AULA 01 QAQUANTITATIVA INTRODUCAO 2018.1

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QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA
PROF.: MSC FLÁVIO MENDES DE SOUZA
Química Analítica
Definições
Ostwald: “A Química Analítica é a arte de reconhecer diferentes substâncias e determinar seus constituintes”
Klockow: "Ciência da obtenção de informações de sistemas materiais acerca de sua composição e estrutura e da interpretação dessas informações relacionada com o objetivo de sua utilização"
H. Laitinen: "Ciência de caracterizações e medições químicas, ou seja, proporcionar meios para os avanços na teoria e na prática da caracterização e das medidas químicas"
Química Analítica
Definições
Qual a nossa definição?
Química Analítica
Química Analítica Quantitativa: estabelece a quantidade de uma ou mais espécie (analito) em termos numéricos em uma amostra.
Química Analítica Qualitativa: revela a identidade química das espécies presentes na amostra.
Química Analítica
Quantitativa
Qualitativa
Y
 X
O que é X na amostra Y?
Qual o teor do constituinte X na amostra Y ?
Quantitativa x Qualitativa
Química Analítica x Análise Química
 Química Analítica: assemelha-se a estratégia.
“Está preocupado com o aspecto geral e mais abrangente da análise”.
  Análise Química: assemelha-se a tática.
“Está preocupado com o aspecto mais específico da análise”.
RESUMO
A Química Analítica e a Química
Química Analítica
Química Orgânica
Química Inorgânica
Físico-Química
QUÍMICA
A Química Analítica e outras Ciências
Classificação do Procedimento Analítico
Procedimento Analítico
Objetivo
Qualitativo
Quantitativo
Envolve a identificação de um ou mais componentes de uma amostra
Utilizado para determinar a quantidade de um componente na amostra
O procedimento não informa a quantidade dos analitos
A presença do analito deve ser confirmada antes da análise
Etapas de uma Análise Química
 Definição do problema
 Escolha do método
 Amostragem
 Preparação da amostra para análise
 Medida de uma propriedade do analito
 Cálculos dos Resultados
 Ação
Definição do Problema
Analito(s)
Matriz
Nível de concentração
Prazo de execução
SELEÇÃO DO MÉTODO
 Deve ser preciso, exato, sensível, seletivo e robusto 
 Analista deve conhecer os detalhes práticos e seus princípios teóricos
 Custo versus número de amostra
 Complexidade da amostra e a quantidade de analito presente na amostra
SELEÇÃO DO MÉTODO
 Os métodos podem ser encontrados em livros, manuais e artigos científicos
- AOAC (ASSOCIATION OFFICIAL OF ANALYTICAL CHEMISTRY)
- IUPAC (INTERNATIONAL UNION PURE AND APPLIED CHEMISTRY)
 ASTM (AMERICAN SOCIETY OF TEST MATERIAL)
 MANUAL DE MÉTODO DE ANÁLISE DO INSTITUTO ADOLFO LUTZ
Técnicas, métodos, procedimentos e protocolos
Técnica: é um princípio químico ou físico que pode ser usado para analisar uma amostra. Exemplo: Titulometria de neutralização, espectrofotometria de absorção molecular, fotometria de chama, etc.
Método: é a aplicação de uma técnica para a determinação de um analito específico em uma matriz específica. Exemplo: Determinação do teor de vitamina C em suplementos vitamínicos por titulometria de oxi-redução. 
Procedimento: é um conjunto de diretivas escritas, que detalham como aplicar um método para uma amostra particular, incluindo informações sobre amostragem adequada, eliminação de interferências e validação de resultados. Exemplo: determinação de vitamina C segundo procedimento do Instituto Adolfo Lutz.
Protocolo: é um conjunto escrito de orientações estritas, que detalham um procedimento que deve ser seguido para a aceitação da análise pelo organismo oficial que estabeleceu o protocolo. Exemplo: Determinação de um medicamento segundo procedimento da farmacopéia brasileira.
Técnicas, métodos, procedimentos e protocolos
AMOSTRAGEM
É a coleta de uma porção (ou alíquota) de uma amostra para a realização da análise.
Amostragem
Envolve a obtenção de uma pequena porção do material a ser analisado.
AMOSTRAGEM
Erros durante a amostragem
 Contaminação
 Oxidação
 Alteração na umidade
 Perda de compostos voláteis
AMOSTRAGEM
AMOSTRAGEM
 Tipos de amostras
AMOSTRAS HOMOGÊNEAS
– Gases e líquidos: Qualquer porção é representativa. Apenas realizar agitação.
Sólidos:
Material homogêneo: analito apresenta-se bem distribuído por toda a amostra. Retirar pequenas porções da amostra e triturar em almofariz ou moinho
Material heterogêneo: analito apresenta-se não tão bem distribuído por toda a amostra, a amostra apresenta diferença quanto ao tamanho de partículas. Retirar pequenas porções da amostra e triturar em almofariz ou moinho
 Tipos de amostras
AMOSTRAGEM
AMOSTRAS HETEROGÊNEAS
AMOSTRAGEM
 Tipos de amostras
AMOSTRAGEM
AMOSTRAGEM
AMOSTRAGEM
AMOSTRAGEM
AMOSTRAGEM
 
EXEMPLOS DE AMOSTRAGEM
EXEMPLOS DE AMOSTRAGEM
Utensílios para amostragem de solo
EXEMPLOS DE AMOSTRAGEM
 Acondicionamento da amostra
 Acondicionamento da amostra
 Acondicionamento da amostra
TRATAMENTO DA AMOSTRA
O objetivo da tratamento da amostra é tornar o analito disponível para ser medido, conforme o método analítico escolhido. 
TRATAMENTO DA AMOSTRA
EXTRAÇÃO EM FASE SÓLIDA
Tipos de análise
 Análise elementar: determina-se a quantidade de cada elemento na amostra, sem levar em consideração os compostos realmente presentes.
 Análise parcial: determina-se apenas certos constituintes da amostra.
 Análise completa: determina-se a proporção de cada componente da amostra. 
 Análise de constituintes-traços: caso especial da análise parcial, na qual determina-se constituintes que estão presentes em quantidades muito pequenas.
Classificação das análises químicas de acordo com o tamanho da amostra
Classificação das análises químicas de acordo com a proporção do constituinte:
Tipo de análise
Quantidade de amostra
Macro
> 0,1 g
Meso (semimicro)
de 10-2a 10-1g
Micro
de 10-3a 10-2g
Submicro
de 10-4a 10-3g
Ultramicro
< 10-4g
Tipo de constituinte
Percentagem do constituinte
Constituinte principal
1 a 100%
Microconstituinte
0,01 a 1%
Traço
10-2a 10-4ppm
Microtraço
10-4a 10-7ppm
Nanotraço
10-7a 10-10ppm
Definição de réplicas das amostras
 Realizar a análise química em réplicas 
Triplicata ou duplicata
 Qualidade dos resultados 
 Governo brasileiro (Anvisa) variação de até 20 % do valor declarado pelo rótulo 
Preparo de soluções: alterações físicas e químicas
 Análises químicas são realizadas com soluções das amostras.
 Solvente deve dissolver a amostra não levar a perda ou alterar o analito.
Tratamentos com soluções aquosas de ácidos fortes, bases fortes, agentes oxidantes, agentes redutores.
	
Eliminação de interferentes
São compostos que impedem a determinação direta do analito e que causam erro na análise. 	
 O método analítico deve ser específico, porém muitos métodos são seletivos para um grupo específico de íons ou moléculas.
 
 Eliminação de interferentes são: precipitação seletiva, mascaramento, oxidação (redução) seletiva, extração com solvente, troca iônica, cromatografia e reação de derivatização
Medida de uma propriedade do analito
Todo resultado analítico depende de uma medida de uma propriedade física (X) do analito.
Essa propriedade deve variar de maneira conhecida e reprodutiva com a concentração (Ca) do analito.
Tratando-se de uma relação diretamente proporcional, tem-se:
		Ca = k X
Medida Analítica
	 Propriedade que o analito apresenta e que seja proporcional à sua concentração para definir a técnica analítica utilizada
Classificação dos Métodos de Análise
Análise Química
Métodos Instrumentais
Métodos Clássicos
(Via úmida)
Gravimetria
Volumetria
Métodos
Espectroscópicos
Métodos
Eletroanalíticos
Outros
Método
Análise
Clássico
Gravimetria
Volumetria
Espectroscópicos
Espectroscopia de Emissão
Espectroscopia de Absorção
Turbidimetria
Nefelometria
Polarimetria
Refratometria
Eletroanáliticos
Potenciometria
Condutimetria
Polarografia
Amperometria
Coulometria
Diversos
Espectrometria de Massa
Cromatografia
CondutividadeTérmica
Tipos de Métodos de Análise Química : 
SELEÇÃO DO MÉTODO
Métodos Gravimétricos
Determina a massa de um analito ou um composto relacionado quimicamente a ele, baseado em uma reação.
Método Volumétrico
Determina o volume da solução suficiente para reagir com todo analito presente em uma amostra.
Métodos Espectroscópicos
Baseiam-se na interação entre a radiação eletromagnética e os átomos ou moléculas do analito ou ainda a produção de radiação pelo analito
Métodos Eletroanalíticos
Envolve a determinação de alguma propriedade elétrica, como o potencial, corrente, resistência e quantidade de carga elétrica. Geralmente necessitam de equipamentos analíticos.
Outros Métodos
Métodos variados incluem a medida de grandeza, como a relação massa-carga e moléculas por espectrometria de massa, velocidade de decaimento radioativo, calor de reação, condutividade térmica de amostras, atividade óptica e índice de refração.
Seleção do método analítico
Quantidade de amostra disponível.
Quantidade relativa do componente desejado.
Número de amostras a analisar.
Número de espécies a analisar.
Custo.
Cálculos e validação dos resultados
Os cálculos são realizados a partir dos dados obtidos experimentalmente, na estequiometria da reação envolvida e em fatores instrumentais.
Os resultados obtidos devem ser avaliados de maneira a se estimar o nível de confiança.
Exatidão e precisão
ERROS ANALÍTICOS
Erro absoluto (E) - é a diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro de uma dada grandeza:
E = X – Xv
E = Erro absoluto
X = Valor medido
Xv = Valor verdadeiro
Erro relativo (Er) – é adimensional e pode ser expresso em partes por 100, ou partes por 1000.
Er = E/Xv 
Média aritmética (X) – é o valor médio do somatório de uma série finita de N medidas de uma mesma grandeza definida por:
Desvio (di) ou erro aparente – é definido pela diferença entre o seu valor (medido), Xi, e a média, X
CONCEITOS ESTATÍSTICOS
CONCEITOS ESTATÍSTICOS
Desvio Médio
Desvio Padrão
NÚMERO GRANDE DE DETERMINAÇÕES
Variança
NÚMERO PEQUENO DE DETERMINAÇÕES
Desvio médio da média
Desvio padrão da média
TIPOS DE ERROS ANALÍTICOS
ERROS DETERMINADOS
ERROS DO MÉTODO
ERROS OPERACIONAIS
ERROS PESSOAIS
ERROS DEVIDOS A INSTRUMENTOS E REAGENTES
INDETERMINADOS
ERROS QUE NÃO PODE SER LOCALIZADOS E CORRIGIDOS.
Seguem a lei da distribuição normal (Distribuição de Gauss)
Erros indeterminados
Tratamento Estatístico
EXERCÍCIO
Intervalo de confiança
Determinações pequenas, uma estimativa s, então:
Tabela t - Student
exercício
Testes de hipóteses (significância)
Hipótese nula (H0)  cita que duas ou mais quantidades observadas são estatisticamente iguais, ou seja:  = 0
NC (Em termos fracionários)   (valor p)
NC (Em termos percentuais)  (1 - ) X 100
Teste z para grandes amostras:
Testes de hipóteses (significância)
Usado para um número pequeno de amostras
Comparar a média de uma série de resultados com um valor de referência e exprimir o nível de confiança associado ao significado de comparação
Também usado para testar a diferença entre as médias de dois conjuntos de resultados
Se tcalculado> ttabelado: 
O valor encontrado difere significativamente do valor de referência. Nesse caso não se pode adotar a hipótese nula (H0) que não há erro sistemático na análise
Testes de hipóteses (significância)
Testes de Significância - Teste t de Student
 (0,1) → P = 100 x (1- ) = 90%
Viés Indica a tendência dos dados apresentarem algum erro sistemático
Exercício
Testes de Significância
Teste t de Student
 (0,1) → P = 100 x (1- ) = 90%
Testes de Significância
Teste t de Student
Teste F (Usado para Comparar variâncias)
O maior valor de s é sempre colocado no numerador, o que faz com que o valor de F seja sempre maior do que a unidade.
 Testes de Significância - Teste F
 Testes de Significância Teste F
(Usado Para Comparar Desvios Padrões)
Comparação de Duas Médias Experimentais
Comparando os resultados de um método proposto com um de referência.
Tem-se duas médias x1 e x2
Considerar a hipótese nula (H0) que ambos métodos dão o mesmo resultado (1 = 2 e x1 – x2  0)
É necessário que não haja uma diferença significativa entre as variâncias (teste F)
Comparação de Duas Médias Experimentais
INMETRO: se F calculado for maior que o F tabelado, as variâncias não podem ser consideradas iguais, ou seja, a matriz tem um efeito importante sobre a precisão do método na faixa de concentração em estudo
Testes de Significância
Teste t Pareado (diferenças individuais)
Comparação de métodos cujas amostras possuem, substancialmente, diferentes quantidades de analito
Propagação de erro
Exercício
Rejeição de Resultados
Rejeição de Resultados
Comparação de métodos
Relatório das Análises
Emissão de laudo