PREPARO DE AMOSTRA E DETERMINAÇÃO DE CÁLCIO EM CASCA DE OVO.

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DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
LICENCIATURAPLENA EM QUÍMICA
PROFESSOR JANDYSON MACHADO SANTOS
QUÍMICA ANALITÍCA II
PREPARO DE AMOSTRA E DETERMINAÇÃO DE CÁLCIO 
EM CASCA DE OVO.
ALEX SANDRO NASCIMENTO DA SILVA FILHO 
ALICE MARIANA SOUZA DE ALMEIDA
FABRICIO RAMOS DA SILVA
HAYANNE PETRUSKA FERREIRA DA SILVA
JOBSON ALBUQUERQUE DA SILVA
JOSÉ PAULINO DA SILVA NETO 
MARCUS VINÍCIUS FRANCO
THAYANE CRISTINA DA SILVA MOREIRA
RECIFE, 2018.
INTRODUÇÃO
Preparação de amostras na química analítica é o processo que permite a análise das amostras. Deste modo, várias etapas são abordadas para uma amostra ser preparada, que seria a sequência analítica, onde partimos do conhecimento do problema e assim poderão ser escolhidos os melhores métodos para o processo. A escolha do método de análise deve ser simples e rápido, não pode causar danos à coleta e nem aos equipamentos, não pode ser um método a qual irá perder uma grande quantidade de amostra, e acima de tudo, este método tem que apresentar resultados confiáveis.
A partir da escolha do melhor método é feita a amostragem, que consiste na coleta dos analitos, levando em conta as diferentes quantidades encontradas nos diferentes pontos onde será feita a coleta. Isso vai permitir uma margem de acerto maior, pois abrange vários pontos. Portanto, no momento da amostragem, deve-se considerar que não existe lote homogêneo, logo, devem-se coletar várias amostras heterogêneas do local desejado para realizar a análise. 
O pesquisador que irá fazer a análise deverá saber o que estará sendo analisado, por exemplo, se a amostra se trata de uma matéria orgânica ou inorgânica, se apresenta metais em sua composição ou não e se apresentar, quais metais estão presentes na amostra, e a concentração também deve ser conhecida, pois através da concentração pode-se definir a massa ou o volume de coleta, e também permite definir a técnica a ser utilizada na análise. Atentando que as amostras devem ser preservadas.
A amostra ainda vai passar por seu tratamento, isso permite a retirada dos interferentes ou até mesmo a limpeza da amostra, retirando assim todo e qualquer contaminante. Esse tratamento pode ocorrer através de trituramento, lavagem, secagem, refrigeração, polimento, entre outros. As amostras quando trituradas concede um maior contato e análise mais minuciosa. O manuseio das amostras é de imprescindível importância, onde serão levados em conta a natureza das amostras e sua consequente preservação, por isso, para uma análise com bom rendimento e resultados, o melhor método deve ser escolhido. 
As preparações das amostras podem ser por vias úmidas, as quais são mais convencionais, podendo ocorrer em sistemas abertos e fechados, ou por vias secas. Os meios serão determinados de acordo com a natureza do analito. Por via úmida em sólidos inorgânicos, tem-se o exemplo da dissolução, que é utilizada para homogeneizar as amostras, muitas vezes com ácidos, ou o exemplo da decomposição (que seria um método por via seca em amostras inorgânicas), que se trata de uma conversão da amostra em outra forma sólida, porém com transformação química, onde essa nova forma é solúvel em ácidos minerais. Existem várias opções para o tratamento de amostra, como por exemplo, em amostras orgânicas por via úmida, que podem ser em sistemas abertos ou fechados. Nos sistemas abertos o processo é semelhante às amostras inorgânicas, sendo utilizados ácidos para dissolução. Nos sistemas fechados são usados frascos pressurizados, bombas de digestão (PTFE) e HNO3 para esses sistemas. Já em amostras orgânicas por via seca, as amostras podem ser tratadas por combustão, quando é utilizada a mufla. Nesse caso, as amostras são submetidas a altas temperaturas e posteriormente é possível determinar o teor de matéria orgânica presente na amostra. 
Outro exemplo de decomposição de amostras orgânicas por via seca é a decomposição de amostras por micro-ondas, que é um processo que vem ganhando destaque. Isso porque, a energia é distribuída uniformemente, fazendo com que toda amostra seja aquecida por igual a altas temperaturas. Esse processo também não permite perda da amostra por volatilização e uma maior dissolução, favorecendo assim resultados confiáveis.
OBJETIVO
Realizar o preparo de amostra e determinar a quantidade de cálcio presente em casca de ovo através de titulação com EDTA.
MATERIAIS E REAGENTES
Ácido clorídrico;
Água destilada;
Balança analítica;
Béquer de 50 mL;
Bureta de 50 mL;
Cadinho de porcelana;
Pistilo;
Casca de Ovo;
Erlenmeyer de 250 mL;
Espátula;
Estufa;
Garra;
Indicador Negro de Eriocromo-T;
Mufla;
Pipeta Volumétrica 1 mL;
Pipeta Volumétrica 2 mL;
Pipeta de 25 mL;
Proveta de 50 mL;
Solução Padrão de EDTA 0,1 mol/L;
Suporte Universal;
Solução Tampão de pH 10 (NH3/NH4Cl).
METODOLOGIA 
O procedimento realizado busca determinar a concentração de cálcio na casca de ovo. Para sua efetuação foi necessário dividir o processo em duas etapas de trabalho, a preparação da amostra e análise do analito. A seguir estará descrito de forma sucinta, com diagrama e escrita, as etapas para o desenvolvimento da análise. 
Preparação da amostra
Solubilização e determinação
Pesar 0,1g da
 amostra calcinada no erlenmeyer 
Adicionar 2mL de água destilada
Adicionar 0,1 mL de HCl concentrado
Adicionar 25mL de água destilada
Adicionar 5mL da solução tampão NH3/NH4Cl
Uma pitada de indicador Negro de Eriocromo-T 
Encher a bureta de 50 mL com solução padrão de EDTA
 0,1 mol/L 
Realizar a titulação até ocorrer a mudança de cor, de vermelho para azul
Limpeza da casca com água destilada
Secar casca em estufa por 1h
Trituração 
da casca
Pesar cadinho e tarar em seguida
Pesar 2 gramas 
da casca no cadinho
Calcinar a amostra por cerca de 8h
Pesar a amostra calcinada
Preparo de amostras 
As cascas de ovos que já haviam sido previamente coletadas, foram lavadas com água destilada na pia, após isso foram colocadas em um béquer e levadas a estufa por um período de aproximadamente 1 hora. Após terem sido secas as cascas ficaram esfriando por aproximadamente 5 minutos, depois disso foram trituradas de maneira a formar um pó fino.
Então foram pesadas 2 g desse pó em um cadinho, numa balança analítica. O cadinho contendo a amostra foi levado a mufla para o processo de calcinação, que durou Cerca de 8 horas a uma temperatura de 700 °C. Ao fim do processo a amostra pesada novamente.
Solubilização da amostra 
Com o auxilio de uma espátula numa balança analítica, foi pesado aproximadamente 0,1 g de casca de ovo calcinada em um erlenmeyer de 250 ml, foi então adicionado 2 ml de água destilada ao sistema com o auxilio de uma pipeta volumétrica. Na capela foi adicionado ao sistema 1 ml de HCl concentrado, mantendo o sistema sob agitação para a dissolução da amostra. Após a dissolução ao sistema foi adicionado 25 ml de agua destilada com o auxilio de uma pipeta graduada e 5 ml de uma solução tampão de pH 10 (NH3/NH4Cl) com outra pipeta. Houve também a adição de uma pitada do indicador negro de Eriocromo-T, sob agitação.
Determinação de cálcio na casca de ovo
Em um suporte uma bureta de 50 ml foi cheia com a solução de EDTA 0,1 mol/L, após isso a solução com da amostra foi titulada, até o ponto de viragem, o volume gasto da solução de EDTA gasto foi anotado. O procedimento foi feito em duplicata, portanto todo o procedimento para a dissolução da casca de ovo foi realizado em um segundo erlenmeyer. 
 
	
RESULTADOS E DISCUSSÕES:
PREPARO DA AMOSTRA
	Depois do processo de lavagem com água destilada e secagem em estufa, a amostra foi preparada triturando a casca de ovo e pesado cerca de 2 g da amostra numa balança analítica onde o cadinho de porcelana já teve o seu peso desprezado (24,4883 g). Essa etapa é de grande importância, poisuma má condição de tratamento de uma amostra pode contaminá-la trazendo riscos quando for feita a análise/determinação da matéria, por esse motivo se deve preparar corretamente a amostra para obter resultados confiáveis.
	Após o processo de pesagem, a amostra foi levada para o forno mufla (uma câmara que serve como estufa tendo seu revestimento composto por materiais refratários, tendo capacidade para aguentar altas temperaturas de mais de 1000 °C por longos períodos de tempo, é utilizado para a calcinação de substâncias) durante um certo período de tempo (8 horas à 700 °C). Algumas muflas têm sua câmara de aquecimento e combustão separadas, por esse motivo a amostra calcinada não é contaminada por gases, cinzas e outros resíduos (visto em: http://www.prolab.com.br/blog/equipamentos-aplicacoes/saiba-o-que-e-e-como-funciona-um-forno-mufla/) facilitando o aquecimento do material sem prejudicar a amostra por contaminação. No entanto, há algumas desvantagens em usar a mufla, caso ela não seja de compartimentos separados, há a chance de contaminação da amostra, volatilização de elementos causando a perda deles e algumas cinzas são de difícil dissolução.
	Depois de ser calcinada, a amostra foi pesada novamente para verificar a diferença de massa antes e depois da calcinação.
DETERMINAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA CONTIDA NA CASCA DO OVO
	Para determinação da quantidade de matéria orgânica presente na casca do ovo, foi verificada a diferença entre as massas antes e após entrar no forno mufla, calculando-se a porcentagem de massa perdida. A Tabela 1 apresenta os valores de massa obtidos antes e após permanência na mufla. 
Tabela 1 – Massa obtida antes e após a MuflaSistema (amostra + cadinho)
Peso (g)
Antes da Mufla
26,5107
Depois da Mufla
25,5803
Peso Final
0,9304
Massa da Amostra
2,0224
Massa Perdida 
1,092
Para cálculo da porcentagem da massa perdida foi utilizada a Equação 1: 
MO = 
Onde: 
MO: Matéria Orgânica
mi: Massa inicial
mf: Massa final
	A partir da Equação 1 pôde-se obter da matéria perdida na casca do ovo, em massa. 
	Segundo o procedimento experimental de RODRIGUES e AVILA (2017), inicialmente foi aplicada uma temperatura entre 25 e 100°C, resultando em uma perda de umidade devido à porosidade da casca (cerca de 1%). Em seguida, elevando a temperatura para 250 e 600°C houve a decomposição da matéria orgânica, obtendo uma perda de 7,68%. Por fim, ocorreu a decomposição térmica do CaCO3, correspondente a 39,47% da massa total. O tempo de permanência na mufla não foi informado. A porcentagem obtida experimentalmente não correspondeu à quantidade de matéria orgânica presente na casca do ovo, e sim a perda da massa por decomposição térmica devido a um serie de eventos.
	Em um comparativo entre o resultado teórico e o desta prática, obteve-se uma variação de 5,83% entre os resultados. Essa variação pode ser atribuída principalmente ao tempo aplicado nos experimentos e as pesagens.
ANÁLISE DA PREPARAÇÃO PARA A TITULAÇÃO
	A adição do HCl ao sistema serviu para solubilizar a amostra e assim tornar o cálcio presente em íons Ca2+. Já a adição da solução tampão de pH 10 é de extrema importância para a formação do complexo do cálcio com o indicador e do EDTA com o cálcio no momento da titulação, uma vez que a capacidade máxima complexante do EDTA para cálcio se da na faixa em pH 8 e 10. 
	O Negro de Eriocromo-T um indicador complexante que tem fórmula molécula C20H12N3O7SH e apresenta fórmula estrutural de acordo com a Figura 1: 
Figura 1 – Molécula do negro de Eriocromo-T (Disponível em: http://www.gluon.com.br/blog/2006/11/25/negro-eriocromo/)
	Esse composto é capaz de formar quelatos estáveis com metais assumindo com coloração vermelha-vinho e em seu estado normal tem coloração azul. Por esse motivo também é chamado de matalocrômico. É muito utilizado em titulações de Magnésio, Cálcio, Estrôncio, Bário, Cádmio, Chumbo, Manganês e Zinco, entre outros motivos por apresentar uma relação 1:1 com os metais. Pode ser representado na forma: Ind (Indicador). Na sua forma com o metal apresenta composição conforme na Figura 2: 
Figura 2 – A molécula do Eriocromo-T ligado ao metal (Disponível em: http://structuresearch.merck-chemicals.com/cgi-bin/getStructureImage.pl?owner=MDA&unit=CHEM&product=103170)
	O EDTA (ácido etilenodiaminotetracético) é um dos quelantes mais utilizados na química analítica, pois praticamente todos os elementos da tabela periódica podem ser analisados por ele, seja por titulação ou reação direta. É considerado um ácido fraco e um ligante hexadentado, no caso ele pode complexar íons metálicos através de seis posições de coordenação como pode ser visto na Figura 3:
 
Figura 3 – Molécula de EDTA (Disponível em: https://i2.wp.com/quimicandovzp.com.br/wp-content/uploads/2016/09/EDTA.jpg)
	Pode ser representado por na sua forma neutra por H4Y e nas suas formas iônicas por H3Y-, H2Y2-, HY3- e Y4-.
A titulação realizada na prática pode ser representada das seguintes formas: 
Pequena parte de Ca2+em complexo com o indicador:
Ca2+(aq) + Ind(aq) ⇄ [Ca-Ind]2-(aq)
Titulação com EDTA:
Ca2+(aq) + Y4-(aq) ⇄ [CaY]2-(aq)
No ponto de equivalência:
[Ca-Ind]2-(aq) (VERMELHO-VINHO) +Y4-(aq) ⇄ [CaY]2-(aq)+ Ind(aq) (AZUL)
Logo se percebe que a reação obedece a uma estequiometria 1:1.
CONCENTRAÇÃO DE CÁLCIO
Os volumes de EDTA 0,1 mol/L nas titulações podem ser verificadas na Tabela 2
	Massa Calcinada (g)
	Volume de EDTA Gasto (L)
	0,1128
	18,2 x 10-3
	0,1074
	16,6 x 10-3
Tabela 2 – Relação entre a massa calcinada e o volume de EDTA gasto
Para o cálculo da quantidade molar do EDTA foi utilizada a Equação 2.
Onde: 
: Concentração (mol/L)
 Quantidade de matéria (mol)
 Volume (L)
A partir da Equação 2 obteve-se as quantidades de matéria 1,82 x 10-3 mol e 1,66 x 10-3 mol, respectivamente. 
Sabendo que ƞY4- = ƞCa2+, pela Equação 3 pode-se calcular a massa do cálcio.
Onde:
 Quantidade de matéria em mol
 Massa (g)
 Massa molecular do Cálcio (40 g/mol)
A partir da Equação 3 se obtém os valores das massas do Cálcio contida na amostra de 7,28 x 10-2 g e 6,64 x 10-2 g, respectivamente. De pose das massas do Ca2+ contidos na amostra pode-se obter as concentrações em porcentagem pela Equação 4.
Onde: 
 Massa em porcentagem do Cálcio na amostra
 Massa do Cálcio contido na amostra (g)
 Massa total da amostra (g)
Logo a massas percentual obtidas foram 64,54% e 61,82%.
Para calcular o desvio padrão da amostra utiliza-se a Equação 5.
Onde:
Xi: Valor na posição i no conjunto de dados
MA: Média aritmética dos dados
n: quantidade de dados
	Tendo como base os dados utilizados na tabela Y, foi feito o cálculo de desvio padrão da amostra, em relação ao peso do cadinho, sendo aproximadamente 0,063 g e o desvio padrão sem relacionar o peso do cadinho que é de 0,0027 g. O desvio de calculo padrão da massa de cálcio obtida na equação 3 contida na amostra obtendo o resultado de 0,465 g de desvio padrão.
CONCLUSÃO
A massa de cálcio obtida neste experimento em relação a massa da amostra utilizada mostrou que a casca do ovo detém uma grande quantidade de CaCO3 em sua composição, sendo este uma confirmação correspondente aos dados já estabelecidos nas literaturas. 
Os resultados ainda mostram que a amostra perde massa através de três estágios com aumentos graduais de temperaturas, nos quais podem ser explicados pela perda de umidade; decomposição da matéria orgânica e decomposição térmica do CaCO3, respectivamente.
REFERÊNCIA:
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente, 3° Edição. Porto Alegre: Bookman, 2006.
NASCIMENTO, VALBERES B. Química Geral Experimental, 3° Edição. Recife: EDUFRPE, 2014.
RODRIGUES, A.S; ÁVILA, S.G Caracterização Físico-química da casca do Ovo e Utilização como fonte para Produção Compostos de Cálcio. Janeiro 2017
RUSSELL,JOHN B. Química Geral, 2º Edição. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.
VOGUEL, A.I. Química Analítica Qualitativa, 5° Edição. São Paulo: Mestre Jou, 1981.