Baixe o app para aproveitar ainda mais
Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
* * QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA Profª Ayla Pau dos Ferros - RN 2012 * * 02 1. Introdução aos métodos de análise química quantitativa 2. Erros, operações e medidas em Química Analítica 3. Análise gravimétrica 3.1 Bases da análise gravimétrica. Formação de precipitados. Nucleação. Crescimento de partículas 3.2 Supersaturação e supersaturação relativa. Precipitação em meio homogêneo. Contaminação de precipitados. Lavagem de precipitados. Calcinação. Fator gravimétrico 4. Análise volumétrica – bases teóricas 5. Volumetria de neutralização 5.1 Curvas de titulação ácido-base (ácidos monopróticos e polipróticos) 5.2 Indicadores, erros de titulação, cálculos 6. Volumetria de precipitação 6.1 Curvas de titulação de precipitação 6.2 Indicadores, erros de titulação, cálculos 7. Volumetria de complexação 7.1 Quelatos, constantes adicionais, mascaramentos 7.2 Curvas de titulação complexométricas, indicadores, erros de titulação, cálculos. 8. Fundamentos teóricos da volumetria de oxidação-redução 8.1 Curvas de titulação redox, indicadores redox, erros de titulação, cálculos EMENTA DA DISCIPLINA * * 03 1. HARRIS, D.C., Análise Química Quantitativa. 6ª Ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 2005. 2. SKOOG, A.D., WEST, D.M., HOLLER, F.J., CROUCH, R.S., Fundamentos de Química Analítica. Tradução da oitava edição norte americana Thonson Learning, 2006. 3. ANDRADE, J. C; BACCAN, N; BARONE, J. S; GODINHO, O.E.S; Química Analítica Quantitativa Elementar. 3ª Ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2001. 4. VOGEL, T. Análise Química Quantitativa, 6ª Ed., Livros Técnicos e Científicos S. A., Rio de Janeiro, 2002. BIBLIOGRAFIA * * 04 AVALIAÇÃO Avaliações escritas Relatórios das aulas práticas Trabalhos individuais e em grupo Apresentação de seminários * * Análise Química ou Química Analítica * * 06 * * 07 * * 08 Introdução ao estudo da Química Analítica * * 09 A perspectiva analítica 4. Análise dos dados Transformar ou reduzir os dados Análise estatística Verificar os resultados Interpretar os resultados * * 10 A sequência analítica Preparo da amostra ANALITO Sinal Analítico Análise qualitativa Análise quantitativa O quê? Quanto? Aparecimento de um precipitado Variação de massa Evolução de gás Variação de volume Mudança de cor Variação de temperatura * * 11 Alguns termos usados em Química Analítica Análise: Uma análise é um processo que fornece informações químicas ou físicas sobre os constituintes de uma amostra ou sobre a própria amostra. Ex: Análise de glicose em uma amostra de sangue Determinação: Análise de uma amostra com a finalidade de encontrar a identidade, concentração ou alguma propriedade do analito. * * 12 Amostragem: É o processo de obtenção de amostras. Amostra: parte representativa de um todo (sistema). Exatidão É a medida da concordância entre um resultado experimental e seu valor esperado. Precisão É uma indicação da reprodutibilidade de uma medida ou resultado. * * 13 Analitos: São os constituintes de interesse na amostra. Matriz: Todos os constituintes da amostra com exceção dos analitos. Método: É a aplicação de uma técnica para a determinação de um analito específico em uma matriz específica. Ex.: Determinação do teor de vitamina C em suplementos vitamínicos por titulometria de oxi-redução. * * 14 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. * * 15 * * 16 Métodos analíticos “ Todo método analítico é baseado na medida de uma propriedade física “ “Os métodos analíticos são classificados de acordo com a propriedade física que o mesmo se baseia” * * 18 * * 22 Principais etapas desenvolvidas durante uma análise química AMOSTRAGEM Sólidos Líquidos Gasosos PREPARAÇÃO E CONSERVAÇÃO Objetivo da análise Natureza do analito * * 23 Principais etapas desenvolvidas durante uma análise química ELIMINAÇÃO DE INTERFERENTES MEDIDA DA PROPRIEDADE FÍSICA CÁLCULO DO RESULTADO INTERPRETAÇÃO DO RESULTADO ANALÍTICO * * 20 Estágios de uma análise quantitativa Amostragem – obtenção da amostra Método – metodologia para determinar seu analito de interesse Exatidão – concordância entre uma medida e seu valor verdadeiro Precisão – concordância entre uma série de medidas (reprodutibilidade) Limite de detecção – quantidade mínima do analito que pode ser detectada * * 21 Estágios de uma análise quantitativa Seletividade – leva em consideração as interferências de outras espécies Remoção de interferentes Medidas na amostra e controle de fatores instrumentais – medida de uma quantidade ou sinal relacionado com o analito (padronização, calibração, otimização...) Tratamento de dados – cálculo dos resultados analíticos e avaliação estatística destes Apresentação dos resultados * * 22 Escolha do método analítico ideal 1- Objetivo da análise 2- Exatidão requerida 3- Teor do componente presente na amostra Componente maior conc. > 1% componente menor conc. 0,1 a 1 % Micro ou traços conc. < 0,1% Ultratraços conc. g L-1 * * 23 Escolha do método analítico ideal 4- Recursos disponíveis 5- Número de amostras a analisar 6- Composição química da amostra 7- Tamanho da amostra * * 24 Métodos analíticos e propriedades físicas Método analítico Propriedade física Gravimétrico Massa Volumétrico Volume Potenciometria Potencial elétrico Coulometria Corrente elétrica Espectrofotometria de absorção molecular Energia radiante Espectrometria de absorção e emissão atômica Energia radiante * * 25 Classificação dos métodos analíticos Tamanho da amostra Método Amostra sólida Amostra líquida Macro > 100 mg > 100 (l Semi micro 10 a 100 mg 50 a 100 (l Micro 1 a 10 mg 50 (l Ultramicro < 1 mg --- * * 26 Classificação dos métodos analíticos Medida Final * Gravimétrico – determinação final pela medida exata do peso do analito * Volumétrico – determina-se o volume da solução necessário para completar a reação * Físico-químicos – baseados na medida de alguma propriedade física ou química. Necessitam instrumentos especiais. * * 27 Noções de Probabilidade Experimentos que ao serem repetidos nas mesmas condições conduzem ao mesmo resultado são denominados determinísticos. Experimentos que ao serem repetidos nas mesmas condições não produzem o mesmo resultado são denominados experimentos aleatórios. * * 28 Experimentos Determinísticos Aquecer um frasco com água até 100 ºC, ao nível do mar, e observar seu aspecto. Resultado: Ebulição da água. Soltar um peso de 16 toneladas sobre a cabeça de uma pessoa. Resultado: Morte. Soltar uma bola de ferro de 100 g a uma altura de 2,4 m dentro da minha sala e cronometrar o tempo para impacto no chão. Resultado: 0,7 s. * * 29 Experimentos Aleatórios Lançar um dado “honesto” e verificar o número mostrado na face superior. Pegar uma lâmpada nova, acendê-la e cronometrar o tempo até que se queime. Contabilizar o número de pessoas no ponto de ônibus às 18:00 h. Determinar agora o horário de início da novela das oito. * * 30 “Toda medida está sempre afetada por erros. É impossível realizar uma análise química totalmente livre de erros ou incertezas.” * * 31 Expressando exatidão Erro absoluto (E) – erro na medida de uma quantidade x: Erro relativo (Er) – define o erro em porcentagem: * * 32 Expressando exatidão Para a seguinte sequência de medidas realizadas para uma amostra padrão de 20ppm, calcular o erro absoluto e o erro relativo: 19,4; 19,5; 19,6; 19,8; 20,1; 20,3 * * 33 TIPOS DE ERROS A) Determinados ou sistemáticos Podem ser medidos, corrigidos ou eliminados. Em geral, influenciam na exatidão de uma medida, pois afastam o valor medido do valor verdadeiro. B) Indeterminados ou aleatórios Não são mensuráveis, são aleatórios e afetam a precisão das medidas. Se distribuem de forma mais o menos simétrica em torno de um valor médio. C) Grosseiros Ocorrem de forma ocasional. * * 34 Tipos de Erros Erro Grosseiro Na titulação da amostra de vinagre, a viragem não ocorreu. O analista esqueceu de adicionar o indicador !!!!!!! * * 35 Tipos de Erros Erro Sistemático (determinado) Valor definido e causa identificável Mesma ordem de grandeza para as réplicas. Podem ser: Instrumentais – comportamento não adequado de um instrumento Método – comportamento químico ou físico não ideal de sistemas analíticos Pessoais – limitações pessoais ou desatenção * * 36 Tipos de Erros Erro Sistemático (determinado) Faz com que a média de um conjunto de dados difira do valor aceito. Afeta a exatidão dos resultados. Ex: na titulação do ácido acético, troca do indicador fenolftaleína pelo indicador vermelho de metila. Viragem do vermelho de metila: abaixo de pH 7 * * 37 Tipos de Erros Erro Sistemático (determinado) Erros absolutos na análise de Ácido Nicotínico e Hidrocloreto de Benzil Isotiouréia. Cada marca esférica ilustra o erro associado a uma determinação única. Cada linha vertical ilustra o erro médio associado ao conjunto de medidas, relacionado com o valor verdadeiro. Preciso e exato Pouco preciso, mas exato Preciso, mas inexato Impreciso e inexato * * 38 Tipos de Erros Erro Aleatório (indeterminado) Erros sistemáticos eliminados Experimento feito com atenção e disciplina Novas análises de duas amostras de vinagre do mesmo lote * * 39 Tipos de Erros Erro Aleatório (indeterminado) Causam o maior ou menor espalhamento simétrico dos dados em torno de um valor central. Em geral, o erro aleatório de uma medida é refletido por sua precisão. “Toda medida está sempre afetada por erros. É impossível realizar uma análise química totalmente livre de erros ou incertezas.” * * 40 Problema: Determinar a concentração de ácido acético em uma amostra de vinagre. Legislação : mínimo de 4% de ácido acético Como fazer? Titulação ácido-base Resultado das Titulações 3,80% 4,20% Devo aprovar o lote B e rejeitar o lote A ? Se o erro associado é de ± 0,30% 3,50 a 4,10% 3,90 a 4,50% Tratamento dos Erros Aleatórios * * 41 Erros Sistemáticos TIPOS DE ERROS SISTEMÁTICOS Erros Instrumentais Causas: imperfeições nos instrumentos de medida e instabilidades no seu suprimento de energia Uso de equipamentos volumétricos em temperatura diferente da de calibração Distorções na parede dos frascos devido ao calor durante a secagem Contaminantes nas paredes internas dos fracos Forma de eliminação * * 42 Erros Sistemáticos TIPOS DE ERROS SISTEMÁTICOS Lentidão de algumas reações e incompletude de outras Não especificidade de alguns reagentes Instabilidade de algumas espécies Possível ocorrência de reações paralelas Exemplo Excesso de reagente requerido para que o indicador mude de cor Erros de mais difícil detecção. Por isso são os mais graves dos erros sistemáticos * * 43 Erros Sistemáticos TIPOS DE ERROS SISTEMÁTICOS Erros de Método - Detecção Análise de materiais de referência certificados Avaliar se a diferença é devido ao erro aleatório ou uma tendência no método. Uso de teste estatístico. Análise em paralelo com método analítico independente Deve diferir-se do método usado o máximo possível. Uso de teste estatístico. Através de determinações em branco Variação do tamanho da amostra * * 44 Erros Sistemáticos TIPOS DE ERROS SISTEMÁTICOS Erros resultantes de julgamentos pessoais Avaliação da cor de uma solução no ponto final da titulação Avaliação da posição de um ponteiro ou menisco entre as divisões de duas escalas Tendência a determinar as leituras na direção da melhora da precisão ou a um valor preterido * * 45 Erros Sistemáticos EFEITOS SOBRE OS RESULTADOS Tornam-se mais perigosos a medida que o tamanho da amostra diminui Minimização: utilização de amostras maiores o possível Erros Proporcionais Dependem do tamanho da amostra Aumentam ou diminuem com o tamanho da amostra tomada Causa comum: presença de interferentes na amostra * * 46 Tratamento de Erros Aleatórios O primeiro passo para tratar estatisticamente os erros aleatórios é admitir alguma hipótese sobre sua distribuição * * 47 Erros Aleatórios Intervalo de volume entre 9,969 mL a 9,994 mL Média = 9,982 mL Mediana = 9,962 mL Calibração de pipeta * * 48 Avaliação dos Erros Aleatórios População : qualquer coleção de indivíduos ou valores, finita ou infinita Amostra : uma parte da população, normalmente selecionada com o objetivo de se fazer inferências sobre a população * * 49 Média: soma dos valores das medidas pelo número de medidas do conjunto de dados Avaliação do valor central * * 50 Tratamento de Erros Aleatórios Algarismos significativos * São os dígitos necessários para exprimir uma medida ou um resultado calculado com a incerteza correta. * Incluem todos os algarismos certos e o primeiro incerto. REGRAS PARA SE DETERMINAR O No DE ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS DE UM VALOR MEDIDO a) O dígito zero não é significativo quando situado à esquerda do número. Exemplo1: 0,0002852; 0,002852; 0,2852, todos têm _______algarismos significativos. * * 51 Tratamento de Erros Aleatórios Algarismos significativos b) O dígito zero é significativo quando situado no meio do número ou à sua direita. Exemplo2: Quantos algarismos significativos aparecem nos seguintes valores? 0,0028052 ______ 0,000280520____ 0,000285200________ 28520______ * * 52 Tratamento de Erros Aleatórios Algarismos significativos c) Não confundir número de algarismos significativos com número de casas decimais. Exemplo3: 0,00028520 - tem ____ algarismos significativos e ____ casas decimais. d) Deve-se tomar cuidado com a utilização de zeros à direita. Exemplo 4: 2,85 g quando transformados em mg é _______ mg. * * 53 Tratamento de Erros Aleatórios Algarismos significativos REGRAS PARA ARREDONDAMENTO a) Se o dígito que segue o último algarismo significativo é menor que 5, o último algarismo significativo é mantido sem alteração Exemplo 5: Apresentar os valores seguintes com 2 algarismos significativos: 0, 2832______ 0,00028320_______ 28320________ * * 54 Tratamento de Erros Aleatórios Algarismos significativos REGRAS PARA ARREDONDAMENTO b) Se o dígito que segue o último algarismo significativo é igual ou maior que 5, o último algarismo significativo é aumentado em uma unidade. Exemplo 6: Apresentar os valores seguintes com 2 algarismos significativos: 0, 2852________ 0,0002852_______ 28520________ * * 55 Tratamento de Erros Aleatórios Algarismos significativos PARA RESULTADOS CALCULADOS SOMA OU SUBTRAÇÃO - O resultado da soma ou subtração deve apresentar o mesmo número de casas decimais do número com menos casas decimais. Exemplo 7: Apresentar o resultado das seguintes operações com o número correto de algarismos significativos: 0,242 + 0,5 + 5,117 + 0,0888 = 74,58 - 2,5 = * * 56 Tratamento de Erros Aleatórios Algarismos significativos PARA RESULTADOS CALCULADOS b) MULTIPLICAÇÃO OU DIVISÃO - O resultado da multiplicação ou divisão deve apresentar o mesmo número de algarismos significativos do número com menos algarismos significativos. Exemplo 8: Apresentar o resultado das seguintes operações com o número correto de algarismos significativos: 35,476 x 0,083 = 0,70 : 32,46 = * * 57 Não traz nenhuma informação nova acerca dos dados; Permitem caracterizar e categorizar os dados de diferentes maneiras; Ajudam na interpretação dos dados. População: coleção de todas as medidas de interesse Amostra: subconjunto de medidas selecionadas a partir da população. Tratamento de erros aleatórios * * 58 Medidas de tendência central Moda É o valor que aparece mais vezes no conjunto de dados. Exemplo: As análises de uma amostra de minério de ferro deram os seguintes resultados para o teor de ferro: 7,08; 7,21; 7,14; 7,09; 7,11; 7,12 e 7,14. Moda? * * 59 Medidas de dispersão Amplitude total Diferença entre o maior e o menor conjunto de dados. Exemplo: As análises de uma amostra de minério de ferro deram os seguintes resultados para o teor de ferro: 7,08; 7,21; 7,14; 7,09; 7,11; 7,12 e 7,14. Amplitude total? * * 60 Medidas de dispersão Desvio Padrão * Medida de precisão Exemplo: As análises de uma amostra de minério de ferro deram os seguintes resultados para o teor de ferro: 7,08; 7,21; 7,14; 7,09; 7,11; 7,12 e 7,14. Desvio padrão? Desvio padrão da população Número de medidas Média da população Desvio padrão da amostra Média da amostra * * 61 Medidas de dispersão Desvio Padrão da Média Exemplo: As análises de uma amostra de minério de ferro deram os seguintes resultados para o teor de ferro: 7,08; 7,21; 7,14; 7,09; 7,11; 7,12 e 7,14. Desvio padrão da média? Desvio padrão da amostra Absoluto: Relativo Média da amostra * * 62 Medidas de dispersão Variância Coeficiente de variância Exemplo: As análises de uma amostra de minério de ferro deram os seguintes resultados para o teor de ferro: 7,08; 7,21; 7,14; 7,09; 7,11; 7,12 e 7,14. Variância e coeficiente de variância? * * 63 Exercício 1: As análises de uma amostra de minério de ferro deram os seguintes resultados para o teor de ferro: 7,08, 7,21, 7,12, 7,09, 7,16, 7,14, 7,07, 7,14, 7,18 e 7,11. Calcule a média, mediana, o desvio padrão, variância e o coeficiente de variação destes resultados. * * 64 Exercício 2: Sete estudantes analisaram o teor de Mg(OH)2 em uma amostra de leite de magnésia. Os resultados obtidos (em %) foram: 8,22; 8,17; 8,09; 8,52; 8,51; 8.07 e 8,13. Calcular: a) a média aritmética; b) a estimativa do desvio padrão absoluto e relativo de uma determinação e da média; c) a estimativa do desvio padrão absoluto e relativo da média; d) a variância; e) O erro relativo, considerando-se que o valor verdadeiro é 9,00%. * * 65 Exercício 3: Os seguintes resultados foram obtidos para réplicas da determinação de chumbo em uma amostra de sangue: 0,752; 0,756; 0,752; 0,751 e 0,760 mg L-1 de Pb. Calcule: a) a média dos valores e a mediana; b) o desvio padrão para o conjunto de dados; c) a variância; d) o desvio padrão relativo; e) o coeficiente de variação. f) avalie os resultados em termos de precisão.
Compartilhar