Aula 2 Métodos gravimétricos

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Prof. Simone da Silva Simões
simonesimoes@yahoo.com
Análise Gravimétrica
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Aula 02: Análise Gravimétrica
- Introdução
- Gravimetria por precipitação
* Propriedades dos precipitados
* Tamanho das partículas
* Ppts coloidais
* Ppts cristalinos
- Co-precipitação
- Secagem e calcinação
- Cálculos gravimétrícos
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No início do século XX, por meio de uma análise gravimétrica muito meticulosa,
T. W. Richards determinou, com uma precisão de seis algarismos significativos,
as massas atômicas de Ag, Cl e N.
Esta pesquisa, que mereceu um prêmio Nobel, permitiu a determinação precisa
das massas atômicas de vários outros elementos.
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“Toda substância deve ser assumida como sendo
impura, toda reação deve ser assumida como sendo
incompleta, todo método de medição deve ser
assumido como contendo alguns erros constantes, até
que se prove o contrário.”
T.W.Richards
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Métodos 
Gravimétricos de 
Análise
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❖ É o ramo da química analítica quantitativa onde o
principal processo das análises é a pesagem dos
componentes a serem determinados.
Métodos gravimétricos são quantitativos e baseiam-se 
na determinação da massa de um composto puro ao 
qual o analito está quimicamente relacionado. 
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Tipos de gravimetria:
• Gravimetria de precipitação
• Gravimetria de volatilização
Gravimetria por precipitação
Ex: precipitação para a determinação
de cálcio em águas (AOAC).
analito
filtrado, lavado 
convertido a produto de 
composição conhecida
pesado
convertido a um 
ppt pouco solúvel
Ácido oxálico (H2C2O4) 
(em excesso)
amônia
Ppt de oxalato 
de cálcio
Filtrado, seco 
e calcinado 7
8
9
meios filtrantes mais conhecidos: a) papel de filtro, b) cadinho de Gooch e 
c) cadinho de vidro sinterizado.
Propriedades dos precipitados e reagentes precipitantes 
- Reagir especifica ou seletivamente com o analito (AgNO3)
PRECIPITADOS
- Facilmente filtrado e lavado para remoção de contaminantes
- De solubilidade suficientente baixa (evita perda do analito durante a
filtração e a lavagem)
- Não reagir com a atmosfera
- De composição química conhecida
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Os precipitados constituídos por partículas grandes 
são desejáveis nos procedimentos gravimétricos
✓ Fáceis de filtrar e lavar visando a remoção de impurezas
✓ Mais puros que os ppts formados por partículas pequenas
Suspensões coloidais (10-7 a 10-14 cm de diâmetro)
- Não apresentam tendência a decantar
- Não são facilmente filtradas
Suspensões cristalinas (decímetros ou milímetros)
- Tendem a decantar espontaneamente
- Facilmente filtráveis
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Tamanho das partículas
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- Solubilidade do precipitado
- Temperatura
- Concentração dos reagentes
- Velocidade com que os reagentes são misturados
Efeito líquido das variáveis
Q concentração do soluto em qualquer instante
S a solubilidade no equilíbrio
(Q-S)/S >>>> ppt coloidal
(Q-S)/S <<<< ppt cristalino
Fatores que determinam o tamanho das partículas do ppt
Equação de Von Weimarn
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Efeito Tyndall
Mecanismo de formação dos precipitados
NUCLEAÇÃO: alguns íons, átomos ou moléculas, se juntam para formar um sólido
estável (núcleo são formados geralmente na superfície de contaminantes sólidos)
CRESCIMENTO DA PARTÍCULA: crescimento dos núcleos existentes
Nucleação predomina = ppt contendo um grande número de pequenas partículas
Crescimento predomina = ppt um pequeno número de partículas grandes
❖ A velocidade da nucleação aumenta com a supersaturação relativa
❖ A velocidade do crescimento aumenta, apenas moderadamente,
com a supersaturação relativa
Supersaturação relativa elevada = nucleação é predominante  grande número de
pequenas partículas é formado  suspenção coloidal
Supersaturação relativa baixa = crescimento predomina  deposição do sólido nas
partículas já existente  suspensão cristalina
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Controle experimental do tamanho das partículas
Variáveis experimentais que minimizam a supersaturação:
-Temperaturas elevadas (aumento da solubilidade do ppt)
- Soluções diluídas (minimiza Q)
- Adição lenta de agente precipitante, sob agitação eficiente (minimiza Q)
- Controle de pH (caso Sppt dependa do pH)
Ex. Cristais de oxalato de cálco em solução levemente ácida, precipitação
completada pela adição de amônia
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Precipitados coloidais
Por que as suspensões coloidais são estáveis 
e não se coagulam espontaneamente ?
Coagulação de colóides
• Aquecimento 
• Agitação
• Adição de eletrólito
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Adsorção:
Movimento Browniano
DEQ/UFPE
Cl-Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl- Cl-
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
NO3
-
NO3
-
NO3
-
Ag+
NO3
-
Ag+
NO3
-
Ag+
NO3
-
NO3
-
H+
H+
H+
DEQ/UFPE
Cl-
Cl-
NO3
-
Ag+
Ag+
Cl-
NO3
-
Ag+Cl- Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl- Ag+ Cl-
Ag+Cl- Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+
Cl-
Ag+ Cl- Ag+
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Ag+
NO3
-
NO3
-
Ag+
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl- Ag+ Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl-
Ag+Cl-
Ag+ Cl- Ag+ Cl-
NO3
-
H+
Ag+
H+
1 ª camada de adsorção
Camada do
Contra-íon
NO3
-
NO3
-
NO3
-
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Suspensões coloidais podem, muitas vezes, sofrer coagulação em
virtude do aquecimento, da agitação ou da adição de eletrólitos
Um modo ainda mais efetivo de coagular um colóide consiste em 
aumentar a concentração de eletrólito em solução
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Peptização de colóides
O processo pelo qual um colóide coagulado é 
revertido ao seu estado disperso original.
 o químico se depara com um dilema quando trabalha com os 
colóides coagulados:
1. A lavagem é necessária para minimizar a contaminação.
2. Há riscos de perdas resultantes da peptização se a água pura for utilizada
Solução:
Lavagem do precipitado com uma solução contendo um eletrólito que se volatiliza 
quando o precipitado é seco ou calcinado
Ex: AgCl com HNO3
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Tratamento prático de precipitados colóidais
A filtrabilidade de um colóide coagulado freqüentemente 
melhora deixando-o descansar por uma hora ou mais em 
contato com a solução a partir da qual foi formado. 
(DIGESTÃO)
massa mais densa que é mais fácil de filtrar
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Precipitados cristalinos
Métodos para melhorar o tamanho da partícula 
O tamanho da partícula de um sólido cristalino muitas 
vezes pode ser melhorado significativamente pela
minimização de Q ou maximização de S, ou ambos.
Minimização de Q : pode ser alcançada usando-se soluções diluídas e adição
lenta e sob agitação do agente precipitante
Aumento S: * precipitação a partir de uma solução a quente
* pelo ajuste do pH do meio contendo o precipitado
(Q-S)/S <<<< ppt cristalino
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Métodos para melhorar a filtrabilidade
A digestão de precipitados cristalinos 
(sem agitação)
produto mais puro e de 
filtração mais fácil
dissolução e da cristalização que 
ocorrem continuamente e em maior 
velocidade a temperaturas elevadas.
?
Uma pequena melhoria nas 
características de filtração é 
obtida se a mistura for agitada 
durante a digestão.
Recristalinização
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Co-precipitação
processo no qual os compostos normalmente solúveis 
são removidos da solução por um precipitado
Tipos de oclusão:
 Adsorção superficial; 
 Formação de cristal misto; 
 Oclusão e
 Aprisionamento mecânico
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Adsorção Superficial
Muitas vezes a adsorção é a principal fonte de 
contaminação emcolóides coagulados, mas não é 
significativa em precipitados cristalinos.
Na adsorção, um composto normalmente solúvel é removido 
da solução sobre a superfície de um colóide coagulado. 
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Minimização das Impurezas Adsorvidas em Colóides
 Digestão;
 Lavagem de um colóide coagulado com uma solução contendo um
eletrólito volátil
O método de tratamento, um colóide coagulado sempre está contaminado em 
uma certa extensão, mesmo após uma lavagem extensiva.
Exemplo:
Determinação de prata pela precipitação com íons cloreto, a espécie primariamente
adsorvida é o cloreto.
A lavagem com uma solução ácida converte efetivamente a camada do contra-íon
a íons hidrogênio de forma que ambos, íons cloreto e hidrogênio, sejam retidos
pelo sólido.
Então,o HCl se volatiliza quando o precipitado é seco.
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Reprecipitação
o sólido filtrado é redissolvido e reprecipitado
A reprecipitação representa um tempo adicional considerável à análise
mas muitas vezes é necessária:
Ex: óxidos hidratados de ferro(III) e de alumínio, que têm uma
tendência extraordinária de adsorver os hidróxidos de cátions de metais
pesados, como zinco, cádmio e manganês
Formação de Cristal Misto
A formação de cristal misto é um tipo de co-
precipitação na qual um íon contaminante
substitui um íon no retículo de um cristal.
Na formação de cristal misto:
- Um dos íons do retículo cristalino de um sólido é substituído por um
íon de outro elemento.
Para que essa troca ocorra:
- é necessário que os dois íons tenham a mesma carga;
- e que seus tamanhos não sejam diferentes em mais de 5%.
- os dois sais precisam pertencer à mesma classe cristalina.
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Oclusão e Aprisionamento Mecânico
A oclusão é um tipo de coprecipitação no qual um composto 
é aprisionado durante o crescimento rápido de um cristal.
A formação de cristal misto pode ocorrer tanto em precipitados
coloidais quanto em cristalinos, ao passo que a oclusão e o
aprisionamento mecânico são restritos a precipitados cristalinos.
Tanto a oclusão como o aprisionamento 
mecânico são mínimos quando a velocidade 
de formação do cristal é lenta.
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Erros devidos à Co-precipitação
A co-precipitação pode causar tanto erros positivos quanto negativos.
Erro positivo: Se o contaminante não é o composto do íon que está sendo
determinado, sempre resultará um erro positivo. (AgCl absorve AgNO3 na
analise de cloreto).
Quando o contaminante contém o íon que está sendo determinado, tanto os
erros positivos quanto os negativos podem ser observados.
BaSo4 na determinação de Ba
 BaNO3 erro positivo (MM >>)
 BaCl erro nagativo (MM <<)
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Precipitação a partir de uma solução homogênea
Processo no qual um precipitado é formado pela geração lenta de um 
reagente precipitante de forma homogênea em toda a solução.
Os sólidos formados por meio de precipitação a 
partir de uma solução homogênea são geralmente 
mais puros e mais fáceis de ser filtrados que os 
precipitados gerados por meio da adição direta do 
reagente à solução do analito.
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Ex: Geração homogênea de íons hidróxido (Uréia)
(T < 100oC)
1 - 2h
Precipitação de óxidos hidratados a partir de 
seus sais básicos
adição direta
de amônia 
Produção homogênea 
do hidróxido 
Fe(OH)3
Gelatinosos 
Volumosos
Contaminados
Difíceis de filtrar
Densos
Puros
Fáceis de filtrar
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Secagem e Calcinação de Precipitados
▪ Após a filtração, um precipitado gravimétrico é
aquecido até que sua massa se torne constante.
▪ O aquecimento remove o solvente e qualquer
espécie volátil arrastada com o precipitado.
▪ Alguns precipitados também são calcinados para
decompor o sólido e para formar um composto de
composição conhecida. Esse novo composto é
muitas vezes chamado forma de pesagem.
Termobalança
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Uma Visão Crítica dos Métodos Gravimétricos
• TEMPO
Lento em termos de ti e tf
Tempo de operador moderado
Não há calibração e padronização
Eficiente para analisar poucas amostras
• SENSITIVIDADE E EXATIDÃO
Não sofre limitação do instrumento ( balança )
É limitada por:
Perdas por solubilidade
Erros de coprecipitação
Perdas mecânicas do ppt. (só usado p/ concentração  0,1% )
Para concentração 0,1% método mais exato.
OBS: amostras muito complexas exatidão comparável com outros métodos.
• ESPECIFICIDADE
Não são específicos, mas seletivos  ppts. com grupos de íons
• EQUIPAMENTOS
Simples, baratos, fáceis de obter e manter.
Cálculos dos resultados dos dados gravimétricos
Os resultados das análises gravimétricas são geralmente calculados a partir de:
 Massa da amostra
 Massa do produto de composição conhecida
• Relações estequiométricas
• Quando o produto é a própria espécie:
• Fator gravimétrico:
100% 
amostradamassa
Ademassa
A
)(
)(
temsequeoMM
quersequedoMM
b
a
F 
36
37
Aplicações dos métodos gravimétricos
▪ Maioria dos cátions e ânions inorgânicos,
▪ Espécies neutras como H2O, dióxido de enxofre, dióxido de
carbono e iodo.
▪ Variedade de substâncias orgânicas (lactose em derivados de
leite, salicilatos em preparações farmacêuticas, fenolftaleína em
laxantes, nicotina em pesticidas, colesterol em cereais e
benzaldeído em extratos de amêndoas).
Os métodos gravimétricos estão entre os mais 
amplamente aplicados de todos os métodos 
analíticos.
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Agentes Precipitantes Inorgânicos
Formam sais pouco solúveis, 
ou óxidos hidratados, com o analito. 
Poucos reagentes inorgânicos são seletivos.
Aplicações dos métodos gravimétricos
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Agentes Redutores
Convertem um analito à sua forma elementar 
para pesagem.
Aplicações dos métodos gravimétricos
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Agentes Precipitantes orgânicos
Aplicações dos métodos gravimétricos
Reagentes orgânicos  para a determinação
gravimétrica de espécies inorgânicas. São
significativamente mais seletivos em suas reações que
a maioria dos reagentes inorgânicos.
Compostos de coordenação: Formam produtos não
iônicos pouco solúveis. Contêm pelo menos dois
grupos funcionais, capaz de se ligar a um cátion
doando um par de elétrons. Os grupos funcionais
estão localizados na molécula de tal forma que um
anel com cinco ou seis membros resulte da reação. Os
reagentes que formam compostos deste tipo são
denominados agentes quelantes e seus produtos são
ditos quelatos.
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Aplicações dos métodos gravimétricos
8-Hidroxiquinolina (oxina)
Aproximadamente duas dúzias de cátions formam quelatos pouco solúveis com a 8-
hidroxiquinolina.
A estrutura do 8-hidroxiquinolato de magnésio é típica desses quelatos.
As solubilidades dos 8-hidroxiquinolatos metálicos variam largamente de cátion
para cátion e são dependentes do pH porque a 8-hidroxiquinolina sempre está
desprotonada durante as reações de quelação.
Podemos conseguir um elevado grau de seletividade no uso da 8-hidroxiquinolina
por meio do controle do pH.
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Aplicações dos métodos gravimétricos
Dimetilglioxima
É um agente precipitante inorgânico bastante especifico.
Apenas o níquel(II) é precipitado a partir de uma solução fracamente alcalina.
https://www.youtube.com/watch?v=QQ9LGRA90Ns
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Aplicações dos métodos gravimétricos
Tetrafenilborato de Sódio
(C6H5)4B–Na, é um importante exemplo de um agente precipitante
orgânico que forma precipitados na forma de sais.
Em soluções resfriadas de ácidos minerais, é um precipitante quase
específico para os íons amônio e potássio.
Os precipitados têm composições estequiométricas e contêm um mol
de íon potássio ou amônio para cada mol do íon tetrafenilborato;
esses compostos iônicos são facilmente filtrados e podem ser levados
a uma massa constante a temperaturasentre 105 °C e 120 °C.
Apenas mercúrio(II), rubídio e césio interferem e precisam ser
removidos por meio de um tratamento prévio.
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Aplicações dos métodos gravimétricos
Análises de Grupos Funcionais Orgânicos
Muitas destas reações também podem ser utilizadas para 
determinações volumétricas e espectrofotométricas.
GRAVIMETRIA POR VOLATILIZAÇÃO
Os dois métodos gravimétricos mais comuns baseados na
volatilização destinam-se a:
Determinação de água
Determinação de dióxido de carbono
GRAVIMETRIA POR VOLATILIZAÇÃO
DETERMINAÇÃO DE ÁGUA
• Método direto. A água eliminada é coletada por um sólido
dessecante e a diferença de massa é relacionada com o teor de
H2O.
• Método indireto. A quantidade de água é determinada pela
perda de massa da amostra durante o aquecimento.
GRAVIMETRIA POR VOLATILIZAÇÃO
DETERMINAÇÃO DE CO2
Os carbonatos são decompostos por ácido produzindo CO2 que é
eliminado da solução e recolhido em um material absorvente
previamente pesado.
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 
CONCEITOS IMPORTANTES PARA CÁLCULOS 
GRAVIMÉTRICOS
➢ Mol. 6,0221 x 1023 (Número de Avogrado) átomos, moléculas,
íons, elétrons e compostos iônicos.
➢ Massa Molar (M). Massa de um mol de moléculas, íons, etc.
em g . mol-1
Ex.: A massa de um mol (ou 6,0221 x 1023 átomos) de O é
15,9994g (M = 15,9994 g . mol-1).
Exercício 1. Calcule quantos mols existem em 5 g de NaCl
(58,443 g . mol-1)
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 
CONCEITOS IMPORTANTES PARA CÁLCULOS 
GRAVIMÉTRICOS
➢ Estequiometria. Relações quantitativas (em mols) entre reagentes e
produtos.
➢ Cálculos Estequiométricos. Cálculos envolvendo as quantidades de
reagentes e produtos, baseados em equações balanceadas (descreve a
estequiometria de reação).
Equações: m = n x M e n = m / M,
n = número de mols
m = massa da espécie química
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 
CONCEITOS IMPORTANTES PARA CÁLCULOS 
GRAVIMÉTRICOS
Exercício 2.
(a) Qual a massa de AgNO3 (169,9 g . mol
-1) é necessário para converter
2,33 g de Na2CO3 (106,6 g . mol
-1)
(b) Qual a massa de Ag2CO3 (275,7 g . mol
-1) será formado.
Na2CO3(aq) + 2AgNO3(aq)  Ag2CO3(s) + 2NaNO3(aq)
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 
CÁLCULOS EM GRAVIMETRIA
100
amostradamassa
Ademassa
A% 
FGprodutodomassaAdemassa 
•Porcentagem de A (analito).
%A pode ser encontrado também como %(m/m) A.
(1)
(2)
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 
CÁLCULOS EM GRAVIMETRIA
•Fator Gravimétrico (FG). Considera a estequiometria da reação
pesada.subst
analito
M
M
b
a
FG 
(3)
onde a e b são números cujos valores indicam que a mols do 
analito produzem b mols da substância pesada. 
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 
CÁLCULOS EM GRAVIMETRIA
A partir das Equações (1), (2) e (3), tem-se:
100
amostradamassa
FGprodutodomassa
A% 


100
amostradamassa
Mb
Ma
produtodomassa
A%
pesada.subst
analito





(4)
ou
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 
CÁLCULOS EM GRAVIMETRIA
2783,0
6,222
97,30
1
2
M
M
b
a
FG
722 OPMg
P 
96662,0
69,159
54,231
3
2
M
M
b
a
FG
32
43
OFe
OFe

Exemplos:
a) Analito: P (M= 30,97 g mol-1)
Substância pesada: Mg2P2O7 (M= 222,6 g mol
-1)
2P  1Mg2P2O7
b)Analito: Fe3O4 (M=231,54 g mol
-1)
Substância pesada: Fe2O3 (M=159,69 g mol
-1)
2Fe3O4 + 1/2O2  3Fe2O3