Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
14/04/2015 1 DQA GRAVIMETRIA ANÁLISE GRAVIMÉTRICA Profª. Aline Soares Freire Professor Assistente A IQA 121 – Química Analítica Aula 09 Departamento de Química Analítica - UFRJ 14/04/2015 DQA 2 Análise Quantitativa Química Analítica QUANTITATIVA: Divisão da Química Analítica cujo o objetivo é quantificar um ou mais constituintes de uma mistura Química Analítica QUALITATIVA: Divisão da Química Analítica cujo o objetivo é detectar e identificar um ou mais constituintes de uma mistura DQA 3 Análise Quantitativa ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA TÉCNICAS CLÁSSICAS TÉCNICAS INSTRUMENTAIS VOLUMETRIA (Química Analítica Experimental II) GRAVIMETRIA (Química Analítica Experimental I) DQA 4 Definindo... Mas então... O que é a GRAVIMETRIA É uma técnica analítica baseada na medida da MASSA de uma substância, de composição química bem definida, PREVIAMENTE SEPARADA dos outros constituintes da amostra, através da qual determina-se a massa do analito através da respectiva RELAÇÃO ESTEQUIOMÉTRICA. Instrumentação fundamental: BALANÇA ANALÍTICA. DQA A balança analítica Balança analítica: precisão 0,1 mg. 5 DQA 6 Classificação dos métodos gravimétricos A classificação dos métodos gravimétricos é realizada de acordo com o método de separação empregado: Método da Volatilização; Método da Precipitação; Método da Eletrodeposição. ● Método da volatilização direta; ● Método da volatilização indireta. 14/04/2015 2 DQA 7 Classificação dos métodos gravimétricos MÉTODO DA VOLATILIZAÇÃO Baseado na volatilização do constituinte de interesse, volatilizado ou por ação de um agente físico ou químico, ou transformado adequadamente em uma espécie volátil. MÉTODO DA VOLATILIZAÇÃO DIRETA: o constituinte volatilizado da amostra é absorvido por um meio adequado, sendo o ganho de massa do absorvente utilizado na medida. MÉTODO DA VOLATILIZAÇÃO INDIRETA: baseada na medida da perda de massa da amostra pela volatilização de uma espécie. É mais simples do que o método direto. AMBOS SÓ SÃO ESPECÍFICOS SE APENAS UM COMPONENTE FOR VOLÁTIL DQA 8 Classificação dos métodos gravimétricos Exemplo da aplicação do método da volatilização direta: determinação do teor de umidade de uma amostra. AQUECIMENTO DA AMOSTRA A UMA TEMPERATURA ADEQUADA LIBERAÇÃO DE ÁGUA SOB A FORMA DE VAPOR ABSORÇÃO DO VAPOR DE ÁGUA POR UM ABSORVENTE ADEQUADO. Ex.: Mg(ClO4)2; DQA 9 Classificação dos métodos gravimétricos Exemplo da aplicação do método da volatilização direta: determinação da concentração de carbonato/bicarbonato. DQA 10 Classificação dos métodos gravimétricos Exemplo da aplicação do método da volatilização direta: determinação da concentração de carbonato/bicarbonato. TRATAMENTO DA AMOSTRA COM EXCESSO DE ÁCIDO PARA EVOLUÇÃO DE CO2 ABSORÇÃO DO CO2 PELO NaOH Na2CO3 CO2 NaOH H2O + + CO2 CO3 2- 2 H3O + 3 H2O + + CO2 HCO3 - H3O + 2 H2O + + DQA 11 Classificação dos métodos gravimétricos Exemplo da aplicação do método da volatilização indireta: determinação do teor de sólidos totais dissolvidos. Etapas: Evaporação de um volume conhecido de amostra de água até a obtenção de um resíduo seco. SÓ PODE SER APLICADO QUANDO OS SEUS CONSTITUINTES NÃO SÃO DECOMPOSTOS PELO AQUECIMENTO DQA 12 Classificação dos métodos gravimétricos MÉTODO DA ELETRODEPOSIÇÃO Baseado na deposição de um elemento sobre um eletrodo inerte de platina, sob a ação de corrente elétrica. Determinação de cobre em minérios, pela conversão de Cu2+ a Cu0 Etapa 1: Tratamento da amostra (processo de dissolução) Etapa 2: Aplicação de diferença de potencial; Etapa 3: Lavagem, secagem, pesagem do precipitado. + Cu2+ Cu0 2e- + H2O ½ O2 2H3O + + 2e- + H2O ½ O2 2H3O + + Cu2+ Cu0 + 14/04/2015 3 DQA 13 Método da eletrodeposição ANTES DEPOIS DQA 14 Método da eletrodeposição DQA 15 Método da eletrodeposição DQA 16 Método da eletrodeposição DQA 17 Método da eletrodeposição DQA 18 Método da eletrodeposição 14/04/2015 4 DQA 19 Classificação dos métodos gravimétricos MÉTODO DA PRECIPITAÇÃO Baseado no tratamento da amostra com um reagente que forma um composto pouco solúvel com a espécie de interesse (analito), o qual precipita e pode ser separado facilmente. Exemplo da aplicação do método da precipitação: determinação gravimétrica de Ni2+ através da reação com a dimetilglioxima (DMG) para a formação do dimetilglioximato de níquel. Etapa 1: tratamento da amostra (ligeiramente ácida) com excesso de DMG,a ~90⁰C; Etapa 2: adição de ligeiro excesso de DMG; Etapa 3: Ajuste do pH; Etapa 4: Filtração, lavagem, secagem, pesagem do precipitado. DQA 20 Classificação dos métodos gravimétricos MÉTODO DA PRECIPITAÇÃO Exemplo da aplicação do método da precipitação: determinação gravimétrica de Ni2+ através da reação com a dimetilglioxima (DMG) para a formação do dimetilglioximato de níquel. DQA 21 Classificação dos métodos gravimétricos MÉTODO DA PRECIPITAÇÃO Exemplo da aplicação do método da precipitação: determinação gravimétrica de Mg2+ através da reação com a (NH4)3PO4 para a formação de MgNH4PO4.6H2O e conversão em Mg2P2O7. Etapa 1: tratamento da amostra (ligeiramente ácida) com excesso de (NH4)3PO4 ; Etapa 2: adição de ligeiro excesso de (NH4)3PO4 ; Mg2+ MgNH4PO4 . 6 H2O ↓ PO4 3- + NH4 + + 6 H2O + Etapa 3: Dissolução com HCl e re-precipitação com NH4OH em presença de pequena quantidade de (NH4)3PO4; Etapa 4: digestão, filtração, lavagem e calcinação a 1100 ⁰C. Etapa 5: Resfriamento, pesagem, cálculos e resultados. Mg2P2O7 (s) 2 MgNH4PO4 . 6 H2O (s) + 2 NH3 ∆ 13 H2O + DQA 22 Método da precipitação FORMA DE PESAGEM FORMA DE PRECIPITAÇÃO Forma química na qual se realiza a pesagem Forma química em que o analito é precipitado Exemplo: Determinação gravimétrica de cálcio Precipitação sob a forma de oxalato de cálcio Pesagem sob a forma de óxido de cálcio forma de precipitação Ca2+ CaC2O4 ↓ C2O4 2- + CaO CaC2O4 (s) CO2 + CO + ∆ forma de pesagem DQA 23 Método da precipitação Mas... Por que nem sempre podemos pesar o sólido que precipitamos? Exemplo: Fe2O3 . x H2O (mesmo após secagem) Porque, muitas vezes, o precipitado pode ter uma estequiometria indefinida DQA 24 Método da precipitação FORMAS DE PRECIPITAÇÃO X FORMAS DE PESAGEM Quais características são desejáveis ao composto precipitado? Pouco solúvel, precipitação completa (quantitativa); Agente precipitante deve ser específico (evitar interferências); Precipitado formado não deve ter tendência a ser contaminado com substâncias solúveis (co-precipitação por oclusão); Não deve ser solúvel no solvente de lavagem; Deve ser fácil de filtrar, de lavar e de ser convertido na forma de pesagem. 14/04/2015 5 DQA 25 Método da precipitação FORMAS DE PRECIPITAÇÃO X FORMAS DE PESAGEM Quais características são desejáveis ao composto pesado? Composição química bem definida; Deve ser estável; Não decompor com efeito de temperatura (especialmente quando a função do aquecimento é apenas a secagem); Não absorver umidade (não deve ser higroscópico); Não ser volátil; Apresentar massa molecular maior que a forma de precipitação (maior sensibilidade, minimizar erros na pesagem). DQA 26 Tipos de precipitados CRISTALINOS Formado por cristaisde maior tamanho, maior pureza e mais bem-formados. Maior facilidade de filtração. Ideais para uma análise gravimétrica Formados pela floculação de colóides hidrofílicos. São de difícil filtração. Ex.: Fe(OH)3. GELATINOSOS (gel) GRUMOSOS (sol) Formados pela floculação de colóides hidrofóbicos PULVERENTOS Formado por cristais pequenos, dificultando o processo de filtração (torna-se lento) e reduzindo a recuperação DQA 27 Contaminação de precipitados OS PRECIPITADOS TENDEM SEMPRE A CARREAR IMPUREZAS, CAUSANDO SUA CONTAMINAÇÃO. PROCESSO DE CO-PRECIPITAÇÃO DQA 28 Contaminação de precipitados OCLUSÃO Quando o precipitado aprisiona no seu interior material que não faz parte de sua estrutura. (Ex.: água, outras impurezas) Quando íons de tamanho e carga similares são aprisionados na estrutura cristalina do precipitado. (Ex.: NH4 + e K+) ISOMORFISMO DIGESTÃO E REPRECIPITAÇÃO ADSORÇÃO Quando as impurezas estão adsorvidas (ou seja, retidas na superfície do precipitado). LAVAGEM PÓS-PRECIPITAÇÃO Quando o precipitado permanece em contato com a solução-mãe (em digestão), uma segunda substância, também insolúvel, pode, lentamente, precipitar. CO-PRECIPITAÇÃO DQA 29 Método da precipitação: as etapas de uma análise gravimétrica Pesagem de uma massa ou volume de amostra Dissolução da amostra em solvente adequado Adição LENTA do reagente precipitante Envelhecimento do precipitado Filtração e lavagem Secagem (e calcinação) Pesagem final Resfriamento DQA 30 Método da precipitação: as etapas de uma análise gravimétrica PESAGEM DE UMA MASSA EXATA DE AMOSTRA SÓLIDA DISSOLUÇÃO DA AMOSTRA EM SOLVENTE ADEQUADO ADIÇÃO LENTA DO REAGENTE PRECIPITANTE DIGESTÃO DO PRECIPITADO FILTRAÇÃO E LAVAGEM SECAGEM ALÍQUOTA DE VOLUME EXATO DE AMOSTRA LÍQUIDA CALCINAÇÃO RESFRIAMENTO PESAGEM CÁLCULOS E RESULTADOS 14/04/2015 6 DQA 31 Método da precipitação: a filtração FILTRAÇÃO CONVENCIONAL (GRAVIDADE) DQA 32 Método da precipitação: a filtração FILTRAÇÃO CONVENCIONAL (GRAVIDADE) DQA 33 Método da precipitação: a filtração FILTRAÇÃO A VÁCUO DQA 34 Método da precipitação: a secagem e calcinação CALCINAÇÃO DQA 35 Método da precipitação: a secagem e calcinação CALCINAÇÃO
Compartilhar