, eles convertem a energia
radiante em sinais elétricos.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 8
Os espectrofotômetros podem ser de feixe simples ou feixe duplo. No de feixe
simples, a leitura do branco (célula de referência) e da célula da amostra é feita
de forma individual, enquanto no feixe duplo pode ser feita de forma conjunta,
ao mesmo tempo.
Espectrometria de absorção e emissão atômica
As espectrometrias de absorção ou emissão atômica estão embasadas na medi-
da da luz absorvida ou emitida, respectivamente, pelos componentes da amos-
tra. Mediante essa técnica analítica, é possível identificar e quantificar espécies
presentes na amostra. Em ambos os métodos, há necessidade de atomização da
amostra, etapa esta de suma importância para a qualidade do método, tendo
influência sob sua sensibilidade, precisão e exatidão.
A atomização é uma etapa em que a amostra é volatilizada e decomposta,
gerando uma amostra no estado gasoso de átomos e íons. Diferentes tipos de
métodos podem ser empregados para que a atomização da amostra seja realizada,
como plasmas indutivamente acoplados, chamas e atomizadores eletrotérmicos
(SKOOG et al., 2006).
A espectrometria de absorção atômica (EA) está associada à quantificação da
energia absorvida de uma fonte de radiação incidente na amostra para que acon-
teça a excitação dos elétrons de espécies no estado fundamental. A espectros-
copia de emissão atômica (EEA) está fundamentada na emissão de luz, com o
retorno dos elétrons elementares do estado excitado.
APROFUNDANDO
Vale relembrar que os átomos não possuem energias vibracional e rotacio-
nal, diferentemente das moléculas. Assim, na espectroscopia atômica, haverá
energia somente referente a transições eletrônicas, sendo gerados picos como
resultado. Na Figura 6, é possível compreender esse processo e observar o sinal
gerado nesse tipo de análise.
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Descrição da Imagem: a imagem apresenta: a) as linhas de absorção de energia de um átomo, onde acontece
sua excitação, saindo do estado fundamental (de menor energia) para estados excitados (de maior energia),
representando a espectroscopia de absorção atômica; b) as linhas de emissão de energia de um átomo, com a
relaxação de elétrons elementares dos estados excitados, representando a espectroscopia de emissão atômica;
c) um espectro de absorção ou emissão, sendo o eixo composto por valores do comprimento de onda e o eixo y
contém a absorbância (valor fornecido pelo instrumento de análise). Em c) há três picos estreitos, sendo possível
afirmar a boa resolução do método empregado. Fim da descrição.
Existem alguns componentes principais que compõem a instrumentação ne-
cessária para realizar análises por espectroscopia de absorção atômica, são eles:
Figura 6 – Linhas de absorção (a) e emissão (b) de radiação do sódio e o espectro de linhas gerado
Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
a) b)
4,0
3,0
2,0
1,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0 0
5p
4p
3p
3s
5p
4p
3p
3s
E
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V
E
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V
Excitação Emissão
atômica
c)
A
b
so
rb
ân
ci
a
Comprimento de onda, nm
200 300 400 500 600
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3
0
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5
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ou
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■ Introdução de amostra: basicamente, consiste na presença do nebulizador,
o qual produz uma névoa ou aerossol. Além disso, introduz constante-
mente a amostra no atomizador.
■ Atomizador: nesta etapa, as moléculas são transformadas em átomos, seja
pelo calor de uma chama ou por meio de uma corrente elétrica.
Na Figura 8, é possível observar as fases que compõem este processo:
Figura 7 – Instrumentação necessária para análises por espectroscopia / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os componentes principais da instrumentação necessária para a
realização de uma análise por espectroscopia, sendo esses nomeados, da esquerda para a direita: introdução
de amostra; atomizador; fontes de radiação (lâmpada de cátodo oco); detector de radiação; e computador.
Fim da descrição.
Introdução
de amostra
Fonte de
radiação
(lâmpada de
cátodo oco)
Detector de
radiação ComputadorAtomizador
Solução
da amostra
Nebulização Dessolvatação Volatilização
Moléculas Íons
Átomos
livres
Jato gasoso
spray
Aerossol
seco
∆ ∆
Figura 8 – Atomização da amostra / Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as etapas do processo de atomização da amostra, ou seja, a amostra
líquida é transformada em aerossol. Quando a amostra chega no atomizador acontece o aquecimento desta e
gotículas finas vão para o estado gasoso. O aquecimento continua e sofre um aumento, com isso, o solvente
evapora e o analito permanece sólido. O aumento de temperatura provoca a quebra de ligações químicas, formando
átomos gasosos no estado fundamental. Fim da descrição.
O atomizador pode ser de diferentes tipos: chama, eletrotérmico ou plasma. O
de chama realiza a quantificação de mais de 60 elementos, é adequado para ro-
tinas laboratoriais, a mais utilizada é a chama da mistura de ar/acetileno. Neste
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tipo de atomizador, a amostra passa continuamente pela chama. No atomizador
eletrotérmico, um pequeno volume de amostra é confinado e por passagem
de corrente elétrica, ocorre o aquecimento e a atomização do analito. Por fim, o
atomizador de plasma, que precisa transformar um gás em íons, o que pode ser
feito por meio do fornecimento de elevada energia, com uma grande descarga
elétrica. Assim, os elétrons e os íons recebem aceleração pelo campo magnético
oscilante, fazendo com que a temperatura do plasma chegue a 10.000 K.
■ Lâmpada de cátodo oco: são lâmpadas de descarga gasosa que fazem
uso da emissão característica de cada elemento a ser determinado, ou
seja, emite comprimentos de onda dentro de uma pequena faixa de
comprimentos de onda.
■ Detector de radiação: são classificados como detectores de fótons e térmi-
cos, sendo os detectores de fótons ou fotelétricos mais utilizados.
■ Computador: amplifica o sinal que sai do detector.
A instrumentação para a espectroscopia de emissão atômica está apresentada
na Figura 9.
Plasma
Para a fonte de
potência de rf
Nebulizador
Amostra
Dispositivo
de isolamento de
comprimento de ondas
Transdutor(es)
Processador
de sinal
Sistema
computacional
Figura 9 – Componentes de um espectrômetro de emissão atômica
Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta, esquematicamente, a sequência instrumental, com algumas dife-
renças para a espectrometria de absorção atômica, da espectrometria de emissão atômica. Fim da descrição.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 8
A primeira diferença observada entre a instrumentação da absorção para a emissão
atômica é que nesta, a lâmpada de cátodo oco não se faz presente, visto que o plas-
ma (atomizador) fornece a energia necessária para levar os elétrons de valência do
analito para o estado excitado. Ao retornarem para o estado fundamental, tais elé-
trons emitem a energia absorvida na forma de luz. Aqui, diversos átomos vão emitir
radiação ao mesmo tempo, portanto, após o plasma, se faz necessário realizar um
isolamento do comprimento de onda, para que a emissão do analito seja identificada.
Concluindo nossa exploração dos métodos espectrométricos, mergulhamos
nas profundezas da interação entre a matéria e a radiação eletromagnética. Desde
os conceitos fundamentais da dualidade partícula-onda até a prática intricada
da análise espectral, cada etapa desvenda um novo mistério da química analítica.
Ao observarmos as ondasque compõem o espectro eletromagnético, refletimos
sobre a complexidade dos estados de energia de átomos e moléculas, nos quais cada
transição eletrônica ou vibracional revela uma história única, e, ao mergulharmos
na instrumentação dos espectrofotômetros e espectrômetros, somos lembrados da
precisão necessária para decifrar os segredos contidos em cada amostra.
Nesse contexto, torna-se evidente que a compreensão dos métodos espec-
trométricos vai além da simples análise de dados. É uma jornada de descoberta
e questionamento, na qual cada pico de absorção ou emissão nos conduz a
novos desafios e possibilidades.
Assim, ao nos despedirmos desse universo fascinante, levamos não apenas
o conhecimento adquirido, mas também o desejo contínuo de explorar as
fronteiras da ciência, desvendando os segredos mais profundos da matéria
que nos rodeia.
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
EM FOCO
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NOVOS DESAFIOS
A espectroscopia atômica faz uso da radiação eletromagnética para determinar
a composição da amostra analisada. Cada átomo absorve ou emite energia em
um comprimento de onda característico, fato que permite a identificação e a
quantificação de diferentes espécies.
Nesse contexto, técnicas analíticas baseadas na espectroscopia atômica (de
absorção ou emissão, por exemplo) são amplamente empregadas em análises
clínicas, forenses, ambientais, metalúrgicas e de alimentos naturais e/ou proces-
sados, por exemplo. É um tipo de método que pode ser aplicado em diferentes
áreas, podendo ser empregado em seu âmbito profissional.
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1. A relação quantitativa entre a absorção da radiação, a concentração das espécies que
absorvem radiação e o caminho óptico é conhecida como Lei de Beer.
A partir do estudo com espectrofotometria UV-Visível, quatro amostras de soluções com dife-
rentes concentrações conhecidas de aspirina foram analisadas, utilizando-se uma cubeta com
caminho óptico de 1 cm. A curva analítica é de: y = 7,6.10².x + 1,0.10-4. Considerando que o sistema
estudado atende aos pressupostos da Lei de Lambert-Beer, avalie as afirmações a seguir:
I - O caminho óptico, apesar de importante, não influencia no valor da absorbância.
II - Amostra de uma solução que contém aspirina com absorbância de 0,2 apresentará con-
centração de 2,6.10-4 mol.L-1.
III - As concentrações de aspirina puderam ser determinadas devido à absorção se dar na
região do infravermelho.
IV - Variação da absorbância em função da concentração de analito tem relação direta com
o coeficiente de absortividade molar (→ε) da aspirina e com o comprimento do caminho
óptico da cubeta.
É correto o que se afirma em:
a) I e II.
b) II e IV.
c) III e IV.
d) I, II e III.
e) I, II e IV.
2. A espectrometria de absorção ou emissão atômica está embasada na medida da luz absor-
vida ou emitida, respectivamente, pelos componentes da amostra. Em ambos os métodos
há necessidade de atomização da amostra, etapa esta de suma importância para a quali-
dade do método, tendo influência sob sua sensibilidade, precisão e exatidão.
A etapa de atomização consiste em:
a) Volatilizar e decompor a amostra.
b) Ionizar a amostra.
c) Ionizar e liquefazer a amostra.
d) Solidificar a amostra.
e) Liquefazer e volatilizar a amostra.
AUTOATIVIDADE
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3. As espectroscopias de absorção e emissão atômica possuem componentes semelhantes
que compõem a instrumentação necessária para realizar a análise – por exemplo, em am-
bos os métodos, há a presença do atomizador.
Com base na instrumentação utilizada para análises em espectroscopia de absorção e emis-
são atômica, é correto afirmar:
a) A lâmpada de cátodo oco está presente em ambas as técnicas.
b) Na espectroscopia de emissão atômica, há um dispositivo de isolamento de compri-
mento de ondas.
c) Na espectroscopia de absorção atômica, não há a presença do atomizador.
d) É utilizada a cubeta como recipiente de amostra.
e) O atomizador é a lâmpada de cátodo oco.
AUTOATIVIDADE
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REFERÊNCIAS
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
SKOOG, A. D. et al. Fundamentos de química analítica. 8. ed. São Paulo: Thomson, 2006.
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1. Alternativa B.
I. Incorreta. Possui influência, sim.
III. Incorreta. Não, região do ultravioleta-visível.
2. Alternativa A.
Volatilizar e decompor a amostra.
3. Alternativa B.
A. Incorreta. Somente na espectroscopia de absorção atômica.
C. Incorreta. Sim, ele está presente.
D. Incorreta. Este é um recipiente utilizado em espectroscopia UV-Vis.
E. Incorreta. Não, a lâmpada de cátodo oco emite comprimentos de onda dentro de uma
pequena faixa de comprimentos de onda.
GABARITO
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MINHAS METAS
TÉCNICAS INSTRUMENTAIS
E MEDIDAS
Identificar técnicas de separação.
Compreender os conceitos associados à cromatografia líquida de alta eficiência.
Estudar os parâmetros da cromatografia gasosa.
Aplicar os métodos de calibração associados à separação cromatográfica.
Compreender a técnica de separação eletroforese.
Identificar técnicas eletroquímicas.
Abranger conceitos de condutimetria, potenciometria e voltametria.
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INICIE SUA JORNADA
Quando se deseja identificar e/ou quantificar uma determinada espécie em uma
amostra, esta se encontra misturada a outros componentes. Para elucidar esse
conceito, vamos considerar o ar ambiente como amostra. Existem milhares de
substâncias no ar que respiramos e é possível identificar apenas o dióxido de
carbono (CO2)? A resposta é sim, utilizando técnicas de separação, como, por
exemplo, as técnicas cromatográficas.
As técnicas cromatográficas são amplamente utilizadas e elas possuem como
objetivo separar substâncias de interesse presentes na amostra. Vale ressaltar que
esse tipo de método separa e não quantifica. Existem diferentes tipos de técnicas
cromatográficas e, a depender do tipo de amostra, por exemplo, uma técnica será
mais indicada que outra.
As separações cromatográficas são amplamente utilizadas e entender os concei-
tos associados a tais métodos é muito importante. Um simples experimento pode
ser feito e, por meio dele, alguns conceitos de cromatografia são aplicados. Vamos
ouvir como podemos realizar este experimento? Recursos de mídia disponíveis
no conteúdo digital do ambiente virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Para realizar a análise de uma determinada amostra, faz-se necessário avaliar
o estado físico em que ela se encontra, pois, a depender da técnica, a amostra
deve estar em um estado físico específico. Você se lembra dos três estados
físicos e das suas principais características? Assista ao vídeo As Principais
Características dos Estados Sólido, Líquido e Gasoso, para ajudar a relembrar os
conceitos associados ao estado físico da matéria. Acesse: https://www.youtube.
com/watch?v=tub_WyELtCM.
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https://www.youtube.com/watch?v=tub_WyELtCM
https://www.youtube.com/watch?v=tub_WyELtCM
TEMA DE APRENDIZAGEM 9
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
SEPARAÇÕES CROMATOGRÁFICAS
Existem espécies que não são analitos, mas estão presentes na amostra e estas po-
dem interferir no resultado analítico. Quando a substância afeta o sinal analítico
do analito, esta é conhecida como interferente, portanto, há necessidade de lidar
com os interferentes e isso pode ser feito por meio dos métodos de separação. As
separações isolam o analito dos outros componentes (possíveis interferentes) da
amostra. A separação pode ser completa ou parcial (SKOOG et al., 2006). Para
elucidar isso, a Figura 1 representa ambos os tipos de separação.
Mistura
ABCD
Mistura
ABCD
Mistura
BCD
Separação completa
Separação parcial
(a)
(b)
A
C
D
A
B
Figura 1 – Representação da separação completa (a) e parcial (b)/ Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta dois tipos de separação, sendo em: (a) a separação completa, a qual
separa todas as espécies presentes na amostra e em (b) a separação parcial, a qual separa somente o analito do
restante da amostra. Fim da descrição.
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A cromatografia é uma técnica empregada para analisar, identificar ou separar
os componentes de uma mistura, além de possuir ampla aplicabilidade e ser o
método de separação mais utilizado. A separação dos compostos acontece pela
distribuição entre fases, uma das quais é estacionária e a outra móvel.
A separação das substâncias é definida pela interação destas com a fase estacio-
nária (FE) e com a fase móvel (FM). Quando a FM passa sobre a FE, os componentes
da amostra se distribuem entre as duas fases, sendo que cada componente é sele-
tivamente retido pela fase estacionária, resultando em migrações diferentes destes
componentes. A Figura 2 elucida a interação dos componentes com a FE e FM, ou
seja, aquela espécie que possui maior interação com a FE fica retida por mais tempo,
assim, a espécie que interage menos elui primeiro (é levada primeiro pela FM).
Maior quantidade
de interações com a
FE. Maior retenção
dos analitos
Fase estacionária
Suporte da
fase estacionária
Sentido da eluição
Analitos com
pouca afinidade
pela FE são
eluídos primeiro
Analito 1 Analito 2
Figura 2 – Interação dos componentes com a fase estacionária e fase móvel
Fonte: adaptada de Nascimento et al. (2018).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a interação do Analito 1 (representado por bolinhas) e Analito 2 (repre-
sentado por triângulos) com a fase estacionária. O Analito 1 fica para trás, ou seja, ele interage mais com a FE, ficando
retido por mais tempo. Assim, o Analito 2, que interage menos com a FE, é eluido pela FM primeiro. Fim da descrição.
Após a separação dos componentes, ou seja, após cada componente interagir
de uma forma com a FE, estes são eluídos pela FM até chegarem ao sistema
de detecção (detector), o qual pode ser, por exemplo, detector de ionização em
chama, detector ultravioleta (UV), detector de captura de elétrons, dentre outros.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 9
Quando as espécies chegam ao detector, um sinal analítico é registrado em função
do tempo, gerando uma série de picos. Esse gráfico gerado é conhecido como
cromatograma e a Figura 3 mostra um exemplo hipotético deste tipo de gráfico.
A
B
S
in
al
d
o
d
et
ec
to
r
t0 t1 t2 t3 t4
Tempo
Figura 3 – Cromatograma hipotético / Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um cromatograma, ou seja, um gráfico gerado quando os componentes de
uma mistura são separados, por meio de técnicas cromatográficas, e chegam ao detector. O eixo x representa o tempo
que cada componente demorou para chegar ao detector e o eixo y o sinal de resposta deste. Estão representados
dois picos, A e B, sendo que a espécie B atingiu o detector após a espécie A, pois t4 é maior que t3. Fim da descrição.
Existem diferentes tipos de cromatografia, tais como: coluna, camada fina, papel,
cromatografia líquida de alta eficiência e cromatografia gasosa.
Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE)
Do inglês High Performace Liquid Cromatography (HPLC), a CLAE é am-
plamente utilizada. Neste tipo de cromatografia, a fase móvel empregada
é um tipo de solvente líquido. Para Skoog et al. (2006, p. 925), a CLAE é
definida como:
“ [...] um tipo de cromatografia que emprega uma fase móvel líquida
e uma fase estacionária muito finamente dividida. Para se obter va-
zões satisfatórias, o líquido deve ser pressurizado a muitas centenas
de libras por polegada quadrada.
A cromatografia líquida de alta eficiência, portanto, faz uso de FM líquida e a FE
deve ser finamente dividida em colunas fechadas (de diâmetro interno pequeno,
menor que 5 mm). O líquido deve ser pressurizado a altas pressões, para que a
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vazão seja adequada. De acordo com o mecanismo de separação, esse tipo de
cromatografia pode ser classificado como: cromatografia líquido-sólido ou de
adsorção, cromatografia de partição, cromatografia de troca iônica, cromatografia
em gel ou de exclusão por tamanho, cromatografia por afinidade e cromatografia
quiral. As aplicações desses tipos de CLAE para diferentes analitos estão apre-
sentadas na Figura 4.
Aumento da polaridade
Insolúvel em água Solúvel em água
IônicoNão polar
Polar não iônico
Adsorção
(Partição
em fase
reversa)
(Partição
normal)
Partição
Troca
iônica
Exclusão
(Permeação em gel) (Filtração em gel)
P
es
o
m
ol
ec
u
la
r
106
105
104
103
102
Figura 4 – Aplicações de cromatografia líquida / Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os tipos mais comuns de cromatografia líquida. Os tipos à direita da
figura são mais adequados para compostos polares e as técnicas descritas na parte de baixo da imagem são mais
adequadas para substâncias de alta massa molecular. Fim da descrição.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 9
A depender da polaridade relativa à FM e à FE, pode haver a seguinte
distinção:
■ Fase normal: FE polar e FM apolar. Neste caso, a substância menos polar
é eluída primeiro.
■ Fase reversa: FE apolar e FM polar. Aqui, o componente mais polar é
eluído primeiro.
As análises de cromatografia líquida são realizadas em um equipamento
conhecido como cromatógrafo líquido e este se caracteriza pelos seguintes
componentes instrumentais:
Reservatório
de FM
Sistema de
bombeamento
da FM
Sistema de
injeção
Coluna
cromatográfica Detector Registro de
dados
Figura 5 – Componentes do cromatógrafo líquido / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os componentes do cromatógrafo líquido, sendo estes nomeados,
da esquerda para a direita: reservatório de FM; sistema de bombeamento da FM; sistema de injeção; coluna
cromatográfica; detector; e registro de dados. Fim da descrição.
■ Reservatório de FM e sistema de solventes: constituído por um frasco
de vidro com filtros para remoção de partículas e gases dissolvidos pre-
sentes nos líquidos.
A eluição dos compostos pode acontecer de duas maneiras: por gradiente e iso-
crática. A eluição por gradiente é caracterizada por sistemas de solventes signifi-
cativamente diferentes em relação a polaridade. Neste tipo de eluição, o tempo de
retenção (quanto tempo o analito fica em contato com a FE) melhora a eficiência e
a resolução da separação. A eluição isocrática acontece com apenas um solvente
ou por meio de uma mistura de solvente de composição fixa.
APROFUNDANDO
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A escolha da FM é uma etapa importantíssima na análise cromatográfica.
Alguns critérios auxiliam nessa escolha, tais como: elevado grau de pureza,
deve dissolver a amostra sem afetar seus componentes, não interagir com
a FE, ter baixa viscosidade, ser compatível com o sistema de detecção e ter
polaridade adequada.
■ Sistema de bombeamento: tem a função de enviar um fluxo constante e
reprodutível da FM para a coluna. Deve possuir alguns requisitos, como:
pressão máxima de operação de 6.000 psi; vazão contínua; vazões va-
riando de 0,1 a 10 mL para aplicações analíticas e resistência a corrosão.
■ Sistema de injeção (injeção de amostras): o tipo mais empregado é a
válvula com alça de amostragem. O volume deste tipo de sistema varia
de 5 a 500 µL.
■ Coluna: usualmente, são tubos de aço inoxidável com 10 a 30 cm de
comprimento, o diâmetro interno na faixa de 2 a 5 mm e partículas de 3
a 10 µm. Na entrada principal, há uma pré-coluna, a qual tem a funcio-
nalidade de proteger a coluna principal. A pré-coluna contém a mesma
FE da coluna principal. A FE fica alocada dentro da coluna.
■ Detectores: podem ser de diferentes tipos, mas devem ter as seguintes ca-
racterísticas: baixo volume morto; ser pequeno e compatível com a vazão
trabalhada. O detector será selecionado de acordo com as propriedades
da amostra.Exemplos de detectores: ultravioleta, eletroquímico, fluores-
cência, espectrometria de massa.
Cromatografia gasosa (CG)
A cromatografia gasosa (CG, do inglês gas chromatograph – GC) é uma téc-
nica baseada na separação de gases ou de substâncias voláteis. Similar à cro-
matografia líquida, em CG, a separação também é baseada na diferença de
interação das espécies que compõem a amostra com a FE (sólida ou líquida)
e FM (gasosa). É uma técnica empregada na análise de compostos voláteis e
termicamente estáveis.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 9
A depender do detector selecionado, é possível ter elevada sensibilidade nesta
técnica, na ordem de 10-12 g, além disso, são necessárias pequenas quantidades de
amostra, possui elevada resolução e possibilita a análise de dezenas de substâncias
de uma mesma amostra.
O cromatógrafo a gás é composto, basicamente, pelos seguintes componentes:
Gás de
arraste
Controlador
de fluxo
Sistema de
injeção
Coluna Forno Detector Registro de
dados
Figura 6 – Componentes do cromatógrafo a gás composto / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os componentes do cromatógrafo a gás composto, sendo estes
nomeados, da esquerda para a direita: gás de arraste; controlador de fluxo; sistema de injeção; coluna; forno;
detector; e registro de dados. Fim da descrição.
■ Gás de arraste: sua principal função é levar a amostra por meio da FE sem
alterar sua estrutura e conduzi-la ao detector com o mínimo de interferên-
cia possível. Como principais características, deve ser de alta pureza, inerte
e adequado ao detector. Os principais são: hélio, nitrogênio e hidrogênio.
■ Sistema de injeção: deve acontecer de forma rápida e com pequeno volu-
me. A temperatura deve ser mantida a um valor de tal forma que a amos-
tra se vaporize imediatamente, mas sem acontecer sua decomposição.
■ Coluna: deve ser selecionada de acordo com as propriedades do analito,
tais como: polaridade, peso molecular, volatilidade e quantidade de anali-
to na amostra. Há dois tipos de coluna: recheada ou empacotada e capilar.
É um tubo longo que contém a FE.
■ Forno: a coluna fica localizada no forno. Um bom controle de temperatu-
ra é crucial para a separação dos compostos desejados. Deve ser robusto
e sensível para que a temperatura programada seja mantida. Além de
permitir um rápido aquecimento e resfriamento.
■ Detectores: podem ser de diferentes tipos, assim como na cromatogra-
fia líquida. Alguns exemplos: detector de ionização em chama, detector
de captura de elétrons, detector de condutividade térmica, detector de
espectrometria de massa.
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Eletroforese capilar
A eletroforese é um método baseado na diferença de velocidade de migração de
espécies com carga em uma solução tampão sob a influência de um campo elétri-
co (SKOOG et al., 2006). Possui ampla aplicabilidade, em especial, na separação
de analitos difíceis, como: ânions e cátions inorgânicos, aminoácidos, catecola-
minas, drogas, vitaminas, carboidratos, peptídeos, proteínas, ácidos nucléicos,
nucleotídeos e diversas outras espécies (SKOOG et al., 2006).
A velocidade de migração de determinado íon está relacionada com sua car-
ga e seu tamanho, ou seja, as separações são embasadas na diferença da relação
carga-tamanho de diferentes analitos em uma amostra. Quanto maior for essa
razão, mais rápido o íon migra no campo elétrico. Na eletroforese capilar, há uma
importante característica, o fluxo eletroosmótico, que consiste na aplicação de
uma elevada voltagem, aplicada por meio de um capilar de sílica fundida, o qual
contém uma solução tampão, produzindo uma migração do solvente em direção
ao cátodo (SKOOG et al., 2006). A Figura 7 elucida o fluxo eletrosmótico.
+ -
Superfície do capilar
Fluxo eletrosmótico
Figura 7 – Distribuição de cargas na interface da sílica e o fluxo eletrosmótico
Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o fluxo eletroosmótico, bem como a distribuição de cargas na interface
capilar. O fluxo é causado pela dupla camada elétrica que se forma na interface sílica/solução. Fim da descrição.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 9
A velocidade do fluxo eletroosmótico depende da densidade de carga na super-
fície interna do capilar, espessura da dupla camada elétrica, viscosidade da região
da dupla camada elétrica e do campo elétrico.
Potenciometria
Existem métodos analíticos que são baseados nas propriedades elétricas do
analito em solução e estes métodos compreendem a eletroanalítica. Algumas
propriedades elétricas são monitoradas, como: corrente, resistência, diferença
de potencial e carga. Ainda possuem como vantagens, elevada sensibilidade, es-
peciação química e instrumentação barata.
Dentre os métodos eletroanalíticos há a potenciometria, a qual é fundamenta-
da na medida de diferença de potencial de uma célula eletroquímica na ausência
de corrente. A célula galvânica (ou eletroquímica) é constituída por dois eletro-
dos: um indicador e outro o de referência. Na Figura 8, é apresentada uma célula
típica para análise potenciométrica.
Medidor digital
Eletrodo de
referência,
Eref
Eletrodo
indicador
metálico, Eind
Ponte salina,
Ej
Membrana
porosa Ecélula = Eind - Eref + Ej
Solução do analito
Figura 8 – Célula utilizada em
análises potenciométricas
Fonte: adaptada de Skoog et al.
(2006).
Descrição da Imagem: a
imagem apresenta uma tí-
pica célula potenciométrica,
a qual contém: eletrodo de
referência, ponte salina, so-
lução do analito e eletrodo
indicador. Fim da descrição.
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Eletrodos de referência devem apresentar um potencial conhecido, o qual deve
permanecer constante durante a medida, ser indiferente à composição da solução
estudada, ser reversível, ter baixa sensibilidade às variações de temperatura e obe-
decer à equação de Nernst. Exemplos: eletrodo padrão de hidrogênio, eletrodo
de prata e eletrodo de calomelano.
Eletrodos indicadores correspondem à atividade do analito na solução, devem
responder rapidamente e de forma reprodutível, ser sensíveis à espécie iônica
de interesse. Assumem o potencial, o qual está em função do analito na solução
estudada. Podem ser eletrodos metálicos e eletrodos de membranas.
A seguir, resumimos um pouco mais acerca dos tipos de eletrodos de referência.
Eletrodo de calomelano: é um tipo de eletrodo formado por mercúrio em
contato com solução saturada de cloreto de mercúrio (calomelano, Hg2Cl2) e que
possui uma quantidade conhecida de cloreto de potássio (KCl). Esquematica-
mente tem a seguinte representação:
Hg Hg Cl saturado KCl xmol L2 2 ( ), ( )/
O potencial desse tipo de eletrodo a 25 °C é 0,2444 V. A reação do eletrodo na
meia-célula de calomelano é:
⇌Hg Cl
s2 2 2
( )
+ 2 2Hg Cll aq( ) ( )� �
O diagrama completo do eletrodo de calomelano está apresentado na Figura 9.
Fio condutor
elétrico
Tubo interno contendo a
pasta de Hg, Hg2Cl2,
e KCl saturado
KCl saturado
Vidro sintetizado
Pequeno
orifício
Figura 9 – Esquema do eletrodo de calomelano
Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o eletrodo
de calomelano saturado comercial típico. Uma pasta de
mercúrio/cloreto de mercúrio(I) em cloreto de potássio
saturado é colocada em um tubo interno e é conec-
tada a uma solução de cloreto de potássio saturado
presente um tubo externo por meio de uma pequena
abertura. Um eletrodo de metal inerte é imerso na
pasta. Fim da descrição.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 9
Eletrodo de prata/cloreto de prata: consiste em um eletrodo de prata imerso
em uma solução de KCl saturada com AgCl (cloreto de prata). Esquematicamente
é representado:
Ag AgCl saturado KCl saturado( ), ( )|
O potencial deste tipo de eletrodo a 25 °C é 0,199 V. A sua semirreação é:
⇌AgCl s( ) + Ag Cls( ) �
�
Para uma melhor compreensão dos eletrodos indicadores:
Eletrodos indicadores metálicos: funciona como receptor ou doador de elé-
trons. O tipo mais comum deste eletrodo é o deplatina.
Eletrodos de membrana: possuem uma determinação rápida e seletiva de di-
versos cátions e ânions por meio da medida potenciométrica direta. Um eletrodo
deste tipo é o eletrodo de vidro para medida de pH, a qual acontece pela medida
da diferença de potencial por meio de uma membrana de vidro que separa a
solução desconhecida de uma solução de referência cuja concentração de íons
H+ é conhecida.
Condutometria e voltametria
A condutometria é um método eletroanalítico baseado em fenômenos que acon-
tecem no seio da solução e mede a condutância de soluções iônicas. A condutân-
cia está relacionada ao número de íons presentes e com as cargas e mobilidade
dos íons. A condução da eletricidade das soluções acontece devido à migração
de íons positivo e negativos por meio da aplicação de um campo elétrico.
A análise condutométrica pode ser direta, quando a concentração do eletró-
lito é feita por meio de uma única medida de condutância da solução, ou relativa,
quando acontecem medições das variações da condutância no decorrer de uma
titulação e com isso estabelecer o ponto final da titulação.
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Os métodos voltamétricos são fundamentados na aplicação de uma rampa de
potencial sob o eletrodo de trabalho (o qual possui seu potencial controlado), em
relação a um eletrodo de referência, e no monitoramento da corrente resultante
desse processo. A célula eletroquímica é composta por três eletrodos: eletrodo de
trabalho (ET), no qual acontece a eletrólise que se investiga, eletrodo de referência
(ER) e um eletrodo auxiliar (ou contra eletrodo).
Há diferentes tipos de voltametria, os quais possuem diferentes sinais de ex-
citação. Os principais tipos de voltametria estão apresentados na Figura 10.
(a) Varredura
linear
(b) Pulso
diferencial
(d) Triangular(c) Onda
quadrada
Polarografia
Voltametria
hidrodinâmica
Voltametria de
onda quadrada
Tempo
Tempo
Tempo
Tempo
Polarografia
de pulso
diferencial
Voltametria
cíclica
Nome Forma de onda
Tipo de
voltametria
Tipo de
voltametriaNome Forma de onda
E
E E
E
Figura 10 – Sinais de excitação empregados na voltametria / Fonte: adaptada de Skoog et al. (2006).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os diferentes tipos de sinais de excitação da voltametria versus o
tempo: (a) o tipo de varredura é linear; (b) por pulso diferencial; (c) onda quadrada; e (d) triangular. Fim da descrição.
A voltametria de varredura linear (polarografia), incialmente, se utiliza de uma
célula com apenas dois eletrodos, um indicador e outro referência. Nesse caso,
o potencial era variado linearmente entre o potencial inicial e final e a corrente
que fluía entre os dois eletrodos era monitorada.
Na voltametria de pulso diferencial, a aplicação de potencial acontece na
forma de pulso diferencial. Está baseada no aumento do potencial na forma
de pulso com amplitude fixa e por meio da sobreposição a uma rampa de
potencial crescente.
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TEMA DE APRENDIZAGEM 9
A voltametria de onda quadrada é a mais rápida e sensível quando comparada
aos outros métodos voltamétricos elucidados na Figura 10. Aplica-se uma onda
quadrada simétrica de potencial, sobreposta a uma rampa de potencial na forma
de escada e a corrente é medida por meio desse processo. A corrente é medida
duas vezes: uma ao final do pulso direto e outra ao final do pulso reverso.
Para concluir este momento de estudos voltamétricos, a voltametria cíclica ou
triangular faz uso de uma varredura triangular, ou seja, o potencial vai aumentan-
do de forma linear, ocorrendo uma alternância entre o aumento e a diminuição
em relação a uma referência.
Com isso, concluímos que as técnicas de separação cromatográfica, como a
cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), a cromatografia gasosa (CG),
a eletroforese capilar, a potenciometria, a condutometria e a voltametria, são
ferramentas poderosas e versáteis na análise e separação de componentes de
uma amostra. Cada uma dessas técnicas apresenta suas características distintas
e aplicações específicas, proporcionando aos cientistas uma gama de opções para
abordar desafios analíticos diversos.
Por meio da interação entre as fases estacionária e móvel, as cromatografias
CLAE e CG permitem a separação eficiente de componentes com base em suas
características de interação com essas fases. Enquanto isso, a eletroforese capilar
utiliza um campo elétrico para separar os analitos com base em suas cargas e
tamanhos. Já a potenciometria, condutometria e voltametria exploram as proprie-
dades elétricas dos analitos em solução, oferecendo métodos sensíveis e versáteis
para análise e determinação de concentração.
Essas técnicas desempenham um papel fundamental em diversas áreas, incluin-
do química analítica, bioquímica, farmacologia, meio ambiente e muitas outras.
Com sua capacidade de separar, identificar e quantificar uma ampla gama de com-
postos, as técnicas de separação cromatográfica e eletroanalítica continuam a im-
pulsionar avanços significativos em pesquisa e desenvolvimento em todo o mundo.
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
EM FOCO
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NOVOS DESAFIOS
Os métodos de separação são amplamente empregados, visto que não é comum
técnicas que respondem somente a uma espécie em específico, ou seja, método
responsivo a apenas um elemento ou analito. Por meio dos métodos de sepa-
ração, faz-se possível separar e identificar diferentes compostos em amostras
complexas. O ar ambiente seria um exemplo, pois existem milhares de subs-
tâncias que o compõem e, se desejamos, para elucidar, quantificar alguns gases
de efeito estufa, como o dióxido de nitrogênio e o metano, devemos primeiro
separar tais analitos do restante das espécies presentes na amostra. Essa separa-
ção pode ser feita por meio da cromatografia gasosa e a quantificação poderia
acontecer utilizando um detector de ionização de chama e o detector de captura
de elétrons, respectivamente.
Os métodos eletroanalíticos são seletivos, porém pode haver interferentes
presentes na amostra e estes, possivelmente, vão mascarar ou afetar o sinal ana-
lítico gerado pelo analito de interesse. Nesse contexto, é comum que primeiro
se realize a separação dos componentes da amostra, por meio de técnicas cro-
matográficas, por exemplo, ou um preparo de amostra (constitui em realizar
procedimentos químicos a fim de eliminar possíveis interferentes). A potencio-
metria, a condutometria e a voltametria podem ser aplicadas na determinação
quantitativa de diferentes espécies, em diversos tipos de amostra e meios, além
de serem utilizadas em processos de oxidação/redução e adsorção, processos
enzimáticos, dentre outros.
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1. A cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) é um tipo de técnica de separação que
utiliza como fase móvel um solvente líquido. O gráfico gerado por meio dessa técnica é
conhecido como cromatograma. A figura, a seguir, mostra o cromatograma de uma amostra
em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Para atender à faixa de sensibilidade do
método, a amostra, após tratamento adequado, foi diluída duas vezes. A coluna empregada
é apolar (C18), e empregou-se a fase móvel aquosa.
0 5 10 min
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Fonte: a autora.
Com relação à figura e ao exposto, assinale a alternativa correta:
a) A substância 1 é a mais apolar.
b) A substância 5 é a mais polar.
c) A substância 1 é a mais polar.
d) As substâncias não apresentam boa separação.
e) Método, apesar de demorado, apresenta relativa separação.
AUTOATIVIDADE
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2. A cromatografia gasosa é uma técnica de separação que, desde os anos 1970, vem sendo
cada vez mais utilizada na área da toxicologia forense; entretanto, como toda técnica, ela
tem limitações quanto ao seu emprego na fase de triagem.
A princípio, para ser passível de análise por cromatografia gasosa, uma substânciaprecisa:
a) Se degradar nas temperaturas do injetor.
b) Se volatilizar nas temperaturas operacionais.
c) Não conter nitrogênio na estrutura química.
d) Não interagir com a fase estacionária.
e) Ser volátil e estável à temperatura ambiente.
3. A voltametria estuda a relação entre: voltagem, corrente e tempo, sendo feita durante a
eletrólise de uma célula eletroquímica.
Com relação à técnica de voltametria, assinale a opção correta:
a) A polarografia é um ramo da voltametria.
b) As medições são obtidas pela determinação dos potenciais.
c) Faz uso de uma célula com dois eletrodos.
d) As medidas são feitas em correntes que se aproximam de zero.
e) O consumo de analito é alto, porém é possível recuperá-lo.
AUTOATIVIDADE
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REFERÊNCIAS
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
NASCIMENTO, R. F. Cromatografia gasosa. Fortaleza: Imprensa Universitária UFC, 2018.
SKOOG, A. D. et al. Fundamentos de química analítica. 8. ed. São Paulo: Thomson, 2006.
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1. Alternativa C.
A. Incorreta. A Substância 1 é a mais polar.
B. Incorreta. A Substância 5 é a mais apolar.
D. Incorreta. Possui boa resolução.
E. Incorreta. Não é um método demorado e a separação foi eficiente.
2. Alternativa B.
A. Incorreta. Não se deve degradar a amostra.
C. Incorreta. Não faz sentido a afirmação.
D. Incorreta. Deve interagir com a FE
E. Incorreta. Não faz sentido a afirmação.
3. Alternativa A.
B. Incorreta. Pela determinação de voltagem, corrente e tempo.
C. Incorreta. Não, com três.
D. Incorreta. Sem sentido a afirmação.
E. Incorreta. Não é alto.
GABARITO
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MINHAS ANOTAÇÕES
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unidade 1
INTRODUÇÃO À QUÍMICA ANALÍTICA
EQUILÍBRIO QUÍMICO
REAÇÕES QUÍMICAS RELEVANTES
unidade 2
ANÁLISE QUALITATIVA – IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO
DE CÁTIONS
ANÁLISE QUALITATIVA – IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO
DE ÂNIONS
ERROS E TRATAMENTO DE DADOS
unidade 3
ANÁLISE QUANTITATIVA
Técnicas Instrumentais
TÉCNICAS INSTRUMENTAIS
E MEDIDAS
_3znysh7
_2et92p0
_30j0zll
_Hlk152748347
_1fob9te
_3znysh7
_isny3vtvqb5f
_30j0zll
_30j0zll
_30j0zll
_30j0zll
Forms - Uniasselvi:
Button 4:para quantificar o Cr (VI)?
PENSANDO JUNTOS
A análise
gravimétrica e a
titulação estão
dentro dos métodos
clássicos
Considere que buscamos quantificar o cálcio (Ca) em certa amostra. Para isso, po-
demos realizar experimentos que visem o surgimento da molécula de CaO (óxido
de cálcio). Assim, por meio da determinação da massa molecular do óxido forma-
do (massa do cálcio + massa do oxigênio) poderemos, indiretamente, determinar a
quantidade de Ca que temos na amostra de CaO pesada. Este é um exemplo de
como o método gravimétrico é aplicado na química analítica quantitativa.
EXEMPLIFICANDO
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TEMA DE APRENDIZAGEM 1
No método volumétrico (ou titulométrico), mede-se o volume de uma solução de
concentração conhecida (presente na bureta) que reagirá com todo o analito pre-
sente na amostra. As reações de precipitação, redox, complexação e ácido-base são
os tipos de reação envolvidas nas análises titulométricas (SKOOG et al., 2006).
Os métodos clássicos possuem como limitação a sensibilidade, quer dizer, a
concentração do analito deve ser alta para que seja possível quantificá-lo.
Os métodos instrumentais fazem uso de diferentes propriedades físicas para
quantificar os analitos de interesse, dentre elas: calor, corrente elétrica, densidade,
tamanho etc. Existem diversos tipos de detectores utilizados nos métodos ins-
trumentais. Quando os analitos interagem com esses detectores, eles produzem
um sinal elétrico. A intensidade desse sinal, que é proporcional à quantidade do
analito, é, então, enviada para um computador para quantificação. Vejamos alguns
destes métodos instrumentais e suas principais características.
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MÉTODOS DE SEPARAÇÃO (CROMATOGRAFIA E ELETROFORESE)
A cromatografia e a eletroforese são métodos que permitem separar e identificar espé-
cies químicas contidas em amostras complexas. A cromatografia é baseada na divisão
de compostos presentes na amostra entre duas fases: fase estacionária (FE) e outra que
se move por meio desta, fase móvel (FM). A técnica de eletroforese é fundamentada na
separação de substâncias a partir da aplicação de um campo magnético. O tamanho e a
carga do composto de interesse são fatores que permitem a separação destes.
MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS (ESPECTROSCOPIA MOLECULAR, ATÔMICA E
RMN)
Este tipo de técnica é baseado na interação (absorção, emissão ou reflexão) de algum tipo
de radiação com o analito. A radiação pode interagir de diferentes formas: se a interação
acontecer com moléculas, a espectroscopia é classificada como molecular, já se a inte-
ração acontecer com átomos isolados, é a espectroscopia atômica, por fim, se acontecer
com o núcleo atômico, é a espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN).
MÉTODOS ELETROQUÍMICOS (POTENCIOMETRIA, VOLTAMETRIA E
COULOMETRIA)
Estes métodos são baseados nas propriedades elétricas das soluções. Na potenciome-
tria, é feita a medida da diferença de potencial na ausência de corrente elétrica. Na vol-
tametria, aplica-se um potencial ou uma sequência deles e se mede a corrente elétrica
do analito. Já a coulometria é baseada na medida da quantidade de corrente elétrica
necessária para provocar a redução (ganho de elétrons) ou oxidação de uma substância.
OUTROS MÉTODOS (ESPECTROSCOPIA DE MASSAS, POR EXEMPLO)
Na espectroscopia de massas a amostra deve ser levada ao estado gasoso e ionizada.
Nesta técnica, é possível separar e quantificar a relação massa/carga do analito de
interesse, pois permite que o analito siga trajetórias distintas ao passar por um campo
magnético ou elétrico.
UNIASSELVI
1
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 1
No método cromatográfico, os com-
postos presentes na amostra interagem
diferentemente com a FE e a FM, quanto
maior for a interação com a fase estacio-
nária, maior o tempo que analito leva para
sair do sistema, o contrário também é ver-
dade. Após a separação dos compostos, es-
tes chegam até o detector, sendo possível
monitorar alguma propriedade física do
analito. Já na eletroforese, a depender do
tamanho da molécula, esta demora mais
ou menos tempo para percorrer uma cer-
ta distância e chegar até o detector. Se a
molécula estiver carregada negativamente
(ânion), será atraída pelo polo positivo. Já
se estiver com carga positiva (cátion) será
atraída pelo polo negativo.
Anteriormente, mencionamos os mé-
todos qualitativos, os quais precedem os
métodos quantitativos e envolvem a reali-
zação de reações químicas, estando presente
o analito e outros compostos. Independen-
temente do método escolhido, é necessário
seguir uma série de etapas conhecidas como
sequência analítica. Na Figura 3, estão des-
critas as etapas dessa sequência.
Definição do
problema
Escolha do método
analítico adequado
Amostragem
Preparo de
amostra
Calibração e
medida
Avaliação
Ação
Figura 3 – Descrição das etapas de uma
sequência analítica
Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta etapas de uma sequência analítica, sendo a etapa escrita dentro
de um retângulo, seguido por uma seta direcionando ao próximo retângulo, indicando o próximo passo. Em cada
retângulo temos escrito, de cima para baixo, seguindo as setas: definição do problema, escolha do método analítico
adequado, amostragem, preparo de amostra, calibração e medida, avaliação e ação. Fim da descrição.
Essas etapas devem ser seguidas independente da análise a ser feita. Vejamos mais
detalhes de cada etapa.
1
8
DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
Identificar o analito, o qual pode ser um íon, átomo, molécula ou biomolécula. Definir
os possíveis interferentes, o tipo de amostra, qual a quantidade de amostra necessária
e qual a faixa de concentração que, normalmente, o analito é encontrado na amostra.
ESCOLHA DO MÉTODO ANALÍTICO ADEQUADO
Avaliar se o analito é um componente majoritário (métodos clássicos) ou minoritário/traço
(métodos instrumentais). Verificar os componentes presentes na amostra (interferentes).
AMOSTRAGEM
É a etapa capaz de selecionar uma amostra bruta que seja representativa de um lote
ou uma população a ser investigada. Deve refletir de forma correta as propriedades de
interesse.
PREPARO DE AMOSTRA
É a fase que visa converter a amostra bruta em amostra de laboratório homogênea.
Este processo é no qual se dedica mais tempo e se comete mais erros.
CALIBRAÇÃO E MEDIDA
Medir a concentração do analito em alíquotas idênticas (conhecidas como replicatas)
para verificar a incerteza da análise. Pode ser que seja necessário realizar um trata-
mento de dados para obtermos a concentração do analito na amostra em questão.
Um exemplo, seria a construção de uma curva de calibração.
AVALIAÇÃO
Verificar se os valores encontrados estão dentro do esperado. Caso não, pode se fazer ne-
cessária a repetição da análise pelo mesmo método ou até mesmo por um método distinto.
AÇÃO
Emissão de laudo com os resultados da análise.
UNIASSELVI
1
9
TEMA DE APRENDIZAGEM 1
Para concluirmos, devemos saber interpretar o objetivo da análise que se pretende fa-
zer e, com isso, definir se a análise a ser feita será qualitativa ou quantitativa. Vamos lá?
■ Quais os tipos de analitos que devem ser analisados?
Ao definirmos o analito ou os analitos de interesse podemos prever possí-
veis reações químicas e seu comportamento na amostra. Em seguida, é ne-
cessário avaliar se o interesse é identificar o analito(s) e/ou quantificá-lo(s).
■ Qual a concentração prévia do analito na amostra?
Não sabemos a concentração exata do analito, contudo, é possível ava-
liarmos previamente se este está presente de forma majoritária ou mi-
noritária. Mediante esta conclusão, selecionamos o método de análise.
■ Quais são as propriedades deste analito?
Devemos avaliar qual ou quais propriedades o analito de interesse tem
(se conduz corrente elétrica, se possui carga, se interage com a luz, dentre
outras). A partir dessa informação é possível definir o método de análise
a ser aplicado.
■ Outras substâncias podem interferir no métodoescolhido?
Alguns compostos podem responder ao método analítico selecionado
como se fosse o analito, contudo, não é, seria um interferente. É importante
minimizar os efeitos de interferentes e uma maneira de garantir a exatidão
do método escolhido seria utilizar de ferramentas analíticas de calibração.
Um exemplo seria o método da adição do padrão.
■ Quantas amostras serão analisadas? O método é rápido o suficiente?
O número de amostras, o número de replicatas deve ser considerado
de acordo com o tipo de análise e equipamentos. Mais de um método
1
1
pode se encaixar na determinação de um analito, contudo, os custos e
o tempo de análise devem ser considerados. Além, claro, dos possíveis
interferentes.
■ A quantidade de amostra é suficiente para a análise e suas replicatas?
Deve ser levado em consideração o número de replicatas e o armazena-
mento de contraprova, e se a quantidade de amostra não for suficiente,
outra forma de análise deve ser considerada. Os métodos clássicos pre-
cisam de maior massa que os métodos instrumentais.
ESTEQUIOMETRIA E CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
Vimos que reações químicas acontecem tanto em análises qualitativas quanto em
quantitativas e alguns conceitos associados a elas são importantes e merecem ser
comentados. Considere a seguinte reação química balanceada:
O número que está a frente de cada molécula é o coeficiente estequiométrico, que
está relacionado ao número de mols ou moléculas. Além dele, podemos citar o
índice inferior, o qual está sempre à direita de cada átomo e indica quantos átomos
de determinado elemento a molécula possui. Esse valor não muda ao balancear
uma equação. A Figura 4 mostra de forma clara esses elementos.
C H O aq2 6 ( ) � �� ��� g) 2(g) 2 (l)2CO 3H O�
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1
TEMA DE APRENDIZAGEM 1
Assim, podemos descrever, da seguinte forma, a molécula representada na Figura 4: há
dois mols (ou moléculas) de CO2, em que cada uma possui um carbono e dois átomos
de oxigênio, sendo um total de dois átomos de carbono e quatro átomos de oxigênio.
Existem elementos/substâncias com carga, conhecidos como íons. Os íons
podem ter carga positiva (cátions) ou carga negativa (ânions). Os cátions são
formados quando há perda de elétrons, e os ânions, quando há ganho de elétrons.
Lembre-se: os elétrons possuem carga negativa.
Vamos extrair as informações da Equação 1 para entender e aplicar os con-
ceitos de cálculo estequiométrico.
Equação 1 – reação química para extrair informações e aplicar estequiome-
tria:
Cr OH Cr OHaq aq s( ) ( ) ( )
( )
� �� �3
33
1 mol 3 mols 1 mol
Massa Molar MM= 51g/mol MM= 103 g/mol
(MM)= 52 g/mol
Temos a reação do íon cromo (III) com o radical hidroxila, formando o sólido
hidróxido de cromo (III). Também estão descritos o número de mols de cada
composto e sua respectiva massa molar (MM).
Dizemos que, para cada 52 g (valor em gramas para um mol) de Cr (III), são
necessários 51 g de radicais hidroxilas para formar 103 g de hidróxido de cromo
(III), contudo, se não tivermos essas quantidades exatas, a reação aconteceria?
Sim, mas a quantidade de produto formado seria diferente. Vamos verificar tal
fato por meio da Equação 2, na qual iremos considerar que possuímos 10 g de Cr
2CO2
Coeficiente
estequiométrico
Índice inferior
Figura 4 – Coeficiente estequiométrico e índice
inferior / Fonte: a autora.
Descrição da Imagem: na imagem está repre-
sentada uma molécula de dióxido de carbono
(CO2) dentro de um círculo verde, sendo o número
dois à esquerda da molécula classificado como
coeficiente estequiométrico e o dois na parte
inferior direita classificado como índice inferior.
Fim da descrição.
1
1
(III). Para identificar qual a quantidade de íons (OH)- que precisaremos e qual a
quantidade de produto será formado, utilizaremos regra de três simples.
Equação 2 – aplicação de cálculo estequiométrico:
Cr OH Cr OHaq aq s( ) ( ) ( )
( )
� �� �3
33
52 51
10
52 51 10
9 8
g g
g x
x
x g
________
_________
.
,
=
=
Realizamos o cálculo estequiométrico para identificar qual a quantidade de ra-
dicais hidroxila é necessária para reagir com 10g de Cr (III), obtendo como re-
sultado o valor de 9,8 g de íons (OH)-.
Concluímos, então, que são necessários 9,8 g de (OH)- para reagir com 10
g de Cr (III). Outra questão que pode ser feita é: qual a quantidade de produto
gerado a partir de 10 g de Cr (III) ou 9,8 g de (OH)-? A Equação 3 mostra como
este cálculo é feito.
Equação 3 – aplicação de cálculo estequiométrico:
Cr OH Cr OHaq aq s( ) ( ) ( )
( )
� �� �3
33
52 103
10
52 103 10
19 8
g g
g x
x
x g
________
________
.
,
=
=
Realizamos o cálculo estequiométrico para identificarmos qual a quantidade de
hidróxido de cromo (III) é produzido a partir de 10 g de Cr (III). Obtendo como
resultado o valor de 19,8 g de Cr (OH)3.
Se nosso ponto de partida fosse 9,8 g de (OH)-, o cálculo seria feito de forma
similar, portanto, são formados 19,8 g de Cr (OH)3 a partir de 10 g de íons Cr
(III) (ou a partir de 9,8 g de (OH)-).
Até aqui, trabalhamos com substâncias nos estados aquoso, sólido ou líquido.
Quando os compostos estiverem no estado gasoso, os cálculos estequiométricos se
diferem um pouco. Devemos considerar, para substâncias gasosas, que, para cada
mol destas, é produzido cerca de 22,4 L delas. Vejamos uma aplicação na Equação 4.
UNIASSELVI
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1
TEMA DE APRENDIZAGEM 1
Equação 4 – cálculo estequiométrico envolvendo substâncias gasosas:
2 22
2Ca O CaOaq sg( ) ( )( )
� � �
MM Ca= 40 g/mol MM= 32 g/mol MM= 56 g/mol
2 mols de Ca – 80 g 2 mols de CaO- 112 g
80 22 4
20
5 6
g L
g x
x L
_________ ,
_________
,=
Realizamos o cálculo estequiométrico envolvendo o gás oxigênio. Temos os va-
lores de MM de todos os compostos envolvidos na reação química e, em seguida,
calculou-se qual o volume de O2 necessário para que a reação completa aconteça
a partir de 20 g de íons Ca+2. Obtendo como resultado o valor de 5,6 L de O2.
Para iniciar o cálculo estequiométrico, devemos calcular as MM de todas
as substâncias envolvidas. A partir desses valores, podemos executar o cálculo.
A ideia é descobrir qual o volume de O2 necessário para que a reação completa
aconteça, partindo de 20g de Ca+2. Verificamos que são necessários 5,6 L de O2.
SOLUÇÕES ELETROLÍTICAS
Como as soluções são caracterizadas? Solução é uma mistura homogênea de duas
ou mais substâncias. Usualmente, o composto presente em maior quantidade na
solução é denominado solvente, enquanto as outras substâncias são chamadas
de soluto. Em química analítica, há um solvente que é conhecido como solvente
universal: a água. A água possui excelentes propriedades físicas e químicas, as
quais permitem que a água seja um ótimo solvente para um grande número de
substâncias químicas.
No Quadro 1, é possível verificar exemplos de estado físico de solventes e
solutos, a depender do estado físico da solução. A solução pode ser encontrada
no estado sólido, líquido ou gasoso.
1
4
ESTADO FÍSICO
DA SOLUÇÃO
ESTADO
FÍSICO DO
SOLVENTE
ESTADO FÍSICO DO
SOLUTO
EXEMPLO
Gás Gás Gás Ar atmosférico
Líquido Líquido Gás Oxigênio na água
Líquido Líquido Líquido Álcool + água
Sólido Sólido Gás Hidrogênio no paládio
Sólido Sólido Sólido Prata no ouro
Quadro 1 – Estado físico da solução, soluto e solvente, exemplos / Fonte: a autora.
• Mistura homogênea: apresenta uma única fase, por exemplo: ar atmosférico.
• Mistura heterogênea: apresenta duas ou mais fases (por exemplo: água e
areia).
ZOOM NO CONHECIMENTO
As soluções possuem uma importante propriedade físico-química, que é a con-
dutividade elétrica: capacidade das soluções em conduzir corrente elétrica devido
à movimentação de íons presentes nestas. As soluções que possuem essa carac-
terística (permitem a passagem de corrente elétrica sem alterar sua composição)
são conhecidas por eletrólitos. Os sólidos iônicos solúveis em água são exemplos
deste tipo de solução, também conhecida como solução eletrolítica.
Existem compostosque, em contato com o solvente, não formam íons, neste
caso, são chamados de não eletrólitos. As soluções com essas características são
conhecidas como não eletrolíticas.
Um resumo, de forma didática, sobre o que acabamos de discutir pode ser visto em:
UNIASSELVI
1
5
TEMA DE APRENDIZAGEM 1
“ [...] solução eletrolítica composta por íons e carga é capaz de con-
duzir corrente elétrica e, portanto, acender uma lâmpada, enquanto
a não eletrolítica, que não possui cargas em solução, não é capaz de
conduzir e, portanto, não é capaz de acender a lâmpada (GUARDA,
2019a, p. 27).
Quando acontece a dissolução de um sólido em um solvente formando uma
solução, por exemplo, dissolução de NaCl em H2O, significa que a atração entre
o solvente e os íons é maior que entre os próprios íons da rede cristalina. Assim,
quando separados da estrutura cristalina original, os íons do sal são rodeados por
moléculas de água. Este processo, em que o solvente cerca o soluto, é conhecido
por solvatação e se o solvente for água, chama-se hidratação.
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
EM FOCO
NOVOS DESAFIOS
Finalizamos este tema de aprendizagem. Conversar sobre alguns conceitos abor-
dados pode contribuir com seu percurso rumo à formação profissional.
A química analítica é uma área de conhecimento que possui diversas aplica-
ções em diferentes ramos: Biologia, Medicina, Química, Física, Agricultura, den-
tre outros. Por meio de um método analítico, podemos identificar e quantificar
analitos de interesse.
Essa estratégia permite identificar, por exemplo, contaminantes em amostras de
água e associar possíveis doenças, mortes de animais/plantas, surgimento de deficiên-
cias, a presença dessas substâncias. Como na situação-problema citada, em que foi
possível analisar Cr (VI) em amostras de água por meio da espectrometria atômica.
Você está pronto para aplicar os conhecimentos até aqui adquiridos! Você
está preparado para analisar qual método analítico deve ser aplicado, verificar
as reações envolvidas e ainda falar da condutividade elétrica de algumas solu-
ções. Agora, é se desafiar!
1
1
1. A química analítica está relacionada à separação, identificação e determinação das quan-
tidades relativas dos componentes de uma amostra.
Baseado em seus conhecimentos de análises químicas, verifique as sentenças a seguir:
I - A análise química a ser escolhida está relacionada com o tipo de analito e sua possível
quantidade na amostra.
II - Matriz são todos os constituintes da amostra, incluindo o analito.
III - A análise qualitativa está relacionada à identificação do analito, e não à sua quantificação.
IV - A etapa de pré-tratamento da amostra não possui influência no resultado da análise.
Assinale a alternativa correta:
a) Somente I.
b) I e IV.
c) I, II e III.
d) I e III.
e) II, III e IV.
2. A química analítica pode ser dividida em duas vertentes: química analítica qualitativa e
quantitativa. A qualitativa visa identificar o analito de interesse e não o quantificar (a quan-
titativa quantifica). Existem, por exemplo, os métodos clássicos, capazes de identificar um
analito por meio de reações químicas.
Com relação à química analítica, tipos de análises químicas e estequiometria, assinale a
alternativa correta:
a) Qualquer análise química não deve levar em consideração a pureza dos reagentes uti-
lizados.
b) Quando desejamos descobrir a quantidade de um determinado elemento em uma amos-
tra, devemos realizar uma análise do tipo quantitativa ou qualitativa.
c) Na análise química quantitativa, podemos optar pelos métodos clássicos ou instrumen-
tais, de acordo com a quantidade do analito presente na amostra.
d) Análise química qualitativa envolve medidas instrumentais, e não reações químicas.
e) Deve-se levar em consideração a quantidade de analito somente para métodos instru-
mentais.
AUTOATIVIDADE
1
1
3. As soluções são caracterizadas como um tipo de mistura, contendo apenas uma fase,
podem existir em diferentes estados físicos e podem ou não conduzir corrente elétrica.
Assinale a alternativa correta, baseado em seus conhecimentos de soluções.
a) Solução é classificada como toda e qualquer mistura heterogênea.
b) Soluto é o componente de menor quantidade e solvente é o de maior quantidade em
uma solução.
c) Soluções são somente para substâncias líquidas.
d) Soluções ditas eletrolíticas não conduzem corrente elétrica.
e) Misturas homogêneas apresentam somente duas fases, enquanto as heterogêneas apre-
sentam três ou mais.
AUTOATIVIDADE
1
8
REFERÊNCIAS
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
HARRIS, D. C. Análise química quantitativa. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
SKOOG, A. D. et al. Fundamentos de química analítica. 8. ed. São Paulo: Thomson, 2006.
VASCONCELOS, N. M. S. Fundamentos de química analítica quantitativa. 2. ed. Fortaleza: Edi-
tora UECE, 2019.
1
9
1. Alternativa D.
II. Incorreta. Matriz é caracterizada como amostra – analito.
IV. Incorreta. A etapa de pré-tratamento influencia no resultado da análise, ela pode, por
exemplo, concentrar o analito na amostra.
2. Alternativa C.
Na análise química quantitativa, podemos optar pelos métodos clássicos ou instrumentais,
de acordo com a quantidade do analito presente na amostra.
A. Incorreta. A pureza dos reagentes deve ser considerada em análises químicas.
B. Incorreta. Para descobrir a quantidade de um analito, a análise indicada é a quantitativa.
D. Incorreta. Análises qualitativas podem envolver reações químicas.
E. Incorreta. A concentração do analito deve ser considerada sempre.
3. Alternativa B.
Soluções são somente para substâncias líquidas.
A. Incorreta. Soluções são misturas homogêneas.
C. Incorreta. As soluções podem ser líquidas, gasosas ou sólidas.
D. Incorreta. Soluções eletrolíticas conduzem corrente elétrica.
E. Incorreta. Misturas homogêneas apresentam apenas uma fase e heterogêneas duas ou
mais.
GABARITO
1
1
MINHAS ANOTAÇÕES
1
1
MINHAS METAS
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Definir equilíbrio químico.
Compreender conceitos associados ao equilíbrio químico.
Conhecer teorias envolvendo ácidos e bases.
Entender ácidos e bases no equilíbrio químico.
Explicar e reconhecer uma solução tampão.
Aplicar conceitos de solução tampão.
Definir e aplicar produto de solubilidade.
T E M A D E A P R E N D I Z A G E M 2
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INICIE SUA JORNADA
Ao explorarmos as complexidades da química analítica quantitativa e qualitativa,
mergulhamos em um mundo onde os elementos, assim como em nossa vida
cotidiana, buscam constantemente um estado de equilíbrio dinâmico.
Analogamente à nossa busca por harmonia pessoal, na química, encontra-
mos o fenômeno conhecido como equilíbrio químico, mas, o que realmente
significa este termo intrigante e como podemos reconhecer suas manifestações
nas reações químicas?
Essas são as questões que nos propomos a desvendar neste tema, abrindo
portas para uma compreensão mais profunda das nuances que regem as trans-
formações químicas e suas manifestações equilibradas. O equilíbrio químico
ocorre quando reações opostas acontecem com velocidade iguais: a velocidade
com que os produtos formados a partir dos reagentes é igual a velocidade com
que os reagentes se formam a partir dos produtos (BROWN et al., 2016).
Em outras palavras, quando uma reação acontece no sentido direto (reagentes
formando produtos) e no sentido inverso (produtos formando reagentes) em
algum momento ela tende para um estado de equilíbrio, o equilíbrio químico.
O conceito de equilíbrio químico envolve o conhecimento de diversas funções,
dentre elas, ácidos e bases. Neste podcast, você vai ouvir uma rápida experiência
envolvendo uma simples verdura, que é capaz de identificar os tipos de soluções
caracterizadascomo ácidas ou como básicas. Vamos ouvir? Recursos de mídia
disponíveis no conteúdo digital do ambiente virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Para darmos continuidade ao nosso estudo, vamos recordar alguns conceitos
importantes. Buscamos entender o equilíbrio químico, contudo, outros conceitos
vão fazer parte desse nosso aprendizado, como os ácidos e bases. Você se lembra
como classificamos e nomeamos esses compostos? O vídeo Teoria Ácido Base, do
canal Toda Matéria, nos traz uma breve revisão destes conceitos. Acesse: https://
www.youtube.com/watch?v=7F06LPKYeKM.
UNIASSELVI
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1
TEMA DE APRENDIZAGEM 2
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
EQUILÍBRIO QUÍMICO
As reações químicas são, em sua maioria, reversíveis, que podem acontecer em
maior ou menor extensão, a depender da situação. Reações reversíveis são aquelas
que os reagentes se transformam em produtos e os produtos podem reagir entre
si de tal forma a regenerar os reagentes. Esse tipo de reação acontece nos dois
sentidos indicados, buscando atingir o equilíbrio químico. A reação hipotética,
a seguir, representa o descrito anteriormente:
A B C D+ +�
Existem, também, as reações irreversíveis, que são aquelas em que o produto
formado não consegue regenerar os reagentes. Neste caso, as reações são repre-
sentadas apenas com uma seta, como mostrado a seguir:
A B C D� ��
Uma vez que o equilíbrio se estabelece, as concentrações de reagentes e produtos
não variam, porém, mesmo que a composição da mistura em equilíbrio permaneça
invariável com o tempo, não significa que a reação para de acontecer. O equilíbrio
é um equilíbrio dinâmico, ou seja, um pouco de reagente é sempre transformado
em produto, e vice-versa. Assim, na medida em que o equilíbrio é atingido, os dois
processos acontecem na mesma velocidade (BROWN et al., 2016).
1
4
Considere a seguinte reação química balanceada:
3 22 2 3H N NHg g g( ) ( ) ( )+ �
A Figura 1 representa o gráfico da variação da concentração com o tempo dessa
reação.
Vale salientar algumas lições que foram discutidas até aqui, de forma a deixar claros
os conceitos aprendidos e que vão ser utilizados daqui para a frente. Quando uma
reação atinge o equilíbrio químico, as concentrações de reagentes e produtos são
variadas com o passar do tempo. Além disso, para que o equilíbrio seja atingido, nem
reagentes, nem produtos podem fugir do sistema. Quando a velocidade da transfor-
mação dos reagentes em produtos é igual à velocidade da transformação dos produ-
tos em reagentes, o equilíbrio químico é atingido. Após atingir esse estado, somente
fatores externos podem perturbar o sistema para que ele se afaste desta posição.
APROFUNDANDO
Figura 1 – Gráfico da variação da concentração / Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rea-
cao_de_equilibrio_(concentracoes).png?uselang=pt-br. Acesso em: 16 abr. 2024.
UNIASSELVI
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5
TEMA DE APRENDIZAGEM 2
É possível observar que, a princípio, ocorre aumento na concentração do produto
(NH3) ao mesmo tempo em que acontece o consumo dos reagentes (H2 e N2).
Com o avançar do tempo, podemos visualizar que as quantidades de reagentes
e produtos ficam constantes: a quantidade de produto para de aumentar e os
reagentes param de ser consumidos. Significa que a reação atingiu o seu estado
de equilíbrio, este momento é indicado pela linha vertical tracejada na Figura 1.
As propriedades macroscópicas como, cor, estado físico, volume etc., permanecem
constantes quando a reação atinge o equilíbrio químico. A olho nu não se percebe
nenhuma alteração no sistema. Além disso, as concentrações de todas as
substâncias existentes no equilíbrio permanecem constantes ao longo do tempo.
Sendo possível caracterizar o equilíbrio por meio de um número, a constante de
equilíbrio, a qual indica a relação das concentrações entre reagentes e produtos.
Constante de equilíbrio químico
Como já mencionado, o equilíbrio é um estado dinâmico, no qual as reações
direta e inversa acontecem simultaneamente com a mesma velocidade.
Considere a reação química genérica reversível:
aA bB cC dD+ +�
Em que a, b, c e d são os coeficientes estequiométricos referentes aos reagentes
A e B e produtos B e C. A velocidade da reação é proporcional às concentrações
em mol.L-1 dos reagentes elevadas aos seus coeficientes estequiométricos. A ve-
locidade da reação direta, vd, pode ser representada por:
v A Bd d
a b� � [ ] [ ]
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um gráfico de eixo X e Y, O eixo vertical (Y) representa a concen-
tração das substâncias, enquanto o eixo horizontal (X) indica o tempo decorrido. Nele há três linhas coloridas,
sendo que a linha amarela representa o gás hidrogênio, a linha roxa o gás nitrogênio (ambos reagentes) e a linha
verde o gás amônia (produto). É possível observar que a concentração dos reagentes, H2 e N2, está diminuindo
à medida que a reação acontece, enquanto a do produto, NH3, está aumentando, contudo, ao atingir o equilíbrio
(momento representado pela linha tracejada vertical) a concentração de reagentes e produtos permanece cons-
tante. Fim da descrição.
1
1
A velocidade da reação inversa, vi, pode ser expressa como:
v K C Di i
c d= [ ] [ ]
Em ambas as equações descritas anteriormente, Kd e Ki são constantes de
proporcionalidade que dependem de fatores externos. Quando as velocidades
das reações direta e inversa se tornam iguais, o equilíbrio químico é atingido.
Assim, podemos escrever:
v v
K A B k C D
K K
K
C D
A B
d i
d
a b
i
c d
eq
d
i
c d
a b
=
=
= =
[ ] [ ] [ ] [ ]
[ ] [ ]
[ ] [ ]
A constante de equilíbrio é adimensional, ou seja, não
possui unidade. Outra importante observação é que
substâncias em estado sólido ou líquido puro não de-
vem ser representadas na constante de equilíbrio. Vale
ressaltar que, quanto maior for o valor de Keq, mais pro-
dutos estarão presentes no equilíbrio, e quanto menor,
mais reagentes estarão presentes. Se Keq>>1, os produtos predominam no equilíbrio
e o equilíbrio encontra-se deslocado à direita, o contrário também é verdadeiro.
Quando as concentrações das substâncias envolvidas na reação são expressas
por mol.L-1 (soluções aquosas) a Keq será denominada por Kc. Já quando o estado
físico for gasoso, trabalha-se com os valores de pressão parcial e, neste caso, a Keq
será chamada de Kp. Podemos relacionar Kp e Kc e, para isto, vamos considerar a
seguinte reação hipotética:
aA bB cC dDg g g g( ) ( ) ( ) ( )+ +�
A constante de equilíbrio para essa reação pode ser escrita da seguinte forma:
K P P
P Pc
C
c
D
d
A
a
B
b=
[ ] [ ]
[ ] [ ]
A constante
de equilíbrio é
adimensional, ou
seja, não possui
unidade
UNIASSELVI
1
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 2
Sendo possível relacionar Kc e Kp da seguinte maneira:
K K RTp c
n= .( )D
Em que R é a constante universal dos gases (R = 0,082 atm.L.mol-1.K-1), T a tem-
peratura em Kelvin e ∆n a diferença entre a soma dos coeficientes estequiomé-
tricos dos produtos com a soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes
(ATKINS; JONES, 2012).
Constante de equilíbrio do produto iônico (Kw)
A água possui caráter anfótero (pode atuar tanto como ácido tanto como base),
é um eletrólito fraco e se ioniza segundo a equação:
H O H O
K H O OHw
2 3
3
� � �
� �
���
� [ ][ ]
Na qual Kw é denominada de constante de produto iônico da água e, a 25 °C, tem
o valor de 1,008x10-14. Na relação estequiométrica da equação de autoionização
da água temos:
[ ] [ ] .H O OH mol L3
7 110� � � �� �
Você se lembra como calculamos pH e como podemos classificá-lo?
PENSANDO JUNTOS
1
8
Constante de equilíbrio de dissociação ácida (Ka) e básica (Kb)
Os ácidos e as bases podem ser classificados como fortes ou fracos, isso depende
da extensão de sua reação com a água. Essa força está associada à capacidade que
um ácido tem em doar ou que uma base tem de receber prótons.
Quando acontece a dissociação de um ácido ou de uma base, estes dão origem aos
seus paresconjugados, que são: ácido dá origem a uma base conjugada e a base dá
origem a um ácido conjugado. A equação química a seguir demostra esse conceito.
HA H O H O A
A H O OH HA
� �
� �
2 3
2
�
�
� �
� �
Sendo HA e A- pares conjugados, na primeira representação, temos a dissociação
de um ácido e, na segunda, de uma base. Se um ácido tem grande tendência em
doar prótons, a sua base conjugada tem, necessariamente, pouca tendência em
receber prótons, e vice-versa.
APROFUNDANDO
Considere a seguinte dissociação de um ácido hipotético:
HA H O H O A
K H O A
HA
aq l aq aq
a
( ) ( ) ( ) ( )
[ ][ ]
[ ]
� �
�
2 3
3
� � �
� �
Sendo Ka a constante de dissociação ácida.
De forma análoga, considere a seguinte dissociação da base:
NH H O NH OH
K NH OH
NH
aq aql
b
3 2 4
4
3
( ) ( )( )
[ ][ ]
[ ]
� �
�
� � �
� �
Kb é a constante de dissociação básica.
UNIASSELVI
1
9
TEMA DE APRENDIZAGEM 2
Constante de equilíbrio do produto de solubilidade (Kps)
Quando acontece a precipitação de um sólido em solução, significa que a solução
atingiu a situação de saturação, portanto, as espécies solúveis na solução saturada
estão em equilíbrio com seu sólido.
Considere a seguinte reação química para representar esse conceito:
PbCl Pb Cl
K Pb Cl
s aq aq
ps
2
2
2 2
2
( ) ( ) ( )
[ ][ ]
� � �
� �
�
�
A constante de equilíbrio de solubilidade é representada por Kps.
TEORIAS ÁCIDO-BASE
Apenas a título de curiosidade, as substâncias que são caracterizadas como ácidas,
geralmente, possuem um gosto azedo e causa mudança de cor em pigmentos.
Enquanto aquelas conhecidas por básicas têm gosto amargo e sensação escorre-
gadia. Veremos algumas teorias que definem se um composto é ácido ou básico.
Teoria ácido-base de Arrhenius
Na teoria de Arrhenius, ácidos são substâncias que contêm hidrogênio em sua
fórmula e em solução aquosa se dissociam ou ionizam, formando íons H+. Já as
bases são definidas como sendo substâncias que possuem a hidroxila em sua
fórmula e se dissociam, formando íons OH-. Podemos representar tal teoria es-
quematicamente da seguinte forma:
Ácidos HA H
Bases BOH B OH
H O
H O
:
:
�
�
� �
� �
2
2
� �
�
A teoria de Arrhenius, contudo, possui como limitação que somente se aplica
a soluções aquosas e não considere o papel ativo que o solvente possui quando
alguma substância se dissocia ou ioniza.
4
1
Ainda nesta teoria, uma reação de neutra-
lização de um ácido com uma base pro-
duz H2O, visto que combinamos os íons
H+ com OH-, como demostrando a seguir:
H OH H O� �� � 2
A fim de suprir as limitações da teoria de
Arrhenius, outras teorias foram propostas.
Teoria ácido-base de
Brönsted-Lowry
Na teoria de Brönsted-Lowry, os ácidos
são espécies químicas capazes de doar
prótons, enquanto as bases são aque-
las capazes de receber prótons em uma
reação química. Neste caso, quando um
composto caracterizado como ácido perde um próton, gera uma espécie química
deficiente de próton, que, por sua vez, se comporta como uma base. O ácido e a
sua base correspondente formam um par ácido-base conjugado.
Nesta teoria, as reações ácido-base não estão limitadas apenas à água, como na
teoria de Arrhenius; aqui, elas podem acontecer com outros solventes de caráter áci-
do ou básico. Para entendermos melhor essa teoria, vejamos as aplicações a seguir:
HCl C H OH C H OH Cl
HCl H C
Ácido Base Ácido Base
Ácido
1
2 5
2
2 5 2
2 1
1
3
� �
�
� � �
CCOOH H CCOOH Cl
Base Ácido Base2
3 2
2 1
� � ��
Aquelas substâncias conhecidas como anfóteras podem se comportar tanto como
ácido quanto tanto como bases, um exemplo é a água.
UNIASSELVI
4
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 2
Teoria ácido-base de Lewis
A teoria de Lewis é baseada na doação ou recebimento de pares de elétrons, sendo
mais utilizada em química orgânica, visto que alguns compostos orgânicos não
possuem prótons para serem trocados.
Ácidos seriam espécies receptoras de par de elétrons, as bases doadoras de
par de elétrons.
Efeito tampão é a
resistência que uma
solução possui a
mudanças em seu pH
Vamos exemplificar a teoria de Lewis para facilitar nosso entendimento.
Fe SCN Fe SCNaq
Ácido
de
Lewis
aq
Base
de
Lewis
aq( ) ( ) ( )( )3 2� � �� �
EXEMPLIFICANDO
O ácido recebe par de elétrons, enquanto a base doa par de elétrons.
SOLUÇÃO TAMPÃO
A solução conhecida por solução tampão é aquela
preparada utilizando um ácido fraco (ou base fraca)
na presença de sais de sua base conjugada (ou ácido
conjugado). O efeito tampão é a resistência que uma
solução possui a mudanças em seu pH, ao se adicionar
pequenas quantidades de ácido ou base.
Os tampões ácidos são aqueles preparados com áci-
do fraco/base conjugada que resultam em pHs 7.
Este tipo de solução é importante, por exemplo, em sistemas biológicos, in-
cluindo o sistema humano, visto que o pH do nosso sangue deve se manter na
faixa de 7,37 a 7,44. Os mamíferos possuem tampões dentro e fora das células
para manter o pH do nosso sangue na fixa indicada.
Vamos aplicar o conceito de solução tampão, assim, fica claro como este tipo
de solução funciona.
4
1
Considere as dissociações:
H CO H O H O HCO
HCO H O
Ácido
carbônico
Íon
bicarbonato
2 3 2 3 3
3 2
� �
�
�
�
� �
� OOH H CO� � 2 3
O ácido carbônico perde um próton, em solução aquosa, já o íon bicarbonato
(base) receberá um próton proveniente da água. Mediante essas equações, po-
demos verificar o que acontece quando temos uma solução contendo um ácido
fraco e sua base conjugada – solução tampão.
Se adicionarmos ácido ao sistema anteriormente descrito, o que acontece?
Vejamos:
H CO H O H O HCO
deslocamento
Adição
de
ácido
2 3 2 3 3� ��
�
�
�
�
Ao adicionarmos ácido à solução, estamos aumentando a concentração de íons H+
(ou H3O
+). Ao aumentarmos a concentração de um produto da reação, pelo princí-
pio de Le Chatelier, deslocando o equilíbrio no sentido de formação de reagentes.
A adição de um ácido forte, desloca o equilíbrio no sentido de formação de
reagentes, formando, assim, o ácido fraco H2CO3. Dessa forma, a dissociação de
ácido fraco é incompleta, ou seja, poucos íons H+ estão livres em solução, permi-
tindo que o pH não se altere. A adição de uma base funciona de forma análoga.
É possível calcular o pH de uma solução tampão, utilizando a equação de
Henderson-Hasselbach, representada a seguir:
pH pK
base
ácido
pk k
a
conjudada
fraco
a a
� �
�
log
[ ]
[ ]
log�
UNIASSELVI
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1
TEMA DE APRENDIZAGEM 2
NOVOS DESAFIOS
O conceito de equilíbrio químico possui ampla aplicação nas indústrias, seja em
processos de dissolução elementares ou em operações mais complexas. Adicio-
nalmente, a sua aplicabilidade estende-se a cenários diversos, incluindo intera-
ções que envolvem ácidos, bases e água. Nesse contexto, exploramos três teorias
distintas para classificar substâncias como ácidas ou básicas. Essa abordagem
encontra respaldo na utilização da escala de pH, exemplificada pela necessidade
de monitorar o pH ao realizar a limpeza de piscinas.
Concluímos nossa temática com o conceito de solução tampão, cuja impor-
tância é notável e abrangente. Um exemplo elucidativo reside na manutenção do
pH sanguíneo, situado entre 7,37 e 7,44, evidenciando a sua aplicabilidade crítica.
A partir desse ponto, você estará capacitado a aplicar esses conceitos em variados
contextos com destreza.
No trabalho de Antonio Rogério Fiorucci, Márlon Herbert, Flora Barbosa Soares e
Éder Tadeu Gomes Cavalheiro, O Conceito de Solução Tampão, é possível nos apro-
fundarmos ainda mais neste importante tipo de solução. Acesse: http://qnesc.sbq.
org.br/online/qnesc13/v13a04.pdf.
EU INDICO
Gostou do que discutimos até aqui? Temos mais para conversar a respeito deste
tema, vamos lá? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
EM FOCO
4
4
1.Equilíbrio químico estuda reações reversíveis, sendo que um sistema em equilíbrio repre-
senta um estado dinâmico. Para que o equilíbrio químico se estabeleça, é necessário que
o sistema esteja fechado e que a temperatura e pressão permaneçam constantes.
Com relação ao equilíbrio químico, assinale a alternativa correta:
a) O equilíbrio químico pode ser definido como a igualdade da velocidade da reação direta
e inversa. Além disso, dizemos que o equilíbrio químico é dinâmico, ou seja, as reações
direta e inversa acontecem simultaneamente na mesma velocidade.
b) Em uma reação em equilíbrio químico, as quantidades de reagentes e produtos devem
ser obrigatoriamente iguais.
c) No cálculo da constante de equilíbrio para substâncias expressas mol.L-1, sua unidade
também será mol.L-1.
d) Independentemente do estado físico da matéria, toda substância deve ser incluída na
constante de equilíbrio químico.
e) Quanto maior o valor da constante de equilíbrio, maior a presença de reagentes na rea-
ção.
2. Há diferentes teorias que definem os ácidos e as bases. Cada teoria utiliza um tipo de
definição que caracteriza as substâncias como ácidas ou básicas. São elas: a teoria de
Arrhenius, Brönsted-Lowry e Lewis.
Baseado nessas teorias e suas definições, analise as afirmativas a seguir:
I - Equilíbrio químico de substâncias ácidas e básicas está relacionado a reações irrever-
síveis.
II - A teoria de Arrhenius, mais conhecida como teoria protônica, leva em consideração a
perda e o ganho de prótons para a classificação de substâncias ácidas e básicas.
III - A teoria de Brönsted-Lowry diz que, ao perder prótons, uma substância é classificada
como ácida e, ao ganhar prótons, é classificada como base.
IV - A teoria de Lewis leva em consideração a doação e o recebimento de pares de elétrons.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) III e IV, apenas.
c) I e IV, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III.
AUTOATIVIDADE
4
5
3. A constante de equilíbrio é uma constante obtida a partir das concentrações em mol/L ou
das pressões parciais das substâncias envolvidas no equilíbrio.
Dada a expressão da constante de equilíbrio em termos de concentração de produtos e
reagentes:
K P P
Pc
NO O
NO
=
[ ] [ ]
[ ]
2
2
2
A equação química que pode ser representada por essa expressão é:
a) 2 NO2(g) ⇌ 2 NO(g) + O2(g).
b) 2 NO(g) + O2(g) ⇌ 2 NO2(g).
c) NO2(g) ⇌ 2 NO(g) + O2(g).
d) 2 NO2(g) ⇌ NO(g) + O(g).
e) NO(g) + O2(g) ⇌ 2 NO2(g).
AUTOATIVIDADE
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1
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente.
5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012.
BROWN, L. et al. Química a ciência central. 13. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016.
GUARDA, A. Química analítica qualitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019a.
GUARDA, A. Química analítica quantitativa. Indaial: UNIASSELVI, 2019b.
4
1
1. Alternativa A.
O equilíbrio químico pode ser definido como a igualdade da velocidade da reação direta e
inversa. Além disso, dizemos que o equilíbrio químico é dinâmico, ou seja, as reações direta
e inversa acontecem simultaneamente na mesma velocidade.
B. Incorreta. As quantidades de reagentes e produtos não precisam ser iguais.
C. Incorreta. A constante de equilíbrio é adimensional.
D. Incorreta. Substâncias líquidas, as sólidas não entram na constante de equilíbrio.
E. Incorreta. A presença de produtos é maior, e não a de reagentes.
2. Alternativa B.
I. Incorreta. O equilíbrio químico acontece somente em reações reversíveis.
II. Incorreta. Essa teoria é de Brönsted-Lowry.
3. Alternativa A.
A constante de equilíbrio é caracterizada pela pressão parcial dos produtos dividida pela
pressão parcial dos reagentes.
GABARITO
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MINHAS ANOTAÇÕES
4
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MINHAS METAS
REAÇÕES QUÍMICAS RELEVANTES
Identificar reações de neutralização.
Classificar as reações de neutralização.
Estabelecer fundamentos teóricos de reações de oxidação e redução.
Entender o que são complexos.
Aplicar o conceito de complexos em reações de complexação.
Compreender a formação de precipitados.
Identificar reações de precipitação.
T E M A D E A P R E N D I Z A G E M 3
5
1
INICIE SUA JORNADA
As reações químicas estão presentes em tudo, tudo em química envolve reações
químicas. Inclusive, elas estão presentes no nosso cotidiano. Elas podem envolver
compostos orgânicos ou inorgânicos, podem ser simples ou mais complexas,
podem formar precipitado, complexo. Podem, ainda, usar de transferência de
elétrons, elas podem ser neutras. O mundo das reações químicas é imenso, en-
volve diferentes conceitos e aplicações.
Um exemplo simples de reação química presente em nosso cotidiano: quando
o bicarbonato de sódio reage com um ácido, há produção de dióxido de carbono
(CO2). Essas bolhas liberadas são responsáveis pelo crescimento da massa de pães
e bolos (BROWN et al., 2016).
É necessário saber classificar o tipo de reação e entender como e porque elas
ocorrem. Durante uma reação química os átomos são reorganizados, visto que o mes-
mo conjunto de átomos está presente antes e depois da reação (BROWN et al., 2016).
Quem nunca ouviu falar em corrosão? Este é um processo químico muito comum
em nosso cotidiano. Neste podcast, você pode aprender mais acerca deste assun-
to. Vamos ouvir? Recursos de mídia disponíveis no conteúdo digital do ambiente
virtual de aprendizagem
PLAY NO CONHECIMENTO
VAMOS RECORDAR?
Alguns átomos podem ganhar ou perder elétrons. Se acontece a perda de
elétrons, temos a formação de cátion, agora, se há ganho de elétrons, temos a
formação de ânions. Essa transferência de elétrons pode acontecer em uma
reação e, com isso, haverá mudança na carga elétrica das espécies químicas
envolvidas. As cargas elétricas dos átomos envolvidos numa reação química são
denominadas de número de oxidação (NOX). No vídeo NOX – Quer que Desenhe?,
do canal Descomplique, podemos relembrar como se calcula o NOX de diversos
elementos. Acesse: https://www.youtube.com/watch?v=JW89VPpk3Lc.
UNIASSELVI
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1
TEMA DE APRENDIZAGEM 3
DESENVOLVA SEU POTENCIAL
REAÇÕES DE NEUTRALIZAÇÃO
Na teoria proposta por Arrhenius, ao se misturar um ácido com uma base acon-
tece a reação de neutralização. De forma geral, quando um ácido reage com
uma base (nas características anteriores) há formação de sal mais água. Vamos
visualizar este conceito:
ácido base sal água
H SO Na OH Na SO H O
aq saq l
� �
� � �
�
�2 4 2 4 2( ) ( )
( )( ) ( )
As reações de neutralização podem ser totais ou parciais. As reações de neutra-
lização total são aquelas em que a quantidade de H+ liberados é a mesma quan-
tidade de OH- liberados, dando origem a um sal neutro. Agora, se tivermos um
número diferente de H+ liberados e OH- liberados, a reação de neutralização é
parcial e pode gerar um sal ácido ou básico.
A força do ácido e da base, envolvidos na reação, também interfere se o sal for-
mado será neutro, ácido ou básico. Se a reação acontecer entre um ácido forte
e uma base fraca, o sal formado será ácido. Já se tivermos a reação de uma base
forte com um ácido fraco, o sal formado será básico. Analogamente, se a reação
for entre um ácido e uma base fortes, o sal terá caráter neutro.
Considere a seguinte reação:
H PO NaH PO H O
aq saq l3 4 2 4 2( ) ( )( ) ( )� � �aOH �
Ácido fosfórico tem três hidrogênios ionizáveis, ou seja, ele é capaz de liberar até
três H+, ao mesmo tempo que o hidróxido de sódio só é capaz de liberar um OH-.
Neste caso, acontece uma reação de neutralização parcial e o sal formado é ácido.
EXEMPLIFICANDO
5
1
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO (OXIRREDUÇÃO)
A reação de oxirredução acontece quando os reagen-
tes sofrem variação no número de oxidação (NOX).
Quando a reação envolve a perda de elétrons, dizemos
que a reação é de oxidação e este processo resulta no
aumento do NOX da espécie envolvida. Agora, quan-
do acontece ganho de elétrons, temos uma reação de
redução e o NOX da espécie envolvida diminui.Uma reação de oxidação tem que
ser sempre acompanhada de uma reação de redução, e vice-versa.
Ainda existem duas importantes nomenclaturas envolvendo reações de oxir-
redução. A espécie que provoca a oxidação é conhecida por agente oxidante,
enquanto a espécie que causa a redução é denominada de agente redutor. É válido
escrever as reações redox em duas etapas, as semirreações, contudo, os dois pro-
cessos sempre acontecem juntos. Vamos considerar as seguintes reações (sentido
direto) para colocar em prática os conceitos discutidos aqui.
2 23 2 2 4
3
Fe Sn Fe Sn
Fe e
agente
oxidante
agente
redutor
sem
� � � �
� �
� �
�
�
iirreação
de
redução
semirreação
de
oxidação
Fe
Sn Sn e
�
�
�
� � �
2
2 4 2�
Se somarmos as duas semirreações, vamos obter a reação completa representada
anteriormente.
Quando separamos em dois recipientes as espécies doadoras e receptoras de
elétrons e as conectamos por um fio, forçamos a passagem dos elétrons por este
fio. Esse sistema é conhecido como célula galvânica ou pilha galvânica. É assim
que pilhas e baterias funcionam. A Figura 1 mostra a representação esquemática
de uma pilha galvânica.
Quando a reação
envolve a perda de
elétrons, dizemos
que a reação é de
oxidação
UNIASSELVI
5
1
TEMA DE APRENDIZAGEM 3
Na Figura 1, podemos observar a transferência de elétrons pelo fio condutor.
As espécies de zinco (Zn) estão perdendo elétrons, ou seja, estão oxidando, ao
passo que as espécies de cobre (Cu) estão ganhando elétrons, reduzindo. As espé-
cies Zn+2 estão indo para a solução, fazendo com que haja um desgaste da barra
metálica de zinco. Já as espécies Cu+2 estão se acumulando na barra metálica de
magnésio e começam a fazer parte dela. A parte da pilha conhecida como polo,
que recebe elétrons, é chamada de cátodo (polo positivo) e a parte que doa elé-
trons, de ânodo (polo negativo).
Há um tubo que conecta os dois polos da pilha, como representado na Figura
2. Este tubo é conhecido como ponte salina, geralmente possui o formato de U
e contém, em seu interior, uma solução saturada de um sal, tendo como função
a condução de íons.
Figura 1 – Representação esquemática de uma pilha / Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gal-
vanic_cell_with_no_cation_flow-it.svg. Acesso em: 16 abr. 2024.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o diagrama de uma célula galvânica (pilha), que é um tipo de célula
eletroquímica que converte energia química em energia elétrica por meio de uma reação redox espontânea. Do
lado esquerdo temos um ânodo de zinco, representado como “Zn(s)”, imerso em uma solução de sulfato de zinco
“ZnSO4 (aq)”. O ânodo libera elétrons e íons de zinco na solução. Do lado direito temos um cátodo de cobre,
representado como “Cu(s)”, imerso em uma solução de sulfato de cobre “CuSO4 (aq)”. O cátodo recebe elétrons e
íons de cobre são depositados nele. No centro da imagem, temos um disco poroso que permite o fluxo de ânions
entre as duas soluções para manter a neutralidade elétrica. As equações químicas indicam as reações de oxidação
no ânodo e redução no cátodo. Fim da descrição.
5
4
Quando colocamos os dois polos de uma pilha em contato, cria-se uma diferença
de potencial (DDP), ou seja, a DDP é a diferença entre a energia potencial elétrica
entre os dois polos da pilha. A unidade de medida da DDP é volts (V).
Um questionamento que podemos fazer neste momento é porque os elétrons
saem do polo onde temos zinco e vão para o polo onde temos o cobre (Figura
1)? Para respondermos tal questionamento, avaliamos qual espécie química pos-
sui maior tendência em reduzir e esta avaliação é feita por meio dos potenciais
padrão de redução. O valor do potencial padrão de redução (E°) nos informa a
tendência que aquela espécie tem em reduzir. Esses valores são tabelados e, na
Tabela 1, é possível vermos alguns desses potenciais.
Figura 2 – Representação da ponte salina
Fonte: https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Gal-
vanic_Cell.svg. Acesso em: 16 abr. 2024.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta
o diagrama de uma célula galvânica (pilha),
que é um dispositivo que converte energia
química em energia elétrica por meio de
uma reação redox espontânea. Na imagem
há dois recipientes, o recipiente da esquer-
da contém um eletrodo de cobre em uma
solução de sulfato de cobre e o da direita
contém um eletrodo de zinco em uma solu-
ção de sulfato de zinco. Os dois recipientes
estão conectados por uma ponte salina, um
tubo em forma de U que permite o fluxo de
íons e mantém a neutralidade elétrica das
soluções. Um voltímetro está conectado aos
eletrodos para medir a diferença de poten-
cial elétrico entre eles. Fim da descrição.
UNIASSELVI
5
5
TEMA DE APRENDIZAGEM 3
SEMIRREAÇÃO Eº(V)
Al3+ + 3 e- ⇌ Al(s) -1,677
Zn2+ + 2 e- ⇌ Zn(s) -0,762
Cd2+ + 2 e- ⇌ Cd(s) -0,402
AgI(s) + e- ⇌ Ag(s) + I- -0,152
2 H+ + 2 e- ⇌ H2(g) 0,000
Sn4+ + 2 e- ⇌ Sn2+ 0,141
VO2+ + 2 H+ + e- ⇌ V3+ + H2O 0,337
Fe3+ + e- ⇌ Fe2+ 0,771
O2(g) + 4 H+ + 4 e- ⇌ 2 H2O 1,229
MnO4- + 8 H+ + 5 e- ⇌ Mn2+ + 4 H2O 1,507
Tabela 1 – Lista abreviada dos potenciais padrão de redução / Fonte: adaptada de Harris (2012).
Quanto maior o valor de E°, maior é a tendência em se reduzir.
É possível relacionar o potencial de uma pilha com a concentração dos íons
presentes na solução por meio da equação de Nernst.
E E
n
espécie
espécie
oxidada
reduzida
� �º
,
log
[ ]
[ ]
0 0592
Sendo E o potencial de um polo da pilha (cátodo ou ânodo), E° o potencial pa-
drão de redução e n o número de elétrons envolvidos na equação. A DDP (∆E ou
fem) é dada pela diferença entre os valores do potencial de cada polo da pilha:
DE E Ecátodo ânodo� �
5
1
REAÇÕES DE COMPLEXAÇÃO
As reações de complexação envolvem um tipo de composto denominado complexo.
Complexo é o resultado da associação de duas ou mais espécies, sendo uma ligante
que cede pares de elétrons (base de Lewis) e a outra, normalmente, um íon metálico,
que os aceita para completar sua configuração eletrônica (ácido de Lewis). As espécies
doadoras devem ter pelo menos um par de elétrons livre para formação da ligação.
Os ligantes são classificados de acordo com o número de pares de elétrons dis-
poníveis para a reação. Os ligantes monodentados são aqueles que dispõe de
apenas um par de elétrons (NH3, Cl-, H2O), enquanto os ligantes polidentados
possuem dois ou mais pares de elétrons (etilenodiamina – NH2CH2CH2NH2). Os
ligantes polidentados são conhecidos como agentes quelantes e seus complexos
são denominados de quelatos. A estabilidade desses complexos é maior do que
de complexos obtidos a partir de ligantes monodentados. Os quelatos podem ter
cargas ou não. Os quelatos neutros se caracterizam por sua alta solubilidade em
solventes orgânicos, os que possuem carga positiva ou negativa são solúveis em
água e são utilizados em processo de mascaramento.
O processo de mascaramento, também conhecido como masking, em inglês,
é um conceito importante na química analítica. Ele se refere à técnica de proteger
certas espécies químicas em uma solução para evitar que elas reajam durante uma
reação química. O mascaramento é frequentemente usado para melhorar a seleti-
vidade de reações, permitindo que os químicos controlem quais espécies químicas
participam da reação. Isso é feito adicionando um agente de mascaramento que
se liga à espécie química que se deseja proteger, formando um complexo estável
que não participa da reação. Após a reação, o agente de mascaramento pode ser
removido em um processo chamado “desmascaramento”, permitindo que a espécie
química protegida possa ser analisada ou reaja em etapas subsequentes.
• Alguns exemplos de complexos:
• água: aquocomplexos [Ni(H2O)6]+;
• amônia: aminocomplexos [Ag(NH3)2]+;
• íons haleto: complexos halogenados [FeCl6]
-3.
EXEMPLIFICANDO
UNIASSELVI
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TEMA DE APRENDIZAGEM 3
O complexante mais utilizado em química analítica é o etilenodiaminotetracé-
tico (EDTA), o qual é hexadentado. A Figura