[TA619] Lista de Exercícios

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Aula 1 - Técnicas de preparo de amostra
 
1. O que torna a análise de alimentos algo complexo? E quais os pontos críticos de uma análise?
A análise de um alimento é complexo por causa da quantidade de componentes de sua matriz, que se interferem. Os pontos críticos de uma análise começam a partir da amostragem, preparação da amostra, instrumentação, erros, analista e a análise propriamente dita.
2. Quais qualidades um método analítico deve ter? O que deve ser considerado para a escolha de um método?
Exatidão, precisão, sensibilidade, especificidade, simplicidade, análise simultânea, aplicabilidade, custo/tempo, rusticidade e considerações ecológica.
Para se escolher um método, é preciso considerar o que o analista irá determinar, a quantidade de amostra e do componente.
3. Em relação ao componente analisado, indique um limitante entre a escolha de um método clássico ou convencional ou uma técnica sofisticada.
Um limitante entre a escolha de métodos é a quantidade relativa do componente analisado. Para componentes maiores de 1%, pode-se usar o método clássico, e para menores, uma técnica mais sofisticada.
4. Quais as 4 técnicas de extração em amostras?
Extração em fase gasosa, fluído supercrítico, líquidos e sorbentes.
5. Discorra sobre a finalidade das operações de preparo de amostras:
a) Pré-concentração
Compatibilizar:
- a capacidade de processamento do sistema cromatográfico;
- a sensibilidade de detecção do sistema;
- demanda do processo analítico.
b) “Clean-up”/ Limpeza da amostra
Eliminar compostos que possam danificar o sistema cromatográfico; materiais que possam interferir com a detecção/quantificação dos analitos de interesse.
6. Qual o princípio dos principais métodos de preparo de amostras?
O princípio dos métodos de preparo de amostra é obter amostras de tamanho reduzido com maior especificidade ou seletividade na extração.
7. Analise o princípio básico de operação, os fundamentos teóricos, e os matérias usados dos seguintes processos físico-químicos de separação:
a) Partição
No método de partição, os analitos são extraídos de uma matriz para um solvente extrator, formando uma solução. Esses analitos são extraídos da matriz até que ocorra o equilíbrio.
Solventes utilizados: orgânicos (hidrocarbonetos (hexano, pentano, éter de petróleo) e organoalogenados (clorofórmio e diclorometano), polímeros (acima da temperatura de transição vítrea, estes têm comportamento de solvente similares aos de líquidos convencionais).
b) Adsorção
A amostra passa através de um tubo contendo um sólido adsorvente, onde os analitos ficam temporariamente retidos. Esse processo envolve pelo menos duas etapas, adsorção e dessorção.
A superfície dos sólidos adsortivos possuem um número finito de sítios ativos, por onde as moléculas se ligam através de: atração entre dipolos - forças de van der Walls (Fisissorção) ou ligações químicas covalentes (Quimissorção).
São utilizados como sólidos adsorventes: carvões (carvão ativo); compostos inorgânicos (materiais baseados em alumina, Al2O3, e sílica, SiO2); compostos orgânicos.
c) Volatilização
Os analitos são evaporados seletivamente separando-se da matriz e interferentes.
8. Discorra sobre extração líquido-líquido. Quais procedimentos convencionais e alternativos?
Na extração descontínua (procedimento convencional) utiliza-se um funil de separação, onde ambos os solventes são adicionados. Com a agitação do funil de separação, o soluto passa a fase na qual está o solvente com maior afinidade. A separação é feita, então, sendo que a fase mais densa é recolhida antes. A extração líquido-líquido descontínua é indicada quando existe uma grande diferença de solubilidade do soluto nos dois solventes (grande valor de KD)
Na extração líquido-líquido contínua (procedimento alternativo), o solvente orgânico passa continuamente sobre a solução contendo o soluto, levando parte deste consigo, até o balão de aquecimento. Como o solvente está sendo destilado, o soluto vai se concentrando no balão. É um processo útil para quando a diferença de solubilidade do soluto em ambos os solventes não é muito grande (baixo valor de KD). 
9. Discorra sobre extração em fase sólida. Quais os modos de operação? Quais as vantagens, desvantagens e limitações?
Aula 2 - Espectrofotometria no UV-Visível 
1. Quais os três tipos de transições eletrônicas?
Transições do tipo σ -> σ*: alta energia UV (pouco utilizado);
Transições do tipo n -> σ*: energia menores que σ -> σ* (150 a 250 nm);
Transições do tipo n -> π* e π -> π*: λ entre 200 e 700 nm, apresentam menores ε que anteriores, efeito salvatocrômico: bandas se deslocam para diferentes comprimentos de onda com a variação do solvente. (mais utilizado).
2. Complete:
a) A luz ultravioleta é __________ o suficiente para que transições de elétrons aconteçam nas camadas mais distante dos átomos.
b) A absorção da radiação UV ou visível geralmente resulta da ressonância de elétrons de ligação.
c) UV-visível: é necessário haver ligações de duplas conjugadas, ou _________ não __________.
d) Quanto maior o número de ligações duplas conjugadas, maior o comprimento de onda da _________. Assim para análise no visível é necessário mais de __________ duplas ______________.
3. Quais os níveis energéticos de excitação? Faça um esquema ilustrando.
4. Defina cromóforo e auxocromo.
Cromóforo: Compostos que absorvem radiação UV/VIS. Possuem duplas ligações conjugadas.
Auxocromo: elementos químicos ligados ao cromóforo que podem variar a absorção de energia dessa molécula. Normalmente possuem elétrons mal pareados, ou seja, elétrons livres que ajudam a estabilizar a energia de ressonância. 
5. Analise a instrumentação básica de um espectrofotômetro.
Consiste em fonte, atenuador ou fenda, monocromador ou filtro, cela para a amostra, detector, amplificador e registrador.
- Fonte: deve gerar uma radiação contínua, contendo todos os comprimentos de onda da região espectral; deve ter porência suficiente para ser detectada; deve ser estável, com potência constante, principalmente no espectrofotometro de feixe simples.
- Atenuador ou fenda: Controla a passagem de luz. Não deve ser grande para permitir passar mais de um tipo de λ. Deve ter um tamanho ideal para que não haja perda de sensibilidade.
- Monocromador ou filtro: Seleciona uma banda ou um único comprimento de onda da radiação total emitida pela fonte. Podem ser três tipos: prisma, filtros ou rede de difração.
- Cela para amostras: Cubetas. Dois tipos: para a região do visível, qualquer material transparente como vidro ou plástico; e região ultra-violeta, cubeta de quartzo, pois a de vidro absorve a radiação emitida.
- Detector: fotocélulas que detectam a quantidade de radiação após passarem pela amostra. Um detector ideal possui alta sensibilidade, alta razão de sinal/ruído, resposta constante a um grande intervalo de comprimentos de onda, tempo rápido de resposta, mínimo sinal de saída na ausência de iluminação, sinal elétrico diretamente proporcional à radiação.
6. Quais as fontes de radiação, e quando usar cada uma?
- Lâmpada com descarga de hidrogênio ou deutério- utilizada na região UV - 200 - 400 hm. A potência radiante da lâmpada de deutério é 3X maior.
- Lâmpada de tungstênio - utilizada na região visível - 320 - 2500 nm.
7. Para análise no visível, quais cubetas eu posso usar?
Podem ser utilizadas qualquer material transparente, sendo o vidro e o plástico mais comuns. As cubetas mais eficientes possuem janelas paralelas e bem polidas.
Suas espessuras variam de acordo com a quantidade do material analisado. de 1cm, 0.1cm para pequenas quantidades e de 10cm para amostras muito diluídas. 
8. Quais os critérios de escolha de um solvente?
É preciso levar em conta aspectos como transparência, solubilidade da amostra, interação entre solvente e soluto, pureza grau-espectrométrico. Na região visível pode-se usar água destilada ou qualquer líquido incolor. Na região UV, solventes que não absorvam a energia nesta região. Ou seja, que não possuam duplas ligações conjugadas, p.e. água ou hidrocarbonetossaturados.
9. Como selecionar o melhor comprimento de onda?
Para obter máxima sensibilidade, medidas espectrofotométricas devem ser realizadas no comprimento de onda referente ao máximo de absorção. No máximo, ocorre uma maior linearidade da relação absorbância x concentração.
Aula 3 - Colorimetria e Fluorêscencia Molecular
1. Defina absortividade.
Capacidade que um mol de substância tem de absorver luz a um dado comprimento de onda.
2. Defina Colorimetria. Quais os requisitos para a aplicação desta técnica? Cite exemplos na análise de alimentos.
A colorimetria é o tipo de análise feita nos alimentos. É utilizado em compostos que não absorvem bem as ondas nem no UV ou visível.
Para se aplicar este tipo de análise é preciso ter uma relação linear entre o composto colorido formado e o de origem; estabilidade do composto colorido; especificidade.
Aplicado em Proteínas, Aminoácidos, Vitaminas A, B, C, D e E, Carboidratos, entre outros.
3. Quais compostos fluorescem? Quais componentes do meio afetam essa capacidade?
A fluorescência é favorecida em moléculas com estruturas rígidas, uma vez que ao fornecer energia em forma de radiação, o gasto de energia é voltado para a emissão de luz. Em molécula que não possuem rigidez estrutural, o gasto de energia é voltado para a forma de trabalho para fazer com que as moléculas girem.
As principais variáveis que afetam a fluorescência é a estrutura molecular e o ambiente químico. Esses fatores também determinam a intensidade de emssão e quando a iluminescência irá ocorrer.
4. Quais as vantagens e desvantagens de se analisar por fluorescência?
Vantagens: maior sensibilidade, maior seletividade, faixa linear extensa.
Desvantagens: número limitado de moléculas pode produzir luminescência	
 
Aula 4 - Espectroscopia no Infravermelho
1. Qual faixa de comprimento de onda a radiação infravermelho abrange? E a luz visível? E o UV ?
Infravermelho: 8 ~ 300µm;
Luz visível: 380 ~ 800nm;
UV próximo: 200 ~ 380nm;
UV no vácuo: 100 ~ 200nm.
2. Que tipo de moléculas absorvem no Infravermelho? Discorra sobre vibrações moleculares (também detalhe quais os tipos).
Este tipo de radiação não é energética o suficiente para causar transições eletrônicas. Por isso, absorvem o infravermelho, as moléculas que sofrerão uma mudança no momento de dipolo como consequência de sua rotação/vibração.
As vibrações moleculares têm frequencia única e nunca param, dependem da força de ligação entre os átomos e da massa de cada átomo. Se a frequência da radiação coincidir com a frequência vibracional da molécula, ocorrerá a transferência de energia efetiva, resultando na alteração da amplitude da vibração molecular. Como consequência, a molécula absorve a radiação.
Os tipos de vibração são:
- de estiramento: os átomos se movem ao longo do eixo de ligação;
- de flexão ou deformação: envolvem movimentos do átomo fora do eixo de ligação;
- de esqueleto: o esqueleto do grupo (p.e. anel benzênico) vibra (estiramento e flexão);
- combinadas: soma ou diferença de outras vibrações.
 
Aula 5 - Espectrometria de massas
1. Defina espectrometria de massas.
Técnica analítica potente usada para identificar produtos desconhecidos, para determinação quantitativa de compostos e esclarecer propriedades estruturais e químicas das moléculas.
2. Comente sobre a instrumentação utilizada.
3. Discorra sobre a Ionização por elétrons (EI).
4. Discorra sobre Electrospray Ionization (ESI).
Nesse processor ocorre a nebulização da amostra. Quando sai da cromatografia liquida, sai misturado a fase móvel com o solvente e os analitos de interesse. Ao nebulizar a amostra, ocorre a transformação do líquido em microgotículas, que vai entrar num sistema de evaporação. Conforme vai evaporando o solvente, como se tem analitos com carga, começa a ocorrer a repulsão das cargas, fazendo com que ocorra a explosão de Coulomb das gotículas em tamanhos ainda menores. Isso ocorre até o analito ficar na forma gasosa, isento de solvente. 
Esse processo pode ser usado em moléculas ionizadas de baixo peso molecular, compostos que são íons em solução, compostos que apresentam muitas cargas em solução, compostos que apresentam heteroátomos, compostos que podem aceitar uma carga por indução. Para este tipo de análise, deve-se evitar compostos apolares, onde a indução de cargas é ineficiente.
5. Quais analisadores m/z, e qual o princípio.