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10/08/2017 1 QUÍMICA ANALÍTCA QUALITATIVA PROF. NÉLIA LIMA AULA 01 – ENTENDENDO O PAPEL DA QUÍMICA ANALÍTICA Apresentação do plano da disciplina e método avaliativo, revisão de conceitos e contextualização da disciplina para o curso de farmácia. QUÍMICA ANALÍTICA • QUALITATIVA • Análises em micro e semi microescala • Testes confirmativos (presença, ausência, evolução de uma reação) • Análises: • Testes em tubos de ensaio para: mudança de coloração, formação de precipitado.. • Testes em chama • Exemplos: Teste do bafômetro • QUANTITATIVA • Análise em macro escala • Testes que determinam (ou estimam) quantidades do analito em questão. • Análises: • Classica: Gravimétrica (medida de massas), Volumetria (medidas de volumes líquidos. • Instrumental: Cromatografias, Infravermelho, Difração e Efluorescência de Raios-X, RMN, • Exemplos: exames sanguíneos que determinam taxas. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 3 10/08/2017 2 PLANO DE ENSINO • Contextualização A disciplina de Química Analítica Qualitativa faz parte do eixo básico, cujo objetivo é preparar o aluno para que possa desenvolver as habilidades necessárias para resolver problemas analíticos que irão surgir ao longo do curso em disciplinas mais específicas dos eixos medicamento, indústria, análise de alimentos, análises clínicas e toxicológicas. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 4 PLANO DE ENSINO • Ementa • Introdução a química analítica e análise química. • Equilíbrios químicos: processos reversíveis e deslocamento de equilíbrio. • Equilíbrio em meio aquoso: constante de ionização, produto iônico da água e pH e hidrólise salina. • Equilíbrios de solubilidade/precipitação. • Equilíbrios de complexação. • Equilíbrios de oxidação-redução. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 5 PLANO DE ENSINO • OBJETIVOS GERAIS Proporcionar ao acadêmico do Curso de Graduação em Farmácia uma visão global dos princípios de Química Analítica Qualitativa, procurando capacitá-los a compreender e identificar diferentes espécies químicas presentes em diferentes amostras, dominando as noções básicas dos diversos tipos de equilíbrio químico em soluções aquosas. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 6 10/08/2017 3 PLANO DE ENSINO • OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Compreender e dominar as bases teóricas da análise qualitativa para que possa enfrentar e resolver problemas teóricos e práticos que surgem no desenvolvimento de trabalhos referentes a este conteúdo. - Dominar os conceitos fundamentais que embasam as teorias da análise qualitativa: soluções aquosas de substancia inorgânicas, velocidade de reação e constante de equilíbrio, teoria clássica das reações ácido-base e teoria de Arrhenius, Bronsted-lowry e Lewis dos ácidos e bases. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 7 PLANO DE ENSINO • OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Reconhecer as características gerais dos diferentes tipos de equilíbrio químico; ácido-base, de precipitação, de complexação e óxido-redução. - Desenvolver habilidades técnicas e científicas utilizando a química analítica na atividade profissional farmacêutica. - Ao final deste curso o acadêmico deverá estar apto a identificar e resolver os diferentes desafios, para isto é necessário que ao longo do curso o mesmo seja instigado a analisar e criticar diversas situações, pois só assim desenvolverá a sua capacidade de observação crítica tão necessária a sua profissão. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 8 PLANO DE ENSINO • CONTEÚDO TEÓRICO • UNIDADE 01 – Entendendo o papel da química analítica 1.1. Apresentação do programa: diferenças entre métodos de análise qualitativos e quantitativos Objetivos gerais e específicos da disciplina. Discussão da importância do estudo de Química Analítica dentro de Curso de Graduação em Farmácia. Apresentação da disciplina e escala de trabalho. 1.2. Revisão de conceitos químicos: apresentação das bases teóricas da análise qualitativa, revisão de conceitos de dissociação iônica, ionização, ácidos e bases de Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 9 10/08/2017 4 PLANO DE ENSINO • CONTEÚDO TEÓRICO • UNIDADE 02 – Equilíbrio Químico 2.1. Processos reversíveis: introdução, velocidade de reação, constante de velocidade de reação, constante de equilíbrio, lei da ação das massas, constante de equilíbrio em termos de concentração (KC), constante de equilíbrio em termos de pressão (KP), relação entre KC e KP, cálculo da constante de equilíbrio, interpretação do valor de KC e extensão da reação, grau de equilíbrio (α) e quociente de equilíbrio (QC). 2.2. Deslocamento de equilíbrio: princípio de Le Chatelier, concentração, Efeito do íon comum, pressão e temperatura e efeito dos catalisadores sobre o equilíbrio. Atividade e coeficiente de atividade. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 10 PLANO DE ENSINO • CONTEÚDO TEÓRICO • UNIDADE 03 – Equilíbrio em meio aquoso 3.1. Constante de ionização: constante de ionização de ácidos (Ka), constante de ionização de bases (Kb), lei de diluição de Ostwald. Complemento: ação da teoria protônica de Bronsted-Lowry e conceito de ácido e base de Lewis. 3.2. Produto iônico da água e pH: equilíbrio iônico da água, produto iônico da água (Kw), concentração de prótons H+ e OH- em solução aquosa, potencial hidrogeniônico, potencial hidroxiliônico, indicadores e pH e determinação da [H+] e [OH-] em soluções ácidas e básicas. 3.3. Hidrólise salina: acidez e basicidade das soluções aquosas de sais, constante de hidrólise (Kh). Complemento: ácidos polipróticos, espécies anfóteras e solução tampão. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 11 PLANO DE ENSINO • CONTEÚDO TEÓRICO • UNIDADE 04 – Equilíbrio de solubilidade/precipitação 4.1. Solubilidade dos precipitados: produto de solubilidade, constante do produto de solubilidade (Ks), efeito do íon comum e solubilidade, aplicações. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 12 10/08/2017 5 PLANO DE ENSINO • CONTEÚDO TEÓRICO • UNIDADE 05 – Equilíbrio de complexação. 5.1. Reações de complexação: formação de complexos, equilíbrio de complexação, estabilidade dos complexos, aplicações e os complexos mais utilizados (aquocomplexos, aminocomplexos, hidroxocomplexos, complexos de halogenetos, complexos de cianetos e tiocianatos e complexos quelatos. 5.2. Reações de complexação: agentes complexantes - agentes complexantes inorgânicos, agentes complexantes orgânicos e titulações com ácidos aminocarboxílicos. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 13 PLANO DE ENSINO • CONTEÚDO TEÓRICO • UNIDADE 06 – Equilíbrio de oxidação-redução. 6.1. Natureza e mecanismo das reações de oxidação e redução: equilíbrio e constante de equilíbrio das reações de óxido-redução, efeito das atividades sobre os potenciais eletródicos, equação de Nernst, constante de equilíbrio a partir dos potenciais padrões, potenciais formais e influencia do pH nos equilíbrios de óxido-redução. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 14 PLANO DE ENSINO • CONTEÚDO PRÁTICO Prática 1. Princípio de Le Chatelier e equilíbrio químico (Ref. Unidade 2) Prática 2. pH e solução tampão (Ref. Unidade 3) Prática 3. Regras de solubilidade (Ref. Unidade 4) Prática 4. Reações de óxido-redução (Ref. Unidade 6) Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 15 10/08/2017 6 Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 16 DO QUE TRATA A QUÍMICA ANALÍTICA OU ANÁLISE QUÍMICA? QUAL SUA RELAÇÃO COM CIÊNCIAS EXATAS? QUAL SUA RELAÇÃO COM O CURSO DE FARMÁCIA? REVISÃO DE CONCEITOS Dissociaçãoiônica, ionização, ácidos e bases de Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 17 DISSOCIAÇÃO IÔNICA E IONIZAÇÃO Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 18 Se colocarmos cloreto de sódio, o sal de cozinha (NaCl), em um recipiente contendo água, o que ocorrerá é que os íons já existentes no retículo cristalino do sal serão separados. Os íons já existiam antes porque o cloreto de sódio é formado por meio de uma ligação iônica entre o sódio (Na) que doa um elétron para o Cloro (Cl), formando os íons Na+ e Cl-. Na dissociação iônica do sal, são separados os íons já existentes antes. 10/08/2017 7 DISSOCIAÇÃO IÔNICA (ELETROLÍTICA) E IONIZAÇÃO Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 19 • Agora, coloca-se na água um composto formado por apenas ligações covalentes, um composto molecular; é o caso, por exemplo, do ácido clorídrico (HCl). Nesse composto não existem íons, pois a ligação covalente se dá por compartilhamento de elétrons. • Porém, ao se solubilizar na água, ocorre a quebra das moléculas de HCl, em que o par de elétrons compartilhado fica com o cloro, que é mais eletronegativo, formando, então, os íons H+ e Cl- . DISSOCIAÇÃO IÔNICA (ELETROLÍTICA) E IONIZAÇÃO Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 20 • Na realidade, o mais correto é dizer que houve a formação do cátion hidrônio (H3O+) e não do cátion H+, pois o que ocorre é que a água atua como reagente: seu oxigênio, carregado negativamente, atrai fortemente o hidrogênio do HCl, pois o oxigênio é mais eletronegativo que o cloro e o hidrogênio está carregado positivamente. Assim, entre o hidrogênio e o oxigênio da água se estabelece uma ligação covalente, formando o cátion H3O+. DISSOCIAÇÃO IÔNICA (ELETROLÍTICA) E IONIZAÇÃO Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 21 10/08/2017 8 ÁCIDOS E BASES • ARRHENIUS Baseado em seus experimentos com condutividade elétrica em meio aquoso, o químico, físico e matemático sueco Svante August Arrhenius (1859-1927) propôs, em 1884, os seguintes conceitos para definir ácidos e bases: Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 22 ÁCIDOS E BASES • BRÖNSTED-LOWRY • De forma independente, o dinamarquês Johannes Nicolaus Brönsted (1879-1947) e o inglês Thomas Martin Lowry (1874-1936), propuseram no mesmo ano outra teoria ácido-base conhecida como Teoria Brönsted- Lowry, que diz o seguinte: • Neste caso, considera-se como próton o íon hidrogênio. Isto é visto na reação a seguir, onde o ácido cianídrico doa um próton para a água, que atua, portanto, como base: HCN + H2O → CN- + H3O+ • Essa reação é reversível, sendo que o íon hidrônio (H3O +) pode doar um próton para o íon CN-. Desta forma, o íon hidrônio (H3O+) atua como ácido e o CN- como base. CN- + H3O +→ HCN + H2O Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 23 ÁCIDOS E BASES • LEWIS • Esta teoria foi criada pelo químico americano Gilbert Newton Lewis (1875-1946) e diz o seguinte: • Essa teoria introduz um conceito novo, é mais abrangente, mas não invalida a teoria de Brönsted-Lowry. Pois todo ácido de Lewis é um ácido de Brönsted, e consequentemente toda base de Lewis é uma base de Brönsted. Isto ocorre porque um próton recebe elétrons, ou seja, um ácido de Lewis pode unir-se a um par solitário de elétrons em uma base de Lewis. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 24 10/08/2017 9 ÁCIDOS E BASES • Para Lewis, uma reação ácido-base consiste na formação de uma ligação covalente coordenada mais estável. Assim, quando uma base de Lewis doa um par de elétrons para uma base de Lewis, ambos formam uma ligação covalente coordenada, em que ambos os elétrons provém de um dos átomos, como ocorre no exemplo abaixo: • Nesse caso, a amônia atua como a base de Lewis e de Brönsted, pois ela doa os seus dois elétrons para o próton, sendo, portanto, a receptora do próton. Além disso, formou-se uma ligação covalente entre o hidrogênio (o próton) e a amônia. • Já a água é o ácido de Lewis e de Brönsted, pois ele doa o próton e recebe os elétrons, note como o oxigênio do hidróxido formado a partir da água ficou com um par de elétrons a mais. Prof. Nélia Lima - Química Analítica (Aula 01) 25 ENTENDENDO O PAPEL DA QUÍMICA ANALÍTICA Prof. Nélia Lima 2017.2 26
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