Aula 2 cálculo aplicado na química

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
 Química Analítica Farmacêutica II
IQA - 233 
Aula: 
Cálculo Utilizados na Química Analítica 
Carlos Eduardo
*
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADE (SI) 
Sistema de padronização de unidades.
Baseia-se em 7 unidades básicas. 
*
No início o corpo humano era usado como 
padronização de medidas. (Grécia)
Em 1889 na França, o padrão do metro foi definido por uma barra com secção transversal em "X", composta por uma liga de platina e irídio altamente estável. O comprimento desta barra, a 0º C, era equivalente a um metro. 
*
Hoje, define-se o metro como "a distância linear percorrida pela luz no vácuo, durante um intervalo de 1/299.792.458 segundo. 
*
O chamado Padrão Internacional do Quilograma foi adotado como padrão do quilograma em 1875 e está armazenado no Bureau Internacional de Pesos e Medidas, na cidade de Sèvres, na França. Quarenta réplicas idênticas foram feitas em 1884 e distribuídas pelo mundo para padronizar a medição.
Kg é definido como a massa de um Padrão de liga de platina (90%) e irídio (10%).
*
 Medida de massa
Kg (quilo)
g (grama) 10-3 Kg 
mg (miligrama) 10-3 g
µg (micrograma) 10-6 g
 Medida de volume
L (litro)
mL (mililitro) 10-3 L
µL (microlilitro) 10-6 L
Na química analítica utilizamos com frequência a medida de massa e volume.
*
Exemplo:
Transformar:
 
 1,05 L X mL
 2,51 mg X Kg
 0,124 µg X Kg 
*
 Uma análise química sempre está baseada na massa. Assim os resultados nunca dependerão da localidade. Uma balança é usada para comparar a massa de um objeto com a massa de um ou mais padrões. Como a gravidade afeta a ambos, igualmente, o objeto de massa desconhecida é idêntica à massa do padrão. 
Massa é a medida invariável da quantidade de matéria.
Peso é a força de atração gravitacional entre a matéria e a Terra.
P = m . g
Lua 1,6 m/ s2
Terra 9,8 m/ s2
≠
*
mol
Unidade internacional para quantificar
 uma espécie química.
Um mol de uma espécie química se define como 6,022 x 1023 partículas (átomos, moléculas ou íons).
Apesar de ser usada para quantificar uma espécie química não há como medir de forma direta 1 mol, para isso usamos:
Massa molar é a massa em gramas de 1 mol da substância. (g/mol)
Exemplo:
Massa molar CO2 44 g/mol 
1 mol CO2 44g 6,0022 x 1023 moléculas
*
*
1) Quantos mols e milimols de ácido benzóico (MM = 122,1 g/mol) contem 2,00 g de ácido puro?
2) Quantos gramas de Na+ (MM = 22,99 g/mol) contem 25 g de Na2SO4 (MM = 142 g/mol)? 
*
 
Concentração molar (mol/L)
Número de mols da espécie contida em 1 litro de solução, expressa em mol x L-1
3) Calcule a concentração molar de etanol em uma solução aquosa que contem 2,30 g de etanol (MM = 46,07 g/mol) em 3,5 L de solução.
Concentração de soluções
Podem ser expressas de varias maneiras, a seguir as mais importantes:
*
4) Calcule as concentrações molares da espécies na solução aquosa que contem 285 mg de ácido Tricloroacético (MM = 163,4 g/mol) em 10 mL (o ácido se ioniza 73% em água).
*
5) Descreva a preparação de 2,00 L de 0,108 mol/L de BaCl2 a partir de BaCl2 . 2H2O (MM = 244,3 g/mol).
*
Concentração Porcentual
As concentrações em termos de porcentagem(partes por cem), pode ser expressa de varias maneiras.
Unidades
g/100g
mL/100 mL
g/ 100mL
*
6) Qual é a concentração mol/L de 100 mL de uma solução que contem 63,3 mg/L de BaCl2 . 2H2O (MM = 244,3 g/mol).
ppm – parte por milhão 
mg/L ; mg . L-1
 µg/mL
ppb – parte por bilhão 
µg/L ; µg . L-1
ng/mL
*
Densidade
A densidade de uma substância é sua massa por
unidade de volume (g/mL).
Exemplo
 Descreva a preparação de 100 mL de HCl 6,0 mol/L a partir de uma solução concentrada de HCl 37% m/m (36,5 g/mol) com densidade de 1,18 g/mL.
*
*
Estequiometria química 
É a relação entre o número de mols de reagentes e produtos, em uma equação química balanceada.
*
Cálculo Estequiométrico
Dicas para realização de cálculos estequiométricos:
Escrever a equação química mencionada no problema. 
Acertar os coeficientes dessa equação (lembre-se que os coeficientes da equação química indicam a proporção em mols entre os participantes da reação). 
Com a massa do reagente é dada, converter em número de mols, usando a massa molar.
Com a relação estequiométrica fornecida pela equação química balanceada encontrar o número de mols do outro reagente e do produto.
A massa do outro reagente ou produto é calculada a partir da sua massa molar.
*
7) Qual a massa de AgNO3 (169,9 g/mol) necessária na reação com 2,33 g Na2CO3 (106,0 g/mol) para produzir Ag2CO3 (275,7 g/mol). Qual a quantidade de Ag2CO3 formado?
*
*
Algarismos Significativos
Algarismos Significativos
 Número mínimo de algarismos necessários para escrever um determinado valor sem a perda de exatidão.
*
Representa qualquer um dos dez primeiros números, incluindo o zero.
Todos os algarismos conhecidos com certeza mais um algarismo extra incerto são chamados de algarismos significativos.
*
A precisão de uma medida depende do instrumento utilizado em sua medição.
*
A leitura desses números no instrumento de medida
Algarismos significativos
São todos os dígitos certos mais o primeiro dígito incerto
*
*
Leitura de volume na bureta de 50,00 mL com precisão de ± 0,01 mL
30,00 mL
30,55 mL
*
Regra 1 = Todos os dígitos diferentes de zero são significativos.
Ex.: 5,37 – 3 algarismos e 4,293 – 4 algarismos.
Regra 2 = Zeros entre dígitos diferentes de zero são significativos.
Ex.: 106 – 3 algarismos e 1,021 – 4 algarismos
Regra 3 = Zeros além do ponto decimal no final de um número são significativos.
Ex.: 8,0 – 2 algarismos e 8,00 – 3 algarismos.
100 é considerado com 1 algarismo porém se representado na forma 100, terá 3 algarismos.
Para acabar com essa dúvida adotar notação científica 1 x 102 (1 algarismo) e 1,00 x 102 (3 algarismos).
Regra 4 = Zeros que precedem o primeiro dígito diferente de zero em um número não são significativos.
Ex.: 0,002 – 1 algarismo, os zeros servem, para fixar a posição do número do ponto decimal.
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
*
ARREDONDAMENTO DE DADOS
Sempre arredonde de forma apropriada os resultados calculados a partir de uma análise. 
*
1) Se o número a ser removido é menor que cinco o subseqüente à esquerda mantém o seu valor.
Ex: arredondar para dois algarismos a quantidade 7,323 g
2) Se o número a ser removido é maior que cinco o subseqüente à esquerda aumenta o seu valor de uma unidade.
Ex: arredondar para três algarismos a quantidade 4,836 g
7,3 g
4,84 g
*
ARREDONDAMENTO DE DADOS
*
3) Quando os algarismos não significativos forem exatamente igual à 5 aumenta.
Ex: 34,5500 arredondado para 3 algarismos significativos resulta em 34,6.
*
 Apresente um resultado com todos os algarismos significativos.
O arredondamento deve ser feito somente na resposta final (não nos resultados parciais), a fim de se evitar a acumulação de erros de arredondamento.
*
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
*
Exemplo
Calcular o número de mols existentes nos seguintes volumes de solução 0,1000 mol/L de HCl.
25,00 mL
n mols = 25,00 x 0,1000 x 10-3 = 2,500 x 10-3
25,0 mL
n mols = 25,0 x 0,1000 x 10-3 = 2,50 x 10-3
25 mL
n mols = 25 x 0,1000 x 10-3 = 2,5 x 10-3
*
Utilização de planilhas no cálculo em química analítica
Microsoft® Excel 
Descreva o uso das seguintes funções no Excel:
Raiz 
Soma
Média
*
*
Calcule a massa molar de NaCl.
HCl
NH3
Na2SO4
KMnO4
*
Calcule as concentrações molares da espécies na solução aquosa que contem 285 mg de ácido Tricloroacético (PM
= 163,4 g/mol) em 10 mL (o ácido se ioniza 73% em água). 
Utilizando o Excel
*