Aula_Química Analítica_Introdução_Concentração_Noções de erro_Tratamentos_de_dados

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
*
*
Química Analítica
Definição
técnicas de identificação e/ou quantificação de espécies químicas 
Classificação
Análise Qualitativa: Quem?
Análise Quantitativa: Quanto?
*
*
*
Métodos de análise qualitativa
Ensaios que permitem:
identificação dos elementos/condições
Ex: Fenolftaleína 
	- indicador de pH:  incolor em meio ácido
					 rosa em meio básico
Ex: Turvação de solução de prata frente ao cloreto
*
*
*
Métodos de análise quantitativa
Identifica quantidade
Analito: espécie química de interesse
Ex: Teor de ferro na água do mar
Amostra: matriz analisada
Ex: água do mar
*
*
*
Classificação dos métodos analíticos
Métodos clássicos
Volumetria ou titrimetria
Gravimetria
Métodos instrumentais
Elétricos
Ópticos
Cromatografia
Separação e determinação
*
*
*
Etapas do processo analítico
1 – Problema analítico: hipótese 
2 – Seleção dos métodos de campo e laboratório
3 – Amostragem do material: - draga vs. core vs mergulho
					 - preservação 
 - condicionamento
4 – Processamento da amostra: secagem, moagem,etc...
5 – Sobulibilização da amostra, pre-concentracao, digestão
6 – Determinação/ medida
6 – Processamento de dados e avaliação estatística
7 - Divulgação dos resultados
*
*
*
 Medida da quantidade da amostra
Amostra sólida  < 1,0g ou µg
Amostra líquida  mL ou µL
 Multiplicidade da amostra
Amostras simples
Amostras duplicadas
Amostras triplicadas
 Dissolução da amostra
Extração  Água ou Solventes Orgânicos
Ataque com Ácidos e Agentes Oxidantes  Abertura úmida
Fusão com Sais  Abertura seca
*
*
*
Escolha do método analítico
Quantidade de amostra disponível
Quantidade relativa do componente desejado 
Exatidão requerida
Composição química da amostra
Número de amostras a analisar
Recursos disponíveis
*
*
*
Quantidades aproximadas dos constituintes de uma amostra
*
*
*
MEDIDAS EM QUÍMICA ANALÍTICA
Mol 
É a quantidade de uma espécie química que contém 6,02x1023 partículas (átomos, moléculas, íons, elétrons, etc).
Massa Molar (M ou MM)
A massa em g de 1 mol da espécie química.
Massa molar atômica  Peso atômico
Ex: 1 mol de H = 1,0079g de H,
 1 mol de Fe = 55,847g de Fe
Massa molar molecular  Peso Molecular e Peso Fórmula
Ex: 1 mol de CO2 = 44,01 g de CO2
 1 mol de H2O = 18,0158g de H2O
*
*
*
Concentração da solução
Concentração Molar (Molaridade)
Concentração da solução expressa em mols do soluto por litros do solvente. 
Solução 1 molar = 1 mol da substância / 1L de solução ou 1 molar = 1 mmol da substância / 1 mL de solução
*
*
*
Densidade
Densidade = massa da substância / volume
Unidades: (g/mL) ou (g/cm3) ou (kg/L)
Expressões de resultados analíticos:
Amostras sólidas: Relação m/ m 
% analito = massa (g) analito x 100
 massa (g) amostra
Amostras líquidas: 
Relação m/v
% analito = massa (g) analito x 100
 volume (mL) amostra
 Relação v/v
% analito = volume (mL) analito x 100
 volume (mL) amostra
*
*
*
Fator de diluição
Fator de correção da concentração da solução após a sua diluição.
*
*
*
Algumas unidades físicas de massa e volume: 
*
*
*
Unidades comuns para expressar concentrações traços de analito:
*
*
*
Algarismos significativos 
Representam os números de dígitos necessários para expressar os resultados de uma medida. 
Ex.: 0,032g; 0,1000N; 0,2080g; 3,50mL
Os valores que resultam de observações devem ser registrados com apenas 1 algarismo duvidoso. 
Ex.: 1g ≠ 1,0g ≠ 1,05g ≠ 1,053g ≠ 1,0539g 
*
*
*
Algarismos significativos
O dígito 0 (zero) pode ser parte significante de uma medida. 
Exemplos:
0,261  3 algarismos significativos
90,7  3 algarismos significativos
800,0  4 algarismos significativos
0,0670  3 algarismos significativos
9,3660 x 105  5 algarismos significativos
*
*
*
Arredondamento de números
Avalia-se o algarismo duvidoso:
Se maior que 5  + 1 unidade
Se menor que 5  mantém o número
Se igual a 5  Impar = + 1 unidade
 Par = mantém o número
Ex.:
9,47 = 9,5
9,43 = 9,4
9,45 = 9,4
9,35 = 9,4
*
*
*
Exatidão e precisão de uma medida 
Exatidão:
grau de concordância entre o valor achado e o valor verdadeiro (ou o mais provável)
Precisão:
grau de concordância entre medidas repetidas de uma quantidade. Exprime a “reprodutibilidade” de uma série de medidas.
*
*
*
A
B
C
D
*
*
*
Teoria dos Erros
Erros determinados:
Erros operacionais e erros pessoais. Ex.: perdas mecânicas de materiais nas diversas etapas da análise; observação de mudança de cor, em uma titulação visual; erros matemáticos nos cálculos.
Erros instrumentais e erros de reagente. Ex.: falhas ou defeitos nos aparelhos; aparelhos mal calibrados; uso de reagentes contendo impurezas.
Erros de método (método analítico). Ex.: reações laterais e incompletas.
*
*
*
Teoria dos Erros
Erros indeterminados:
Refletem pequeninas diferenças entre os valores experimentais de uma série de medidas (números de observações). Esses erros não podem ser evitados.
Leis matemáticas de probabilidade podem ser usadas para tratar os valores de uma série de medidas. Os erros indeterminados tendem a seguir uma distribuição normal (ou curva gaussiana).
*
*
*
Distribuição Normal
*
*
*
Mediana e Média Aritmética
Mediana:
Num conjunto disposto em ordem de grandeza, o valor acima e abaixo do qual há um mesmo número de casos
Média Aritmética:
O quociente da soma de x valores por N elementos.
Exemplo:
Resultados da análise da acidez total do vinagre:4,62%; 4,68% e 4,59%
Mediana = 4,62%
Média Aritmética = 4,63%
*
*
*
Modos de expressar a exatidão
Erro Absoluto 
 
Erro relativo 
Ex.: O resultado de uma análise é 36,97g. O valor aceito (valor verdadeiro) para a mesma análise é 37,06g. Calcular o erro relativo.
*
*
*
Desvio padrão
Expressa a precisão de uma série de medidas (número observações).
s - desvio padrão estimado de um conjunto finito de valores experimentais, para N  30,
(N – 1) - graus de liberdade,
X - média estimada (média aritmética),
m - valor experimental individual em uma série de medidas (número de observações).
*
*
*
Desvio padrão
Desvio padrão relativo (DPR% ou RSD%) ou Coeficiente de Variação (CV)
Limite de confiança (LC) ou Intervalo de confiança (IC).
t – parâmetro estatístico que depende do nível de confiança usado e N-1 graus de liberdade; os valores de t encontram-se tabelados. 
*
*
*
Rejeição de resultados
Usamos o teste Q para rejeitar valores grosseiros em uma série de medidas 
Qexp é comparado com Qcrit (valores críticos para o quociente Q de rejeição; encontram-se tabelados).
Se Qexp > Qcrit rejeitar o valor suspeito; caso contrário reter o valor.
*
*
*
Carta de controle
É um gráfico seqüencial com algum critério de qualidade. Mostra os limites estatísticos de variações que são permitidos, para os valores obtidos experimentalmente.
Limite de controle superior (LCS ou UCL)
Limite de controle inferior (LCI ou LCL)
*
*
*
Carta de controle
*
*
*
Exercícios
Um químico obteve os seguintes dados para o teor de álcool em uma amostra de sangue: % C2H5OH: 0,084; 0,089 e 0,079. Calcular o limite de confiança da média ao nível de 95% , admitindo não se conhecer a precisão do método.
A análise de uma amostra de calcita resultou nas porcentagens de CaO de 55,95; 56,00; 56,04; 56,08 e 56,23. O último valor aparece como grosseiro. Este valor deve ser retido ou rejeitado? 
*
*
*
Exercícios:
1. Calcular a massa em gramas em 1 mol de CaSO4.7H2O (M.A.: Ca = 40,08; S = 32,06; O = 15,999; H = 1,0079)
2. Calcular o número de mols em 500mg de
Na2CO3. (M.A.: Na = 22,990; C = 12,011)
3. Quantos miligramas estão contidos em 0,250 mmols de Fe2O3? (M.A.: Fe = 55,847)
4. Uma solução é preparada pela dissolução de 1,26g de AgNO3 em um balão volumétrico de 250mL e diluído à volume. Calcular a molaridade da solução de AgNO3. Quantos milimols deste sal foram dissolvidos? M.A.: Ag = 107,87; N = 14,007
5. Uma alíquota de 5mL de água do mar foi transferida para um balão volumétrico de 100mL e seu volume completado com água destilada até a marca. Calcule o fator de diluição aplicado a esta solução.
6. Uma solução de H2SO4 1mol.L-1 foi diluída em um balão volumétrico. Sabendo que a concentração do H2SO4 após a diluição é 0,01mol.L-1, calcule o fator de diluição.
7. Uma solução diluída de vinagre (ácido acético) teve a sua acidez calculada em 0,427%. Sabendo que a amostra inicial de vinagre foi diluída 10 vezes, calcule a concentração da amostra antes da diluição.
8. 10mL de uma solução padrão de Fe(III) foi diluída, com água destilada, em um balão volumétrico de 250mL. Calcule o fator de diluição e a concentração final da solução de Fe(III) diluída.
*
*
*
Qual o volume de H3PO4 85% (m/m) necessário para preparar 250 mL de uma solução de H3PO4 1 mol.L-1. (MM = 98g.mol-1, d = 1,71 g/mL) ?
Qual a massa de iodeto de potássio para preparar 2L de uma solução de KI 10% (m/v)?
Qual a massa de CuSO4.5H2O (MM = 249,69 g.mol-1) necessária para preparar 500mL de uma solução padrão de Cu(II) 2,0 g.L-1 (MM = 63,546 g.mol-1)?