Buscar

apostila_origin_-_pet

Prévia do material em texto

!
!
!
!
!
!
MINICURSOS DO PET-QUÍMICA: 
!
Sumário 
!
1. Introdução! 3! 
1.1 Importando arquivos! 3! 
1.2 Realizando Cálculos em Planilhas! 6! 
1.3 Regressão Linear! 6! 
2. Aplicação em Química Analítica! 8! 
2.1. Parte prática! 10! 
3. Aplicação em Inorgânica! 13! 
3.1. Catálise do Peróxido de Hidrogênio! 13! 
4. Aplicação em físico-química! 18! 
4.1. Isoterma de adsorção! 18! 
5. Aplicação em Bioquímica! 27! 
5.1. Titulação de Aminoácidos! 27 
1. Introdução !
 O Origin® 8.0 é um dos softwares matemáticos mais utilizados nas 
universidades em todo o mundo. Devido à sua versatilidade é possível utilizá-lo para 
diversas tarefas, como cálculos avançados (diferenciais e integrais), cálculos 
estatísticos, regressão linear e polinomial, bem como plotar os mais diversos tipos 
de gráficos, provenientes de diversas fontes, tais como equipamentos de laboratório: 
CLAE (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência), espectrofotômetros (UV-VIS, 
Infravermelho), potenciostatos (voltametria, amperometria, impedância); e também a 
partir de tabelas criadas no mesmo ou de arquivos separados por vírgula (csv). 
 Com uma ferramenta tão poderosa, é necessário um conhecimento básico de 
informática para usufruir de todo o seu potencial. Pensando nisso, elaboramos esta 
apostila a fim de se fazer um apanhado geral das principais funções e utilidades do 
software. 
!
1.1 Importando arquivos 
 Para se trabalhar com o Origin é necessário conhecer um pouco sobre 
extensões de arquivos, como .jpg ou .jpeg (imagem), .pdf (portable document 
format), .csv (arquivos de texto separados por vírgula), etc. Cada tipo de arquivo é 
aberto por um aplicativo específico e o origin trabalha com uma gama de arquivos 
diferentes. Se já houver um projeto iniciado e salvo, sua edição é mais fácil, 
podendo ser feita clicando diretamente no arquivo ou selecionando a opção 
“abrir" (File>open) no programa. Para outros tipos de arquivo, diversas opções de 
importação estão disponíveis (figura 1). 
 Como sugestão, uma das melhores maneiras de se importar um arquivo 
proveniente de um software de um equipamento, como potenciostato ou 
espectrofotômetro, é importar o arquivo como “Multiple ASCII” (File>Import>Multiple 
ASCII), que engloba uma gama de formatos diferentes. Um atalho na barra de 
ferramentas está disponível (figura 1 - a). 
 
�3
Fig. 1: Importando arquivos 
 Ao clicar na opção, abrirá uma janela com área de navegação (local onde 
será selecionado o arquivo no seu computador) e o tipo de arquivo. Geralmente 
aparecerá para importar o arquivo como formato .DAT, e o aplicativo provavelmente 
não reconhecerá o dado. Deve-se alterar a opção para “todos os arquivos” (all files), 
para que o programa os reconheça. 
Fig. 2: Tipos de arquivos 
�4
 Dê um duplo clique em cada arquivo para adicioná-los à planilha que será 
aberta. Em seguida uma nova janela será aberta com algumas opções para importar 
os dados. Dentro da opção “Import Options/Import Mode” clique na seta do botão 
onde está escrito “Replace Existing Data”, selecione “Start New Columns”, depois 
desmarque a opção “Results Log Output” e finalmente clique em “OK”. 
 Dependendo da quantidade de dados a serem plotados no mesmo gráfico, 
diversas colunas serão mostradas na planilha principal. Antes de plotar os gráficos, 
devemos selecionar os eixos “X" e “Y”. Para isso, selecione as colunas clicando na 
parte superior das mesmas e arraste o cursor até a última coluna preenchida, clique 
com o botão direito do mouse/trackpad>Set As>XYXY. Após feito isso, na parte 
inferior esquerda existem diversas opções para o gráfico (linhas, pontos, barras, 
etc.), clique em uma delas e o gráfico será plotado. 
Fig. 3: Selecionando os eixos do gráfico 
!
!
!
!
!
�5
1.2 Realizando Cálculos em Planilhas 
! Pode-se realizar diversos tipos de cálculos dentro de uma planilha do Origin. 
Por exemplo, para o cálculo de concentração, podemos montar uma coluna com os 
volumes e outra com os números do mols, ou vice-versa. Cálculos do tipo 
multiplicação, divisão, soma, subtração, adição, potência, raiz quadrada, etc., podem 
ser realizados através de notações computacionais simples como: * (multiplicação); / 
(divisão); + ou - (para adição e subtração); ^ (para potência); sqr (raiz quadrada), etc. 
 Quando desejar fazer alguma operação em alguma coluna, selecione-a, 
clicando no título da coluna e depois clique com o botão direito e em seguida clique 
em “set column values” e então realize os cálculos utilizando do comando seguido 
da coluna de interesse (col(a), por exemplo). 
!
1.3 Regressão Linear 
 Por ultimo, pode-se fazer um ajuste linear dos dados. Este ajuste é analítico, 
está baseado no método de mínimos quadrados, e permitirá obter os valores dos 
dois coeficientes da reta que melhor ajusta o conjunto de dados experimentais. Para 
fazer o ajuste selecione o Menu "Analysis" e dentro deste menu escolha a opção "Fit 
Linear". Deve aparecer então um gráfico com os dados da regressão linear. 
Podemos observar no gráfico a curva do ajuste e os valores dos coeficientes da reta 
Y = A + B * X assim como seus erros que aparecem em uma caixa de texto. Com 
isto temos um roteiro básico para poder obter um gráfico dos dados e fazer o ajuste 
linear por mínimos quadrados. Obviamente que o programa apresenta um grande 
numero de procedimentos que não são explicados aqui, mas podem ser 
rapidamente aprendidos com o uso. 
!
!
!
!
!
�6
Exemplo de regressão linear: 
!
Plotar a curva da solubilidade em função da temperatura. 
!
Digitar os dados na tabela em seus respectivos eixos e plotar um gráfico de pontos. 
Em seguida, seguir os procedimentos descritos acima e fazer a regressão linear.

eixo X t ºC 0 4 9 15 22
eixo Y s 0,300 0,270 0,230 0,190 0,157
�7
2. Aplicação em Química Analítica!
!
!
!
�8
Tabela 1: Dados para serem tratados 
 
 
 
Figura 4: Tela do Origin com os dados carregados. 
 
�9
 
Figura 5: Tela com as colunas marcadas para poder obter o gráfico. 
 
 
Figura 6: Gráfico obtido a partir dos dados da tabela 1. 
 
 
2.1. Parte prática !
• Obtenção de um gráfico referente a uma curva de titulação 
• Inserir os dados da tabela 2 em uma coluna do Origin. 
• Plotar o gráfico e ajustar um modelo matemático que se adeque ao 
comportamento experimental. 
• Obter o volume de equivalência da titulação através do método da primeira 
derivada e do método da segunda derivada. 
!
�10
• Tratamento de dados referentes a uma análise química 
• Uma solução de níquel foi tratada com solução de 1-nitroso-2- naftol (1N2N), e o 
complexo formado foi transferido para um líquido orgânico que foi colocado em 
contato com a solução aquosa (extração líquido-líquido). Diferentes 
concentrações de 1N2N foram utilizadas, para avaliar o comportamento de 
extração do níquel em função da quantidade de complexante. A tabela 3 mostra 
os dados referentes a este experimento, sendoque a quantidade de níquel foi 
determinada via Espectrometria de Absorção Atômica com Chama (EAAC). 
Os dados referentes à curva de calibração estão exibidos na Tabela 4. 
• Plotar o gráfico de [Ni] x Abs e ajustar o modelo matemático para obter a 
equação da curva de calibração (Dados tabela 4). 
�11
• Tratar os dados da análise química, calculando a porcentagem de extração (%E) 
para cada análise e obtendo a média e o desvio padrão para cada uma das 
proporções diferentes de 1N2N usadas. 
%E = (número de mols na FS / número de mols total) x 100 
• Calcular o coeficiente de variação para cada uma das proporções.	
• Plotar um gráfico de proporção de 1N2N x %E, considerando o desvio-padrão.

�12
3. Aplicação em Inorgânica !!
3.1. Catálise do Peróxido de Hidrogênio 
Essa prática consiste em introduzir o conceito de catálise e catálise heterogênea 
através da reação de decomposição do H2O2. Comparar a eficiência do catalisador 
utilizado, MnO2 e discutir o efeito de tamanho de partícula. 
• Procedimento 
O potencial catalítico dos materiais foi analisado por meio da degradação do 
peróxido de hidrogênio (H2O2). O sistema consiste no deslocamento do embolo de 
uma seringa, promovido pelo desprendimento de O2 da reação de catálise. 
i) Monte o aparato conforme Figura 1 ou semelhante. 
ii) Coloque em um kitassato 15 mL de H2O destilada e 0,01 g de MnO2 (catalisador). 
iv) Com auxílio de uma pipeta de Pasteur, transfira 1,0 mL da solução de H2O2 3% 
m/v (10 volumes) para o frasco reacional (kitassato) e acione o cronômetro. 
iii) Tampe o kitassato com um septo de borracha. 
iv) Faça leituras de volume em 5s, 10s, 15s, 20s, 30s, 40s, 50s, 60s, 80s, 100s. 
v) Durante a reação, o gás O2 formado pela decomposição do H2O2 entrará na 
seringa e empurrará o embolo. Permitindo aferir o volume de O2 produzido pela 
reação. 
!
! 
Figura 1: Esquema do ambiente reacional. 
�13
Dados: 
!
Depois de coletar os dados gera-se o gráfico para analise da reação. 
Primeiramente copia-se os dados na tabela do Origin. E seleciona-se as duas 
primeiras colunas para iniciar o tratamento de dados. Como mostra a figura abaixo. 
!
 
Depois de selecionar os dados clica-se no ícone para gerar o gráfico 
correspondente. 
!
Tempo (s) Volume (ml)
0 0 0 0
5 3 5 4
10 4 5,5 5
15 4,5 6 5
20 4,5 6,5 7
30 6 7,5 7,5
40 8 9 8,5
50 9 10 10
60 10 10,5 11,5
80 12 11,1 14
100 14 13 14
�14
 
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Para melhor estética do gráfico coloca-se bordas nele. Para isso de duplo clique 
na escala lateral do gráfico e de um duplo clique no eixo y, irá abrir uma nova caixa, 
selecione, Title & Format e selecione Top, marque a opção "Show Axis & Ticks", em 
seguida mude "Major Ticks" e "Minor Ticks" para "None" e aplique as modificações. 
Repetir para o Right. 
!
�15
Depois deste procedimento deve-se fazer a regressão linear para obter a 
equação da reta e assim obter a constante sugerida pelo experimento. 
Primeiramente clica-se em "Analisys", posteriormente em "Fitting" e depois em "Fit 
linear" e seleciona a primeira opção conforme a imagem abaixo: 
!
! 
!
Com isso obtém-se o seguinte gráfico: 
! 
�16
A tabela que surgirá dentro do gráfico trás os parâmetros da regressão linear como 
coeficiente angular da reta, e o parâmetro de correlação linear que mede a relação 
entre as variáveis X,Y. Para copiar o gráfico para o Microsoft office word® clique em 
"edit" e posteriormente "Copy Page" como mostra a figura abaixo. 
!
! 
E depois é apenas colar no word.	
  
!
�17
4. Aplicação em físico-química !
4.1. Isoterma de adsorção !
Essa prática consiste em realizar o estudo da adsorção do ácido acético por carvão 
ativado e determinar a obediência ou não frente a isoterma de Freundlich. !
• Procedimento !
Foram preparados 6 erlenmeyeres contendo alíquotas variadas de ácido 
acético e água destilada. A seguir foram pesadas cuidadosamente e transferidas 
para os erlenmeyers6alíquotas de carvão ativado contendo aproximadamente 2,5 g. 
O material foi então agitado por alguns minutos em um agitador orbital e a seguir foi 
transferido para tubos falcon para se proceder a centrifugação. Do sobrenadante 
foram coletadas duas alíquotas de 10 mL em cada tubo e foram tituladas com as 
soluções de hidróxido de sódio. 
O mesmo procedimento foi realizado com mais 6 amostras. Porém essa 
segunda batelada de amostras, após a agitação, permaneceu em repouso durante 
uma semana em abrigo contra luz, para então se proceder a centrifugação e 
titulação conforme as 6 primeiras amostras. 
!
Com esses procedimentos, foram obtidos os seguintes dados: 
Tabela 1 – Valores obtidos experimentalmente 
Frasco Ac Acético Água Carvão Titulação NaOH
V (ml) V (ml) m (g) V (ml) V (ml) média
Titulação 
imediata
NaOH

 0.1 mol/
L
1A 30 0 2,5008 27,4 26,0 26,7
2A 21 9 2,5158 15,8 16,1 15,95
3A 15 15 2,4994 9,9 9,9 9,9
NaOH

 0.05 
mol/L
4A 9 21 2,5007 8,2 8,4 8,3
5A 6 24 2,5020 4,1 3,9 4
6A 5 25 2,5556 2,8 2,8 2,8
Titulação 
NaOH

 0.1 mol/
L
1B 30 0 2,5518 25,0 24,8 24,9
2B 21 9 2,5076 14,9 15,3 15,1
3B 15 15 2,5018 9,0 8,6 8,8
�18
! !!
Tabela 2 – Valores obtidos após tratamento matemático 
!
Vamos fazer o gráfico de Cequilíbrio versus a razão x/m para a titulação efetuada 
de forma imediata, (amostras A). Digite os dados nas colunas correspondentes ao x 
e ao y, selecione-as e clique no local indicado pela seta. 
Em "UNITS" coloque a unidade desejada, neste caso g/L. 
Titulação 
após 

uma 
semana
!!
NaOH

 0.05 
mol/L
4B 9 21 2,5050 6,9 6,6 6,75
5B 6 24 2,4918 2,6 2,7 2,65
6B 5 25 2,5070 1,7 1,8 1,75
Frasco
Acido Acético (g/L)
X (g) x/m Ln x/m LnC
Cinicial Cequilibrio
1A 24,02 16,03 0,2396 0,0958 -2.3454 2.7747
2A 16,81 9,58 0,2171 0,0863 -2.4501 2.2595
3A 12,01 5,94 0,1820 0,0728 -2.6201 1.7825
4A 7,21 2,49 0,1414 0,0566 -2.8726 0.9131
5A 4,80 1,20 0,1081 0,0432 -3.1419 0.1832
6A 4,00 0,84 0,0949 0,0371 -3.2934 -0.1735
1B 24,02 14,95 0,2720 0,1066 -2.2387 2.7049
!
2B
!
16,81
!
9,07
!
0,2324
!
0,0927
!
-2.3786
!
2.2047!
3B
!
12,01
!
5,28
!
0,2018
!
0,0806
!
-2.5176
!
1.6648!
4B
!
7,21
!
2,03
!
0,1554
!
0,0620
!
-2.7802
!
0.7064!
5B
!
4,80
!
0,80
!
0,1203
!
0,0483
!
-3.0312
!
-0.2286!
6B
!
4,00
!
0,53
!
0,1043
!
0,0416
!
-3.1792
!
-0.6435
�19
 
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
 Depois, de um duplo clique no eixo y, irá abrir uma nova caixa, selecione, Title 
& Format e selecione Top, marque a opção "Show Axis & Ticks", em seguida mude 
"Major Ticks" e "Minor Ticks" para "None" e aplique as modificações. Repetir para o 
Right. 
! 
!
 Para fazer a regressão desse gráfico, deve-se clicar em "Analisys", 
posteriormente em "Fitting" e depois em "Fit Polynomial" conforme a imagem abaixo: 
�20
! 
!
 Ao abrir uma nova caixa clique em "OK" 
 
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
 
!
!
!
�21
!
O resultado obtido está demonstrado na figura abaixo: 
 
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
 Para copiar para o word é só clicar em "edit" e depois em "copy page", 
conforme a imagem a seguir. 
!
! 
�22
!
 Depois disso ao colar no word ficará dessa forma: 
! !
Figura 2:Gráfico.Cequilíbriovs x/m !
	
   Copiando	
  dessa	
  forma,	
  ao	
  dar	
  um	
  duplo	
  clique	
  na	
  imagem	
  que	
  está	
  no	
  word,	
  ela	
  é	
  aberta	
  no	
  
origin	
  podendo	
  ser	
  modificada. 
!
Como se pode observar, a relação entre os fatores analisados teve 
comportamentoexponencial, revelando que a adsorção é mais eficiente para 
concentrações menores do adsorbato, desde que a massa do adsorvente seja 
mantida constante e que o adsorvente tende a um efeito de saturação dos seus 
sítios ativos. Essa saturação evidencia que a partir de certa concentração a massa 
de adsorvente devera ser aumentada ou não se retirará a espécie do meio. 
Agora, vamos fazer o gráfico de Ln de Cequilíbrio versus o Ln da razão x/m para a 
titulação efetuada de forma imediata, (amostras A). 
Conforme mostrado anteriormente, selecione os dados indicados acima, cada 
um no seu respectivo lugar (eixo x ou eixo y) e clique no botão . 
!
Dê duplo clique no eixo y, note que a janela já se abre no local que deve ser 
alterado, observe que a escala esta em "decimal: 1000". 
!
!
0 4 8 12 16
0,04
0,06
0,08
0,10
 
 
x/m
[equilibrio] (g/L)
�23
 
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Para isso, troque em "DISPLAY" de decimal para "Scientific: 1E3" 
!!!!!!!!!
 
 
 
 
 !!!!
 Posteriormente a modificação basta clicar em "aplicar". Continuando as 
alterações complete as linhas do gráfico modificando em Top e em Right como 
ensinado anteriormente. Neste caso, ocorre uma pequena modificação para realizar 
a regressão. Por se tratar de uma reta deve-se clicar em "Analisys" depois em 
"Fitting" e finalmente em "Fit Linear", conforme a figura abaixo. !
�24
 !
! !
 O resultado está demonstrado na figura abaixo: !
 !!!!!!!!!!!!!
�25
O processo para colar no word ocorre da mesma forma que o anterior. !!
! 
!
Esse gráfico mostra que a relação entre a massa adsorvida, massa do 
adsorvente e a concentração do adsorbato em solução no equilíbrio.Quanto mais 
positiva é a relação x/m (massa adsorvida/massa do adsorvente) maior será a 
concentração do equilíbrio indicando que o processo de saturação dos sítios de 
adsorção esta chegando ao limite. 
!
Exercício: Repita os procedimentos para as amostra B visando encontrar os 
gráficos correspondentes. 
!
0,00 0,75 1,50 2,25 3,00-3,4
-3,2
-3,0
-2,8
-2,6
-2,4
-2,2
 
 
ln 
x/m
ln [eq]
�26
5. Aplicação em Bioquímica 
5.1. Titulação de Aminoácidos 
Nesta titulação adicionaremos lentamente uma base ou um ácido a soluções de 
Aminoácidos permitindo a obtenção dos respectivos pKas. A curva de titulação mostra como 
varia o pH em função de equivalentes do titulante (ácido ou base forte) adicionados. Para 
um aminoácido, deve-se observar no mínimo dois patamares nessa curva correspondendo à 
titulação dos grupos carboxilato e a-amino, respectivamente. No meio de cada um desses 
patamares hã um ponto de inflexão, cujo valor de pH é numericamente igual ao pKa do 
grupo correspondente. Essa relação numérica entre pH e pKa é facilmente compreensível 
da análise da equação de Henderson-Hasselbalch. 
Objetivo 
• Identificação de um aminoácido através de seu pkas 
Material e Reagente 
• Bureta de 50 ml 
• Béquer de 1L 
• pHmetro 
• Tampão pH 7,0 
• Tampão pH 4,0 
• Solução de KOH 0,5 M 
• Solução de Tirosina 0,1M pH 1 
• Solução de Histidina 0,1M pH 1 
• Solução de Arginina 0,1 M pH 1 
Procedimentos 
1. Colocar 50ml do aminoácido em um béquer e titular com solução de KOH 
medindo o pH após a adição de 1ml da amostra atá atingir o pH 12. 
2. Determinar os pkas dos aminoácidos desconhecidos e comparar com os 
dados fornecidos pela tabela, para sua identificação. 
!
�27
Tabela 1: Valores de pk obtidos na literatura para diferentes aminoácidos 
(NELSON e COX, 2011) 
Resultados de Discussão 
Fazer uma curva de titulação dos aminoácidos. Para isso construir um gráfico de pH 
(ordenada) x Volume de KOH (abscissa). Identificar o aminoácido através dos valores 
obtidos de pI ( ponto de inflexão) e pkas, comparando com a literatura. 
!
PASSO A PASSO ORIGIN 
1. Escreva os dados a serem tabelados nas colunas A(X) e B(Y) 
!
!
!
!
!
!
!
!
 Aminoácido
 pK pK pK pI
 Alanina 
2,34
 
9,69
 
-
 
6,01
 Asparagina 
2,02
 
8,80
 
-
 
5,41
 Arginina 
2,17
 
9,04
 
12,48
 
10,76
Aspartato 
1,88
 
9,60
 
3,65
 
2,77
�28
2. Selecione todos os dados e clique com o botão direito e seleciona a opção SET AS 
(XY XY) 
!
!
!
!
!
!
!
!
3. Feito isso, clique no botão no canto inferior esquerdo para plotar o gráfico. 
 
!
!
 
!
!
 
4. De um duplo clique no eixo y, irá abrir uma nova caixa, selecione, Title & 
Format e selecione Top, marque a opção "Show Axis & Ticks", em seguida 
mude "Major Ticks" e "Minor Ticks" para "None" e aplique as modificações. 
Repetir para o Right. 
�29
! 
5. De um clique na letra B (eixo das ordenadas) e digite a representação do eixo, faça o 
mesmo na letra A (eixo das abscissas). 
!
!
!
 
!
!
 
!
!
!
6. Resultado demonstrado na figura abaixo. 
 !
�30

Continue navegando