FC e ICPOS

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO PARANÁ
Campus de União da Vitória
CURSO DE QUÍMICA
	
Academica: Jaqueline Schnitzer
Disciplina: Análise Instrumental
Lista de Exercícios 03 - Espectrometria de Emissão Atômica (FC e ICP)
1 – Descreva brevemente o princípio das técnicas de FC e ICP.
FC – Técnica que analisa espectros atômicos. A amostra problema é adicionada a uma fonte de chama e analisada pela quantidade de radiação emitida pelas espécies atômicas ou iônicas excitadas, que ao retornarem ao seu estado fundamental, liberam parte na radiação recebida na forma de fótons de luz, em comprimentos de onda específicos para cada substância.
 ICP - Técnica também baseada na espectrometria de emissão atômica, tem a ionização do analito em plasma; a amostra, neste caso, é ionizada no plasma (este é gerado pela ionização do argônio), sendo que a quantificação do analito é proporcional a intensidade luminosa - comprimentos de ondas - emitida pelo decaimento energético do elemento (este estaria ionizado devido ganho de energia - plasma). O comprimento de onda é então direcionado através de um policromador (responsável pela seleção dos comprimentos de onda da amostra, uma vez que o sistema permite realizar análises de vários elementos simultaneamente) para o detector CCD (converte fótons luminosos em elétrons livres) que estabelece a relação "fóton / sinal elétrico", onde um software interpreta esse sinal, fornecendo a concentração analítica.
 2 – Esboce um diagrama de blocos dos instrumentos para as técnicas de FC e ICP, e descreva brevemente a função de cada componente.
Nebulizador: função principal, proporcionar um aerossol da amostra, ou seja, formar pequenas gotículas com o máximo de uniformidade possível para que não ocorra uma desestabilização da chama ou plasma.
Chama ou Plasma: tem como objetivo a atomização da amostra na chama (no caso da FC) ou ionização da amostra no plasma (no caso do ICP).
Dispositivo de isolamento de comprimento de onda: acessório que realiza a seleção dos comprimentos de onda excitados ou ionizados na chama ou no plasma, respectivamente.
Transdutores: Os instrumentos de um único comprimento de onda (FC) empregam, quase que exclusivamente, os transdutores fotomultiplicadores (a excitação dos elétrons de várias laminas metálicas em um efeito multiplicador) enquanto que os instrumentos de vários comprimentos de onda empregam os dispositivo de acoplamento de carga (DAC), ou seja, dispositivos contendo mais de 1 milhão de pixels para permitir uma cobertura ampla de comprimentos de onda.
Processador de Sinal e Sistemas Computacionais: Os espectrômetros comerciais vêm atualmente com processadores e computadores potentes. A maioria dos novos sistemas proporcionam o processamento da relação intensidade luminosa/sinal analítico, seleção dos comprimentos de onda, na calibração, na correção de fundo, na correção de efeitos interelementos, na calibração por meio da adição de padrão, na produção de gráficos de controle e na geração de relatórios.
3 – Amostraas de água do mar foram examinadas por ICP – MS, em um estudo multielementar. O vanádio foi um dos elementos determinados. As soluções padrão de uma matriz de água do mar sintética foram preparadas e determinadas por ICP-MS.Foram obtidos os seguintes resultados:
	Concentração
(pg/mL)
	Intensidade
(u.a)
	0,0
	2,1
	2,0
	5,0
	4,0
	9,2
	6,0
	12,5
	8,0
	17,4
	10,0
	20,9
	12,0
	24,7
a) Construa o gráfico da curva analítica de calibração.
b) Determine a reta média: Regressão linear.
c) Três amostras de solução de água do mar forneceram leituras para vanádio de 3,5; 10,7; e 15,9. Avalie suas concentrações. 
Intensidade de 3,5 u.a.:
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (pg/mL)
	5,0
	2,0
	3,5
	? (X)
	2,1
	0,0
	 3,5 – 2,1 
	=
	 X – 0,0
	5,0 – 2,1
	
	2,0 – 0,0
	X = 0,96 pg/mL
Intensidade de 10,7 u.a.:
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (pg/mL)
	12,5
	6,0
	10,7
	? (X)
	9,2
	4,0
	 10,7 – 9,2 
	=
	 X – 4,0
	12,5 – 9,2
	
	6,0 – 4,0
	X = 4,9 pg/mL
Intensidade de 15,9 u.a.:
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (pg/mL)
	17,4
	8,0
	15,9
	? (X)
	12,5
	6,0
	 15,9 – 12,5 
	=
	 X – 6,0
	17,4 – 12,5
	
	8,0 – 6,0
	X = 7,4 pg/mL
d) A segunda amostra de água (com leitura de 10,7) era um padrão de referência certificado com concentração conhecida de 5,0 pg/mL. Qual foi o erro absoluto na sua determinação.
	erro absoluto = 5,0 pg/ml – 4,9 pg/ml
	erro absoluto = 0,1 pg/ml
4 – Uma série de amostras de aço inoxidável foram devidamente tratadas e o cromo foi determinado como Cr2O3 por espectrometria ICP. A curva analítica de calibração foi obtida a partir de uma série de padrões contendo: 0; 2,0; 4,0; 6,0 e 8,0 μg de K2Cr2O7 por mililitro (mL). As leituras para essas soluções foram 3,1; 21,5; 40,9; 57,1 e 77,3 respectivamente, em unidades arbitrarias (u.a). Para as amostras, os resultados das leituras estão apresentados na tabela abaixo:
	Leituras de emissão
	Replicata
	Branco
	Amostra A
	Amostra B
	Amostra C
	1
	5,1
	28,6
	40,7
	71,3
	2
	4,8
	28,2
	41,2
	72,1
	3
	4,9
	28,9
	40,2
	derramada
Como o ICP-OES só realiza análises elementares:
	Elemento
	Massa Atômica (g)
	Quantidade do Elemento
	Quantidade (g)
	K
	39,10
	2
	78,20
	Cr
	52,00
	2
	104,00
	O
	16,00
	7
	112,00
	Massa molar do K2Cr2O7 = 294,20 g/mol
Cálculo para determinação da quantidade de Cr elementar nos padrões:
	Padrão de 2 µg/ml de K2Cr2O7
	2,94 x 108 µg de K2Cr2O7
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	2 µg de K2Cr2O7
	
	X
	X = 0,7 µg de Cr
	Padrão de 4 µg/ml de K2Cr2O7
	2,94 x 108 µg de K2Cr2O7
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	4 µg de K2Cr2O7
	
	X
	X = 1,4 µg de Cr
	Padrão de 6 µg/ml de K2Cr2O7
	2,94 x 108 µg de K2Cr2O7
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	6 µg de K2Cr2O7
	
	X
	X = 2,12 µg de Cr
	Padrão de 8 µg/ml de K2Cr2O7
	2,94 x 108 µg de K2Cr2O7
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	8 µg de K2Cr2O7
	
	X
	X = 2,8 µg de Cr
a) Construa o gráfico da curva analítica de calibração.
b) Determine a reta média (regressão linear).
Intensidade X Concentração de Cr:
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (µg/ml)
	3,1
	0,0
	21,5
	0,71
	40,9
	1,41
	57,1
	2,12
	77,3
	2,82
c) Calcule a massa e a porcentagem em massa de Cr2O3 em cada amostra.
Média Aritmética do branco e das amostras:
	Branco
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	5,1
	2ª Replicata
	4,8
	3ª Replicata
	4,9
	Média Aritmética
	4,9
	Amostra A
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	28,6
	2ª Replicata
	28,2
	3ª Replicata
	28,9
	Média Aritmética
	28,6
	Amostra B
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	40,7
	2ª Replicata
	41,2
	3ª Replicata
	40,2
	Média Aritmética
	40,7
	Amostra C
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	73,1
	2ª Replicata
	72,1
	3ª Replicata
	derramada
	Média Aritmética
	72,6
Cálculos de interpolação para obtenção das concentrações das amostras:
Intensidade do branco (4,9 u.a.):
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (pg/mL)
	21,5
	0,7
	4,9
	? (X)
	3,1
	0,0
	 4,9 – 3,1 
	=
	 X – 0,0
	21,5 – 3,1
	
	0,7 – 0,0
X = 0,07 µg/mL de Cr
Intensidade da Amostra A (28,6 u.a.):
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (pg/mL)
	40,9
	1,4
	28,6
	? (X)
	21,5
	0,7
	 28,6 – 21,5 
	=
	 X – 0,7
	40,9 – 21,5
	
	1,4 – 0,7
	X = 0,96 µg/mL de Cr
Intensidade da Amostra B (40,7 u.a.):
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (pg/mL)
	40,9
	1,4
	40,7? (X)
	21,5
	0,7
	 40,7 – 21,5 
	=
	 X – 0,7
	40,9 – 21,5
	
	1,4 – 0,7
	X = 1,39 µg/mL de Cr
Intensidade da Amostra C (72,6 u.a.):
	Intensidade (u.a.)
	Concentração (pg/mL)
	77,3
	2,1
	72,6
	? (X)
	57,1
	2,8
	 72,6 – 57,1 
	=
	 X – 2,1
	77,3 – 57,1
	
	2,8 – 2,1
	X = 2,64 µg/mL de Cr
Determinação de Cr2O3 nas amostras:
	Elemento
	Massa Atômica (g)
	Quantidade do Elemento
	Quantidade (g)
	Cr
	52,00
	2
	104,00
	O
	16,00
	3
	48,00
	Massa molar do Cr2O3 = 152,00 g/mol
	Branco
	1,52 x 108 µg de Cr2O3
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	X
	
	0,07 µg de Cr
	X = 0,10 µg de Cr2O3
	Amostra A 
	1,52 x 106 µg de Cr2O3
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	X
	
	0,96 µg de Cr
	X = 1,40 µg de Cr2O3
	Amostra B 
	1,52 x 106 µg de Cr2O3
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	X
	
	1,39 µg de Cr
	X = 2,03 µg de Cr2O3
	Amostra C 
	1,52 x 106 µg de Cr2O3
	X
	1,04 x 108 µg de Cr
	X
	
	2,64 µg de Cr
	X = 3,85 µg de Cr2O3
	Branco
	Cálculo:
0,10 µg / 106
	Cálculo:
0,10 µg / 10000
	Concentração Cr2O3 (g)
	Concentração Cr2O3 (%)
	0,10 x 10-7
	0,10 x 10-5
	Amostra A
	Cálculo:
1,40 µg / 106
	Cálculo:
1,40 µg / 10000
	Concentração Cr2O3 (g)
	Concentração Cr2O3 (%)
	1,40 x 10-6
	1,40 x 10-4
	Amostra B
	Cálculo:
2,03 µg / 106
	Cálculo:
2,03 µg / 10000
	Concentração Cr2O3 (g)
	Concentração Cr2O3 (%)
	2,03 x 10-6
	2,03 x 10-4
	Amostra C
	Cálculo:
3,85 µg / 106
	Cálculo:
3,85 µg / 10000
	Concentração Cr2O3 (g)
	Concentração Cr2O3 (%)
	3,85 x 10-6
	3,85 x 10-4
d) Qual a precisão do método? (Cálculos de desvio padrão (s) e desvio padrão relativo (DPRV)).
	Branco
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	5,1
	2ª Replicata
	4,8
	3ª Replicata
	4,9
	Média Aritmética
	4,9
	Desvio Padrão
	0,152
	Desvio Padrão Relativo (%)
	3,10
	Amostra A
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	28,6
	2ª Replicata
	28,2
	3ª Replicata
	28,9
	Média Aritmética
	28,6
	Desvio Padrão
	0,351
	Desvio Padrão Relativo (%)
	1,23
	Amostra B
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	40,7
	2ª Replicata
	41,2
	3ª Replicata
	40,2
	Média Aritmética
	40,7
	Desvio Padrão
	0,500
	Desvio Padrão Relativo (%)
	1,23
	Amostra C
	Replicatas
	Intensidade das Amostras (u.a.)
	1ª Replicata
	73,1
	2ª Replicata
	72,1
	3ª Replicata
	derramada
	Média Aritmética
	72,6
	Desvio Padrão
	0,707
	Desvio Padrão Relativo (%)
	0,97
5 – A fotometria de chama (FC) foi explorada na determinação do teor de NaCl no soro fisiológico. Inicialmente obteve-se uma curva de calibração em função do sódio na faixa de concentração entre 0 e 5 mg/L (y= 3,85 + 1,57x). Nesse experimento, as três leituras do branco foram iguais a 1, 3 e 1 (u.a). Após a calibração, uma alíquota de 100μL da amostra comercial de soro fisiológico foi transferida para um balão volumétrico de 100 mL, o qual foi posteriormente completado com água destilada. As leituras analíticas em triplicata dessa solução acusaram um valor médio de 70 u.a. 
a) Calcule o teor (m/v) de Na (22,990 g/mol) no soro fisiológico.
b) Calcule o teor (m/v) de NaCl (58,443 g/mol) no soro fisiológico. 
Intensidade da amostra (u.a.): 70
Intensidade da amostra – branco: 70 – 2 = 68
Cálculo do fator de diluição (FD):
	100 mL
	=
	0,1 L
	100 µL
	
	10-4 L
FD = Volume final / Volume inicial
FD = 0,1 L / 10-4 L
FD = 1000
Como a equação da reta é: y = 3,85 + 18,57x
y = 3,85 + 18,57x
68 = 3,85 + 18,57x
x = 3,45
Concentração de sódio na amostra x FD
3,45 x 1000
3450 mg/10-4 L
ou
3,45 x 10-3 g/10-4 L
	Cálculo para correção do volume (L)
	3,45 x 10-3 g
	X
	10-4 L
	X
	
	1
	X = 34,5 g/L de Na
	Elemento
	Massa Atômica (g)
	Quantidade do Elemento
	Quantidade (g)
	Na
	22,990
	1
	22,99
	Cl
	35,453
	1
	35,45
	Massa molar do NaCl = 58,443 g/mol
	Amostra de Soro Fisiológico
	58,443 g de NaCl
	X
	22,990 g de Na
	X
	
	34,5 g de Na
	X = 87,7 g/L de NaCl
RESUMO ARTIGO
Determinação de cromo (VI) por espectrometria de absorção atômica com chama após a extração e pré-concentração no ponto nuvem.
A. Sussulini, M.A.Z. Arruda.
UNICAMP
As funções bioquímicas do cromo dependem do seu estado de oxidação que normalmente encontra-se em (III) e (VI), sendo um tóxico e outro um nutriente essencial para os seres humanos. Alguns destes encontram-se naturalmente na natureza e outros são liberados misturados a dejetos químicos de indústrias têxteis. A determinação do cromo (VI) se torna essencial na verificação de sua concentração em águas, pois este é altamente tóxico para o ser humano, e por este ser identificado por métodos analíticos mais sofisticados como ICP – OES.
A adição de surfactantes para a identificação de compostos no ponto nuvem, onde o surfactante não iônico em solução aquosa é aquecido a uma determinada temperatura de ponto nuvem, onde a solução torna-se turva, devido ao decréscimo da solubilidade do surfactante em água, após a centrifugação há formação de duas fases liquidas uma com alta concentração de surfactante (fase rica), e outra com pouca quantidade de surfactante.
A versatilidade do ponto nuvem se dá pela alta capacidade de pré-concentração o que permite identificar vários analitos com boa eficiência de concentração, os surfactantes não são tóxicos, disposições finais dos resíduos é facilitada onde estes podem ser incinerados, e o fenômeno da separação de fases é reversível.
Dentre as limitações: Baixo coeficiente de partição, o que pode ser solucionado com uso de ligantes altamente hidrofóbicos.
Os sistemas micelados são empregados, pois aumentam a capacidade de detecção, a eficiência da nebulização e melhorada devido a redução da tensão superficial.
A metodologia é baseada na extração e pré-concentração de cromo (VI) por ponto nuvem aliado a determinação por espectrometria de absorção atômica com chama.
Resultados:
A reação entre cromato e ou dicromato e o DFC (H4L), resulta na formação de um quelato de cor violeta, constituído por cromo (III). A reação que ocorre em meio ácido, na qual o cromo encontra-se na forma de cromato, é o cromo (VI) é reduzido e complexado pela DFC. Efeito da concentração do surfactante, a variação na eficiência da extração do cromo (VI) com a concentração do surfactante Tritox X-144, o Tritox X-144 possui uma temperatura de ponto nuvem relativamente mais baixa e uma alta densidade na fase rica o que facilita a separação na centrifugação. O efeito da concentração do complexante e a resposta analítica.
A adição do eletrólito no método de extração do ponto nuvem é essencial, onde a temperatura do sistema cai e é feita a centrifugação onde foi otimizado a utilização do eletrólito NaCl, esta adição favorece a formação e estabilização das micelas, obtendo um valor analítico mais significativo.
O tempo de complexação não afeta de modo significativo, onde, os valores da absorbância mantiveram-se constantes. De modo a validar o método foram realizados testes de adição e recuperação, onde foram adicionadas concentrações conhecidas de cromo (III) e (VI), e aplicado o método descrito, onde os valores obtidos foram concomitantes.
O método descrito analisou amostras de água minerais com e sem gás e água de bebedouros, onde as concentrações de cromo (VI), determinadas encontram-se abaixo dos padrões estabelecidos pelo CONAMA. 
Exercícios adicionais (SLIDES).
1- Uma amostra d=0,5788g de um ácido orgânico purificado foi dissolvido em água e titulado potenciométricamente. Um gráfico (Ex V (mL)) dos dados revelou um único ponto final alcançado após introdução de 23,39 mL de NaOH 0,0994 mol/L. Calcule a massa molar do ácido.
ntitulante= ntitulado0,5788g/MMa = Mb. Vb
0,5788g/MMa = 0,0994mol/L x 23,39 .10-3L
0,5788g = 2,324966.10-3 x MMa
MMa= 248, 95g/mol ≈ 250g/mol
2- Um eletrodo para íon fluoreto foi empregado para determinar a quantidade de fluoreto em amostras de água potável. Os resultados exibidos na tabela abaixo foram obtidos para quatro padrões e duas amostras. A força iônica e o pH foram mantidos constantes.
	Solução contendo F- (mol/L)
	Potencial vs ECS (mV)
	5,00.10-4
	0,02
	1,00.10-4
	41,4
	5,00.10-5
	61,5
	1,00.10-5
	100,2
	Amostra 1
	38,9
	Amostra 2
	55,3
a) Construa a curva analítica do potencial x log [F-].
	Log [F-]
	Potencial vs ECS (mV)
	-3,30
	0,02
	-4
	41,4
	-4,30
	61,5
	-5
	100,2
	Amostra 1
	38,9
	Amostra 2
	55,3