Química Analítica Experimental

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Resumo Química Analítica Experimental 
Inicialmente
Química Analítica Quantitativa: quantifica as espécies.
Química Analítica Qualitativa: análise por via seca, úmida ou instrumental. Com intuito de identificar os cátions/ânions.
*Análise quantitativa por via úmida: reações em solução para identificar ânions e cátions.
Processo: dissolução da amostra - divisão em 2: análise de cátions e análise de ânions (cátions são separados em grupos de acordo com propriedades semelhantes e com as reações com ânions) - marcha sistemática - subdivisão dos grupos - separação dos cátions. 
As reações analíticas devem resultar em algo facilmente observado: liberação de gás, formação de precipitado ou alteração de cor. 
* O processo de análise da reação ocorre em ordem decrescente de seletividade dos reagentes para que a separação dos cátions seja satisfatória. Logo, o reagente do grupo é o mais seletivo e o reagente específico do cátion é o menos seletivo, mais efetivo. 
*Reações seletivas: ocorre similarmente com um conjunto de íons a determinado reagente. Os íons devem apresentar características semelhantes. As não seletivas ocorrem com Carbonato. 
*Reações específicas: permite a caracterização de uma espécie na presença de outra. Não há interferência. 
*Caso tenha interferências, há a formação de complexos para que a identificação prossiga.
Exemplo: Interferência Ferro na identificação do Níquel - o ferro reage em meio alcalino e provoca alteração de cor.
Oxidação de Fe2+ a Fe3+ em peróxido ou ácido nítrico. Complexar Fe3+ com ácido tartárico. Tornar meio alcalino. 
Aulas Práticas
SubGrupo III-A: Fe3+ Al3+ Cr3+
Reagente do grupo: NH3. Há formação de hidróxidos: Al(OH)3, Fe(OH)3, Cr(OH)3.
*Em excesso de OH-, Al(OH)3 e Cr(OH)3 são solubilizados. O Fe(OH)3 fica insolúvel.
PROCESSO: NH4CL é adicionado a solução com os íons e a mistura é aquecida (isso é feito para evitar a peptização, a formação de coloides). Adicionar NH3 até alcalinizar o meio, formar os hidróxidos na forma de pptd. Adiciono NaOH (base forte) + peróxido, gero 3 soluções: Fe(OH)3 que continua sólido e é tratado com ácido forte (HCl, H2SO4) gerando Fe+3 que terá reação de identificação com o SCN- gerando Fe(SCN)-3 6. No segundo tubo adiciono NH4Cl até a precipitação do Al(OH)3 (por acidificação do meio), adiciono aluminom (reação específica) para identificar. E no terceiro adiciono peróxido, H2SO4, éter (ele evita que o H2CrO6 se solubilize na água) para confirmar a presença de CrO2- 4, gerando H2CrO6.
*O Cr3+ é levado à íon Cromato CrO2- 4 e assim não reage com o NH4Cl adicionado na identificação do Fe(OH)3.
Gravimetria: objetivo de transformar o analito em sólido pouco solúvel, com cristais grandes e bem puros, com composição química bem definida. No fim, são convertidos por aquecimento a uma forma estável de pesagem. A separação pode ser feita por precipitação química, eletrodeposição, volatilização ou extração.
*Precipitação química: adição de reagente que forma substância pouco solúvel. 
Pré requisitos: agente precipitante específico e seletivo; precipitado facilmente filtrado e lavado, em partículas grandes (pouco solúvel), composição química definida (puro) e estável.
Vantagens: operações fáceis, equipamentos baratos e simples, análise de macroconstituintes, método preciso e exato; 
Desvantagens: tempo de procedimento é longo, inviável para espécies abaixo de ppm, carência de reagentes tão específicos.
*Reagentes específicos – raros e reagem com uma só espécie. Reagentes seletivos – comuns e reagem com certo número de espécies. É menos eficiente que o específico.
*Quanto mais lento e gradual o processo de precipitação, maiores serão as partículas do precipitado. Sendo que o precipitado também pode formar coloides (não sedimentam com facilidade, não são filtrados por papel filtro). A nucleação consiste na primeira etapa em que as partículas em solução se reúnem de forma aleatória formando os primeiros núcleos de precipitado. Muita nucleação indica formação de coloides.
As operações na precipitação química são:
Preparo da amostra - adiciono precipitante lentamente e agitando (evita peptização) à solução com constituinte a precipitar.
Tornar analito insolúvel.
Separar íons precipitados dos interferentes (filtração).
Lavagem com solução adequada (pura, volátil, que não dissolva o pptd e nem contamine, com íon comum) evitando a peptização (formação de partículas coloidais, bem pequenas que ultrapassam o filtro) e que reduza a solubilidade do precipitado. A secagem é feita em muflas, normalmente, e tem o intuito de transformar o precipitado em outra forma química a ser pesada (analito à sua forma anidra).
Esfriamento 
Pesagem 
Cálculos. Cálculo P% Mpesagem/Mamostra x Fator Gravimétrico x 100. O fator gravimétrico é a razão da massa molecular do analito (espécie de interesse) e a massa da forma de pesagem. 
*A formação do pptd depende das condições de temperatura, concentração de reagentes, velocidade da adição dos mesmos e solubilidade do pptd.
*Boas condições para formar pptd – agitação, adição à quente e lenta dos reagentes (reagente diluídos para que não forme pptd logo na primeira adição), controle do pH e precipitação homogênea. 
*A calcinação é a secagem e carbonização do papel para que ocorra a decomposição térmica do sólido e a forma estável de pesagem seja alcançada.
Determinação de cálcio por precipitação com oxalato de amônio:
Por que há adição de oxalato de amônio na solução de cálcio? Adiciono lentamente, ocorre neutralização pela lenta adição de hidróxido de amônio. Formo oxalato de cálcio Aumenta a solubilidade, menor supersaturação relativa e resulta e composto com cristais maiores.
A lavagem é feita por oxalato de amônio para que o efeito íon comum reduza as perdas por solubilidade. A pesagem é mais satisfatória se feita com carbonato de cálcio (menos efeito higroscópio, não forma partículas coloidais e peso molecular maior do que o óxido) do que óxido de cálcio. 
Supersaturação relativa: é a relação entre a diferença da concentração e a solubilidade na reação, dividido por essa mesma solubilidade. A alta supersaturação relativa indica formação de coloides, alta nucleação. Alterações no pH, na temperatura e velocidade de adição dos reagentes participante interferem nessa supersaturação relativa.
Volumetria: objetivo é determinar o volume da solução padrão necessário para reagir com a solução amostral. A reação na volumetria deve ser rápida, originando produto estável, quantitativa com estequiometria definida e conhecida e forma viável de visualizar o ponto final.
Método quantitativo em que consumo na titulação determinado volume da solução padrão (concentração conhecida) para quantificar a quantidade de substância X presente na amostra.
A titulação é adição, lenta e sob constante agitação, de uma solução padrão por uma bureta à outra solução a ser analisada no Erlenmeyer, até que o ponto final seja atingido. 4 classes de titulação: ácido -base, precipitação, complexo métricas e oxidação-redução.
*Ponto de equivalência: a quantidade de titulante adicionado equivalente ao de titulado apresentado, respeitando a estequiometria, determinado por cálculos. É um ponto teórico. 
*Ponto final: estimativa experimental do ponto de equivalência. Ponto em que ocorre mudança visual na solução (cor, formação ou desaparecimento do pptd, alteração do pH). 
*Erro de titulação é a diferença entre o volume do ponto de equivalência e o do ponto final.
Padrão primário: composto de alta pureza; estabilidade quanto ao CO2 e/ou puro; alto peso molecular; não é higroscópico (capacidade de absorver água); solúvel no solvente da solução; baixo custo e facilmente encontrado. A concentração é definida diretamente pela relação entre a massa pesada e o volume total da solução.
Padrão Secundário: a concentração é definida por reação química e cálculos estequiométricos. A padronização é feita para que a Concentração real seja conhecida. Pode ser feita por um padrão primário ou um secundário já padronizado.Métodos para estabelecer as concentrações das soluções – padrão.
Método direto: analito titulado direto com a solução padrão. Metódo de Mohr. O primário tem sua quantidade dissolvida e diluída em um volume conhecido do Padrão secundário. (P1 padroniza P2)
Método indireto: analito é determinado por uma titulação de retorno. Metódo de Volhard. Uso quantidade de padrão secundário já padronizado para padronizar outro padrão secundário. A padronização ocorre no ponto de equivalência. (P2 padroniza P2).
Padronização NaOH: CO2 da água e do composto formam o Carbonato, que pode reagir com OH- do silicato do vidro, provocar a redução da massa molar. Por isso é bom diluir antes e a partir de uma solução de NaOH 50%m/m, fazendo com que então, o carbonato de sódio precipite e sedimente.