1a.AULA CONCEITOS BÁSICOS E CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA EXPERIMENTAL

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Fornece os métodos e instrumentos 
necessários para prospecção do nosso mundo 
material, em resposta a 4 questões básicas 
sobre uma amostra:
O que? Onde? Quanto? Qual
arranjo, 
estrutura, 
forma?
Caracterização química de um material
Informação
Qualitativa = 
composição
Informação
Quantitativa = 
proporção, teor
Campos de atuação: saúde, indústria, 
ambiental, criminal, etc, etc
ETAPAS DE 
UMA 
DEFINIÇÃO DO 
PROBLEMA
SELEÇÃO DO 
MÉTODO
EXECUÇÃO DE 
SEPARAÇÃO 
QUÍMICA 
NECESSÁRIA
EXECUÇÃO DA 
MEDIDA 
UMA 
ANÁLISE
OBTENÇÃO DE 
AMOSTRA 
REPRESENTATIVA
MEDIDA 
CÁLCULO DOS 
RESULTADOS E 
RELATÓRIO
PREPARO DA 
AMOSTRA PARA 
ANÁLISE
DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
Fatores:
• O que é o problema? O que precisa ser encontrado? Quali e/ou
Quanti?
• Para que a informação será usada? Quem irá usá-la?
• Quando será necessária?
• Quanto exata e precisa deve ser a análise?
• Qual é o orçamento?
• O analista deve consultar o cliente para planejar uma análise
útil e eficiente, incluindo como obter amostra útil
SELEÇÃO DO 
MÉTODO
Fatores:
• Tipo de amostra
• Instrumentação disponível
• Habilidade/experiência
• Custo
• Rapidez
• Tamanho da amostra
• Preparo necessário da amostra
• Concentração e faixa 
(sensibilidade)
• Seletividade necessária
• Exatidão/precisão necessárias
• Rapidez
• Necessário ser automatizada?
• Existem métodos disponíveis
na literatura?
• Existem métodos padrões
disponíveis?
OBTENÇÃO DE AMOSTRA 
REPRESENTATIVA
Fatores:
Material original
Incrementos
Fatores:
• Tipo de amostra/homogeneidade/tamanho
• Amostragem estatística/erros
Amostra
Total
Incrementos
Sub-amostra
Amostra para
análise
PREPARO DA AMOSTRA PARA PREPARO DA AMOSTRA PARA 
ANÁLISE
Fatores:
• Sólido, Líquido ou Gás?
• Dissolve?
• Cinza ou digestão?
reagentes)?
• Cinza ou digestão?
• É necessária a separação química ou mascaramento de
interferentes?
• É necessário concentrar o analito?
• É necessária mudança(derivação) do analito para detecção?
• É necessário ajustar às condições em solução (pH, adição de
reagentes)?
EXECUÇÃO DE SEPARAÇÃO 
QUÍMICA
• Destilação
• Precipitação• Precipitação
• Extração com solventes
• Extração em fase sólida
• Cromatografia – pode ser realizada como parte da etapa de
medida
• Eletroforese - pode ser realizada como parte da etapa de medida
REALIZAÇÃO DA MEDIDAREALIZAÇÃO DA MEDIDA
Fatores:
• Calibração
• Validação
• Controles
• Brancos
• Replicatas
CÁLCULO DOS RESULTADOS E RELATÓRIOCÁLCULO DOS RESULTADOS E RELATÓRIO
• Análise estatística (confiabilidade)
• Reportagem dos resultados com informações sobre limitações/exatidão
Determinação do analito no método:absoluta ou relativa
• Ex: peso do precipitado (gravimetria)
• Ex: comparação com substância conhecida – necessário padrões ou padronização
QUÍMICA ANALÍTICA
Introdutores:
Robert Boyle – 1661 – termo “analista”
Antoine Lavoisier – séc. XVIII – Pai da Química Analítica (experimentos de 
conservação das massas)
Primeiros métodos:Primeiros métodos:
Gravimetria – séc. XVII
Titulometria – séc. XVIII
Ex.: Gay-Lussac, 1829 – titulometria para Ag; erro relativo 0,05%!
Primeiros registros:
1880
1845 (Fresenius)
1894 (Ostwald) 
Século XIX:
Avanço das técnicas instrumentais: eletroanálise, titulações condutimétricas, 
métodos colorimétricos
QUÍMICA ANALÍTICA
Termos e definições:
Seletividade x especificidade
capacidade de detecção de substâncias x capacidade do método 
em detectar o analito de interesse na presença de outros 
componentes da matrizcomponentes da matriz
- Alguns, além do composto de interesse
- Somente composto de interesse
Ex: Reações de precipitação com prata: 
Cl-, Br-, SCN-
•Muitas reações seletivas, poucas específicas
Seletividade pode ser “melhorada”:
�Preparação da amostra
Ex: Pptação, extração, etc
�Instrumentação 
Detectores seletivos
�Derivatização
Ex: grupos funcionais com reagente de detecção
�Uso de métodos seletivos
Procedimento x protocoloProcedimento x protocolo
- Descrição detalhada do método
- Integralmente descrito 
Ex: Método padrão ASTM para SO2 na atmosfera, Método de referência EPA 
para SO2 na atmosfera (Método pararosanilina)
Técnica x método 
- Princípio científico
- Adaptação da técnica; Ex: Espectrofotometria; método com 
pararosanilina para determinação de SO2
Métodos instrumentais:
-Maior sensibilidade
- Maior seletividade
- Menor precisão- Menor precisão
�Gravimetria, titulometria
Maior precisão entre resultados
�Espectrofotometria, 
Maior sensibilidade que métodos convencionais
�Uso de detectores mais seletivos em métodos de maior sensibilidade –
técnicas “hifenadas”
�Ex: GC-MS-MS
•Química Analítica Qualitativa
•Química Analitica Quantitativa
• Evidências químicas de reações:
� Complexação (p. ex. mudança de cor) 
QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL
−−+ →+ 33 ])([6 SCNFeSCNFe
�Mudança de solubilidade (p. ex: ppto, gás)
� Alterações do estado de Oxi-redução
−−+ →+ 36
3 ])([6 SCNFeSCNFe
OHCrOOHOHOHCr 2
2
4224 8223])([2 +→++ −−−
 vermelho):prata de (arseniato 3
amarelo) :prata de (arsenito 3
)(43
3
4
)(33
3
3
s
s
AsOAgAgAsO
AsOAgAgAsO
→+
→+
+−
+−
•QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA
� Reações química em solução
� Separação dos compostos de interesse
� Usode pequenas qdes. (Spot Testes)� Usode pequenas qdes. (Spot Testes)
Método Tamanho da amostra Volume da amostra
Macro análise >>>> 100 100 100 100 mgmgmgmg >>>> 100 100 100 100 µLµLµLµL
Semi-micro análise 10 – 100 mg 50 – 100 µLµLµLµL
Micro análise 1 – 10 mg < < < < 50 50 50 50 µLµLµLµL
Ultra-micro análise < 1 < 1 < 1 < 1 mgmgmgmg
QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL
•Química Analítica Qualitativa
• Testes a seco:
� Teste de chama
�Pérola de bórax
ElementoElementoElementoElemento Coloração da chamaColoração da chamaColoração da chamaColoração da chama
Sódio amarelo-dourado
Potássio violeta (lilás)
Lítio vermelho-carmim
Cálcio vermelho-tijolo
Cobre Verde
Chumbo Azul pálido
Estrôncio Vermelho-carmim
• Testes via úmida:
� solubilização do composto por:
�Fusão alcalina
�Ácidos inorgânicos: HCl, HNO3, H2SO4
Estrôncio Vermelho-carmim
Bismuto Verde
Arsênio Branco azulado
Antimônio Branco azulado
Boratos e tálio Verde-amarelado
Bário Verde
Grupos I, II, III, IV e V
+ HCl
Grupos I, II, III e IVGrupo V
+ NH OH
+ HCl
+ tioacetamida
4
Grupos I, II e III
+ NH Cl4
Reagentes utilizados para a 
separação:
1) HCl diluído
2) H2S em meio ácido
QUÍMICA ANALÍTICA CLÁSSICA – IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS 
CONFORME REAÇÃO SELETIVA COM H2S, S
2-OU CH3CSNH2
Grupo IV
+ NH Cl
+ NH OH
+ tioacetamida
4
4
Grupos I e II
Grupo III
+ NH Cl
+ NH OH
+ (NH ) CO
4
4
4 2 3
Grupo I
Grupo II
3) H2S em meio alcalino
4) NH4CO3 em meio 
tamponado com NH4Cl
GrupoGrupoGrupoGrupo CátionsCátionsCátionsCátions Reagentes característicosReagentes característicosReagentes característicosReagentes característicos Precipitados formadosPrecipitados formadosPrecipitados formadosPrecipitados formados
I
Grupo dos metais alcalinos e 
amônio Li+, Na+, K+, 
NH4
+
Não apresenta reativo de grupo
Não formam precipitado em 
comum
II -
Grupo dos metais alcalinos 
terrosos
Ba2+, Sr2+, 
Ca2+, Mg2+
(NH4)2CO3 em presença de 
NH4OH e NH4Cl
BaCO3 (branco), SrCO3 (branco),
CaCO3 (branco), MgCO3 (branco).
III -
Grupo
de alguns
metais
de
III – A
Sub
grupo do ferro
Al3+, Cr3+, 
Fe3+, Fe2+
NH4OH em presença de NH4Cl
Al(OH)3 (branco gelatinoso),
Cr(OH)3 (esverdeado),Fe(OH)3
(marrom tijolo), Fe(OH)2
(branco)
III – B
subgrupo do 
QUÍMICA ANALÍTICA CLÁSSICA – IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS 
CONFORME REAÇÃO SELETIVA COM H2S, S2-OU CH3CSNH2
de
transição
subgrupo do 
zinco
Ni2+, Co2+, 
Mn3+, Zn2+
Tioacetamida em presença de 
NH4OH e NH4Cl
NiS (preto), CoS (preto), Mn2S3
(róseo), ZnS (branco)
IV -
Grupo de 
alguns metais 
e semi-metais
IV – A
subgrupo do 
cobre 
Hg2+,Pb2+,Bi
3+, 
Cu2+,Cd2+,
Tioacetamida em presença de HCl
HgS (preto), PbS (preto), Bi2S3
(marrom),CuS (preto), CdS
(amarelo)
IV – B
subgrupo do 
arsênio
Sn2+, Sn4+, 
As3+, As5+, 
Sb3+, Sb5+
Tioacetamida em presença de HCl 
– solubilização em KOH
SnS (castanho escuro), SnS2
(amarelo), As2S3 (amarelo),
As2S5 (amarelo), Sb2S3
(alaranjado), Sb2S5 (alaranjado)
V - Grupo da prata Ag+, Hg2
2+, 
Pb2+
HCl diluído
AgCl (branco), Hg2Cl2 (branco
gelatinoso) , PbCl2 (branco).
)(222 gSHFeClHClFeS +→+
Saída de gás
QUÍMICA ANALÍTICA CLÁSSICA – IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS 
CONFORME REAÇÃO SELETIVA COM H2S, S2-OU CH3CSNH2
Esquema clássico de obtenção do gás sulfídrico: TÓXICO!!!
)Re;7(2
);7(
);7(2
2
4323
)(223223
)(243223
rápidaaçãopHSNHCOOCHOHCSNHCH
lentareaçãopHSHCONHCHOHCSNHCH
rápidareaçãopHSHNHCOOCHOHCSNHCH
g
g
>++↔+
=+↔+
<++↔+
−+−−
+−
Marcha Analítica do Na2CO3
GRUPOGRUPOGRUPOGRUPO CÁTIONSCÁTIONSCÁTIONSCÁTIONS REAGENTES CARACTERÍSTICOSREAGENTES CARACTERÍSTICOSREAGENTES CARACTERÍSTICOSREAGENTES CARACTERÍSTICOS
1º grupo
Insolúvel em HNO3
Sn2+, Sb3+, Sb5+
Ti+4
HNO3 conc. a quente
2º grupo
Cloretos insolúveis Ag
+, Hg22+, Pb2+ Solução ácida (nítrica) e NH4Cl 3 mol/L
3º grupo
Sulfatos insolúveis
Ba2+, Pb2+, Ca2+, Sr2+ (NH4)2SO4 em meio ácido
Sulfatos insolúveis
4º grupo
Hidróxidos 
insolúveis
Al3+, Cr3+, Fe3+, Bi3+, NH4OH 6 mol/L (meio tamponado)
5º grupo
Complexos
amoniacais
Ni2+, Cu2+, Co2+, Cd2+, 
Mn2+, Zn2+ , Ca2+, Mg2+
NH4OH 
Na amostra 
original
Na+, K+, NH4+ Sem reagente específico
Reações de identificação dos cátions do grupo IReações de identificação dos cátions do grupo IReações de identificação dos cátions do grupo IReações de identificação dos cátions do grupo I
SÓDIO, POTÁSSIO E AMÔNIOSÓDIO, POTÁSSIO E AMÔNIOSÓDIO, POTÁSSIO E AMÔNIOSÓDIO, POTÁSSIO E AMÔNIO
Determinação de sódio, Na+:
1. Teste de chama:
λ = 589 nm e 589,6 nm (radiação amarela)
2. Reação com acetato de uranila e magnésio:
- interferentes os íons H+ (formação de ácido acético), K+ (em 
concentrações maiores que 50g/L); Li+, Ag+, Hg2+ e Sr2+
formam precipitados e PO43-, AsO43- e OH-, além de outros 
ânions, formam precipitado com o íon uranila.
)s(O2H9.9)COO3CH(3)2UO(NaMgO2H9COO3CH922UO32MgNa →+−++++++
Determinação de Potássio, K+:
1. Teste de chama:
λ = 404,5 nm (violeta)
e λ = 769,9 nm (radiação vermelha)
2. Reação com ácido tartárico:
K+ + H2C4H4O6 ⇔ KHC4H4O6 (s) + H+
K+ + HC4H4O6- ⇔ KHC4H4O6 (s)K + HC4H4O6 ⇔ KHC4H4O6 (s)
(Kps = 3 x 10-4), favorecer a precipitação friccionando as paredes do
tubo de ensaio ou ainda adicionando etanol
3. Reação com cobaltonitrito de sódio:
4. Reação com ácido perclórico:
)(26222
3
62 ].)([])([2 sOHNOCoNaKOHNOCoNaK →+++ −++
)(44 sKClOClOK →+
−+
Determinação de amônio, NH4+:
1. Evolução de gás amônia:
NH4+ + OH- → NH3(g) + H2O
Hind ↔ H+ + ind-
2. Reação com cobaltonitrito de sódio:
)(26234
3
624 ].)([)(])([3 sOHNOCoNHNOCoNH →+ −+