AULA 2 Calculos usados em QA

Prévia do material em texto

20/03/2018
1
CÁLCULOS E A 
QUÍMICA ANALÍTICA
CCMF – CURSO DE FARMÁCIA
QUÍMICA ANALÍTICA QUALI E QUANTITATIVA
PROF. Dr. HELDER LOPES VASCONCELOS
Cálculos empregados em Análise Química
• UNIDADES IMPORTANTES
 SI: baseado em 7 unidades fundamentais:
1. Massa  kg (kilograma)
2. Comprimento m (metro)
3. Tempo  s (segundo)
4. Temperatura  K (kelvin)
5. Quantidade de substância mol
6. Corrente Elétrica  A (ampère)
7. Intensidade luminosa  cd (candela)
• Determ. de medidas de massa e de volume
a) massa = kg, g, mg
b) volume = L, mL
1L (SI) = 10-3 m3 => 1 dm3 => 1o3 cm3 => 103mL
• Expressar quantidades:
  Grande
a) Y (yotta) 1024
b) Z (zetta) 1021
c) E (exa) 1018
d) P (peta) 1015
e) T (tera) 1012
f) G (giga) 109
g) M (mega) 106
h) k (kilo) 103
  Pequena
a) m (mili) 10-3
b)  (micro) 10-6
c)  (nano) 10-9
d) p (pico) 10-12
e) f (femto) 10-15
f) a (atto) 10-18
g) z (zepto) 10-21
h) y (yocto) 10-24
• Massa  Peso
Massa: Medida da quantidade de matéria contida no objeto (INVARIÁVEL)
Peso: Força gravitacional exercida sobre a matéria (VARIÁVEL)
p = mg
Se 60 átomos  1,0.10-22 mol
Como expressar em zmol ou ymol?
R = 0,1 zmol ou 100 ymol
20/03/2018
2
• Mol
 quantidade de espécies químicas (átomos, moléculas,
íons, elétrons, pares iônicos, partículas subatômicas)
 está sempre associado com a fórmula química.
 representa o número de Avogadro (6,022.1023) de
partículas representadas por aquela fórmula
 Massa molar (MM) de uma substância  massa em
gramas de 1 mol da substância
 Ex: HAc (CH3COOH) MM=60g/mol → 1 mol da substância
ácido acético tem massa de 60g
• mmol (+ conveniente): 1 mmol = 0,001 mol = 10-3 mol
 número de mol da espécie X (x)
x = massax
MMx
 Ex: a) Quantos mol e milimol de ácido benzóico (MM=
122,1 g/mol) estão contidos em 2,00 g do ácido puro?
1 mol HBz ----------------> 122,1 g
x ------------------> 2,00 g
X = 0,0164 mol HBz  16,4 mmol HBz
 b) Quantos gramas de Na+ (MM = 22,9 g/mol) estão
contidos em 25,0 g de Na2SO4 (MM = 142,0 g/mol)?
1 mol Na2SO4 -----------> 2 mols Na
+
142,0 g -----------> 2 x 22,99 g
25,0 g -----------> X
X = 8,10 g Na+
• SOLUÇÕES
 mistura homogênea de 2 ou + substâncias, onde:
soluto: substância a ser dissolvida 
solvente: substância usada para dissolver (diluente H2O)
 Classificações:
a) Insaturada  soluto < coeficiente de solubilidade (c.s.)
b) Saturada  soluto = coeficiente de solubilidade (NaCl = 357 g/L)
c) Supersaturada  soluto > coeficiente de solubilidade
d) Diluída  pouco soluto em relação ao solvente (ex: 3g sal/L) 
e) Concentrada muito soluto em relação ao solvente (ex: 400g sal/L)
Obs: diluída = insaturada? concentrada = saturada?
Ex: CaSO4 (2 g/L) X AgNO3 (1.220 g/L)
• UNIDADES DE CONCENTRAÇÕES
1) Concentração comum
C = massa soluto = m (g/L; g.L-1)
volume solução V
2) Concentração molar
 = nº mol soluto = nº mmol soluto = n (mol/L; mol.L-1)
volume sol. (L) volume sol. (mL) V (mmol/mL; mol.mL-1)
3) Concentração molar analítica (c.a)
c.a. = nº mol soluto = n
1L de solução V (=1)
4) Concentração molar de equilíbrio (c.e)
Concentração molar de uma espécie em particular, em uma solução,
no equilíbrio.
Obs: Precisa-se conhecer o comportamento do soluto quando
dissolvido em um solvente
Ex: H2SO4 c.a. = 1,00 mol/L
[H2SO4] = ? Obs: [ ] simboliza c.e.
H2SO4  H
+ + HSO4
-
1,00 1,00 1,00
HSO4
-  H+ + SO4
2-
(1,00 – 0,01) 0,01 0,01
[H+] = 1,01 mol/L [SO4
- ] = 0,01 mol/L
[HSO4
- ] = 0,99 mol/L [H2SO4] = 0,00 mol/L
20/03/2018
3
Ex: Calcular c.a. e c.e. para espécies de soluto presentes em
sol. aquosa contendo 285 mg de ácido tricloroacético,
Cl3CCOOH (163,4g/mol) em 10 mL ( = 73%)
nHA = m/MM = 0,285g / 163,4 g.mol
-1 = 1,74.10-3 mol
1,74.10-3 mol -----------> 0,010 L (= 10mL)
X -----------> 1 L 
x = 0,174 mol  c.a. = 0,174 mol/L
HA  H+ + A- ( = 73%)
I = 100 0 0
E = 27 (100-73) 73 73 
[H+] = [A-] = 0,73 x 0,174 = 0,127 mol/L
[HA]= 0,27 x 0,174 = 0,047 mol/L
• Exercícios:
a) A água do mar contém 2,7 g de sal (NaCl) por 100 mL.
Qual a concentração comum e a molaridade do NaCl
(58,45 g/mol) no oceano?
b) A concentração de MgCl2 no mar é de 0,054 mol/L.
Quantos gramas de MgCl2 (94,90 g/mol) estão
presentes em 25 mL de água do mar?
c) Descreva a preparação de 2,00L de BaCl2 0,108 mol/L, a
partir de BaCl2.2H2O(s). (MM = 244,3 g/mol)
d) Descreva a preparação de 500 mL de Cl- 0,0740 mol/L, a
partir de BaCl2.2H2O(s). (MM=244,3 g/mol)
5) Concentração Porcentual
% em massa (m/m) = massa soluto (g) 
100 g massa solução
Obs: Título em massa (τ) (independe da ToC; p/ reag. aquosos comerc.)
% em volume (v/v) = volume soluto (mL) 
100 mL volume solução 
% em massa/volume (m/v) = massa soluto (g) 
100 mL volume solução
Obs: embora as unidades de massa ou volume devam sempre ser
expressas para evitar ambiguidade, subtende-se o uso da massa
quando não há unidades.
6) Partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb)
(usado p/ sol.muito diluídas)
•Amostras Sólidas
Cppm = massa soluto (mg), (g) Cppb = massa soluto (g), (ng)
massa solução (kg) (g) massa solução (kg) (g)
 Amostras Líquidas (v/v)
Cppm = volume soluto (L), Cppb = volume soluto (nL)
volume solução (L) volume solução (L)
 Amostras Líquidas (m/v)
(Obs: p/ sol. aquosas diluídas  densidade H2O = 1,0 g/mL)
Cppm = massa soluto (mg) Cppb = massa soluto (g)
volume solução (L) volume solução (L)
20/03/2018
4
10%
3,98%
2,51%
1,58%
1,26%
1,15%
1,10%
1,05%
1,02%
• Exercícios:
 a) Qual a concentração em mol/L de amostra de água da
chuva contendo 34 ppb de C29H60? (C=12,0 g/mol; H=1,0 g/mol)
 b) Qual é a concentração em ppm de K+ em uma solução que
contém KCl 5,37.10-4 mol/L? (K= 39,1 g/mol; Cl= 35,5 g/mol)
 c) Qual é a concentração em ppb de um padrão
cromatográfico do herbicida atrazina (C8H14ClN5) cuja
molaridade é 5,37 mol/L? (N= 14,0 g/mol)
R = 8,3.10-8 mol/L
R = 21 ppm (ou 21 mg/L)
R = 1.157 ppb
7) Razão de volume solução – diluente
ex: HCl 1:4 (1 volume HCl conc. + 4 volumes H2O)
8) p – Funções
pX= - log [X]
ex: calcule o p-valor para cada íon presente nas
soluções de:
a) NaCl 2,00.10-3 mol/L
b) HCl 0,54 mmol/L
9) Densidade
d = massa substância (kg/L ou g/mL)
volume substância
•Relações entre unidades
i. C = τ . d .1000
ii. C =  x MM
iii.  = ?
Desopilando um pouco... •Diluição de soluções
Vconc. x conc. = Vdil x dil
ou :
1 . V1 = 2 . V2
i . Vi = f . Vf
•Mistura de soluções (de um mesmo soluto)
f = 1.V1 + 2.V2
V1+V2
20/03/2018
5
•Exercício:
a) Um técnico de laboratório de química deseja preparar 250 mL de
uma solução de HCl na concentração de 0,10 mol/L, mas dispõe
apenas de uma solução-estoque do mesmo composto na
concentração de 0,25 mol/L. O que ele deve fazer?
V = 100mL
R= pipetar 100mL da sol. estoque e completar com 150mL de água