Relatório (Gravimetria e calibração de materiais volumétricos)

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Gravimetria e calibração de materiais volumétricos.
Daiana C. de Oliveira (PS), Bianca M. Monzillo4 (IC), Larissa Angela Wächter¹ (IC), Lucas X. Neves³ (IC), Maria Eduarda K. Fleck² (IC)
larissawachter@gmail.com
madufleck@gmail.com
lucasxn2@gmail.com
biancammonzillo@hotmail.com
Palavras Chave: gravimetria, níquel, calibração, pipeta, bureta. 
Universidade do Sul de Santa Catarina		Data: 11/09/2018 
Introdução
O presente relatório tem como objetivo informar sobre os experimentos de gravimetria e calibração de materiais volumétricos, em especial a pipeta e a bureta feitos pelos acadêmicos de Engenharia Química da Unisul.
Segundo Lima e Neves (2015), às análises gravimétricas remetem desde o antigo Egito, no qual usavam esse método para julgar os mortos ou para obter ouro através da copelação, mas apenas no período do renascimento que foi registrado pelos filósofos Nicolas Lémery e Robert Boyle o uso da gravimetria em precipitados. No século XVII temos Torbern Olof Bergman, considerado o pai da química analítica, utilizando dos princípios da gravimetria em análises químicas até hoje utilizadas.
A gravimetria, ou análise gravimétrica, é um método analítico quantitativo que envolve a separação e pesagem de um elemento (ou um composto do elemento) na forma mais pura possível. Através de uma quantidade conhecida da amostra, é feita a separação do elemento ou composto. A gravimetria reúne uma variedade de técnicas, onde a maioria envolve a transformação do elemento a ser determinado num composto puro e estável e de estequiometria definida, cuja massa é utilizada para determinar a quantidade do analito original (BARBOSA, 2014).
Segundo Rabelo (2010), o método de gravimetria traz muitas vantagens, dentre elas a exatidão e a precisão quando se usam balanças analíticas modernas, a facilidade em controlar possíveis fontes de erro, o fato de ser um método barato pelo uso de vidrarias simples de laboratório.
A maior desvantagem da análise gravimétrica é o tempo necessário para a sua execução, o qual, geralmente, é muito longo. Além disso, devido ao grande número de operações necessárias, a sua execução, esse tipo de análise está sujeito a uma série de erros acumulativos, devido a falhas de execução, ou ainda erros devidos a elementos interferentes existentes na amostra inicial (BACCAN et al, 2009).
Segundo Barbosa (2014), na gravimetria por precipitação química, o constituinte a determinar é isolado mediante adição de um reagente capaz de ocasionar a formação de uma substância pouco solúvel (inicialmente, o item em análise encontra-se em uma forma solúvel em determinado meio). Em uma análise gravimétrica o produto ideal deve ser insolúvel, facilmente filtrável, muito puro e possuir composição conhecida. Apesar de poucas substâncias terem todos esses requisitos, outras técnicas podem auxiliar na análise gravimétrica. Em linhas gerais, a precipitação segue a seguinte ordem:
precipitação > filtração > lavagem > aquecimento > pesagem
Assim, para alcançar bons resultados, deve-se obter um precipitado “puro” e que possa ser recuperado com alta eficiência.
Além dos experimentos sobre gravimetria, os acadêmicos realizaram também experiências com a calibração de alguns materiais volumétricos.
Segundo Dias, Vaghetti, Lima e Brasil (2016), a aferição ou calibração de aparelhos volumétricos consiste em verificar se os valores e as nominações das graduações estabelecidas pelo fabricante correspondem aos valores verdadeiros, dentro dos limites de tolerância admitidos, e fazer a respectiva correção, se for o caso. O procedimento consiste em medir a quantidade de liquido (massa de água) que o aparelho pode conter ou livrar (transferir) correspondente à graduação estabelecida pelo fabricante no aparelho volumétrico. A massa de água (contida ou livrada) em uma dada temperatura é convertida para volume para uma temperatura padrão (20 ºC). Como a capacidade dos aparelhos volumétricos e o volume de uma dada massa de líquido variam com a temperatura, é possível calcular que quantidade de água deveria ser pesada ao ar e a uma temperatura qualquer para que um aparelho sob calibração apresente uma capacidade de exatamente 1 litro (1.000 mL) a 20 ºC utilizando a seguinte expressão:
m (g) = V [1 + 0,000025 (t' – t) D – d /1 – d / D'
em que:
m (g) - massa em gramas;
V - volume;
0,000025 - Coeficiente de expansão do vidro/ºC; 
t' - temperatura de trabalho em ºC (variável);
t - Temperatura padrão de 20 ºC (fixa);
D - Densidade da água no vácuo na temperatura de trabalho (variável) em g/m;
d - Densidade do ar igual a 0,00120 g/mL;
D' -  densidade dos pesos de latão igual a 8,4 g/mL.
	Os experimentos envolvendo a gravimetria e a calibração de materiais volumétricos tinham como intuito determinar a porcentagem de níquel em uma amostra de sal e analisar a calibração das pipetas volumétrica e das buretas do laboratório de química da Unisul. Este relatório irá informar sobre os resultados obtidos nos experimentos acima citados.
Materiais e Métodos 
MATERIAIS
Os Materiais utilizados nos experimentos podem ser observados na tabela 1:
Tabela 1: Materiais utilizados nos experimentos.
	MATERIAIS
	QUANTIDADE
	CAPACIDADE
	
Béquer
	
3
	400 mL,
250 mL
100 mL
	Dessecador
	1
	-
	Agitador magnético
	1
	-
	Termômetro
	1
	-
	Estufa
	1
	-
	Bastão de vidro
	1
	-
	Bureta de vidro
	1
	50 mL
	Papel de filtro
	1
	-
	Balança analítica
	1
	-
	Chapa de aquecimento
	1
	-
	Erlenmeyer
	1
	250 mL
	Bureta
	1
	50 mL
	Pipeta volumétrica
	
3
	5 mL
10 mL
25 mL
Fonte: Elaboração dos autores, 2018.
REAGENTES
Os reagentes utilizados nos experimentos podem ser observados na tabela 2:
Tabela 2: Reagentes utilizados nos experimentos.
	REAGENTES
	QUANTIDADE
	Solução alcoólica de dimetilglioxima [1% p/v]
	50 mL
	Hidróxido de amônio 6M
	-
	HCl concentrado
	3 gotas
	NiSO4
	0,3000 g
	Água destilada
	-
	AgNO3
	-
	HNO3
	-
Fonte: elaboração dos autores, 2018.
MÉTODOS
Procedimento 
	Na primeira etapa do procedimento, pesou-se 0,3 g de sulfato de níquel para que em seguida fosse acrescentado 200 mL de água destilada, medidos em um balão volumétrico para a dissolução. O pH foi ajustado com 3 gotas de ácido clorídrico concentrado. 
Em seguida, a solução foi aquecida em aproximadamente 80 °C para a adição da solução de dimetilglioxima, coberta com um vidro de relógio e posteriormente, sob agitação foi acrescentado hidróxido de amônio até a precipitação do níquel. Deixando a solução em repouso.
	Posteriormente, o precipitado foi filtrado e lavado com uma pequena quantidade de água destilada até que não houvesse mais reação com o cloreto, utilizando pequena quantidade de nitrato de prata e ácido nítrico para identificar a presença do mesmo.
Por fim, após a filtração, seguimos a orientação de Vogel, que afirma que o mesmo deve receber um tratamento que consista na secagem ou calcinação do precipitado, em que o papel filtro é colocado em um béquer e na estufa, depois transferido para um dessecador e pesado. 
Calibração
Calibração das pipetas
Para a calibração das pipetas volumétricas, pesou-se uma Erlenmeyer de 250 mL e uma pipeta de 25 mL foi completada com água destilada. O volume de água foi transferido para o frasco, pesado e o procedimento foi repetido mais duas vezes.
O procedimento foi repetido com as pipetas de 5 e 10 mL.
Bureta de 50 mL
Para a calibração da bureta, repete-se a pesagem do erlenmeyer. A bureta é completada com água destilada. E são escoados diversos volumes de água até a marca de 50 mL, sendo subtraída a massa do frasco de cada pesagem sucessiva.
Resultados e Discussão
 4. RESULTADOS 
4.1 Determinação de Ni por gravimetria
4.1.1. Fator gravimétrico da análise
F =
F =
F = 0,203
4.1.2. % de níquel na amostra 
%Ni =
%Ni = 
%Ni = 16,24 %
4.1.3. Aplicação do Teste-Q nos resultados obtidos
Tabela 3- Resultados da aula prática 
	Equipe
	Massado precipitado
	%Ni
	1
	0
	0
	2
	0,19
	12,86
	3
	0,18
	12,18
	4
	0,24
	16,24
	5
	0
	0
	6
	45,42
	3061,9
Fonte: Autores com base nos resultados da aula prática
Faixa = 16,24 - 12,18
Qtabelado = 0,970 para um limite de confiança de 95%
Qcalculado > Qtabelado valor rejeitado
Testando o menor valor
Q = 
Q = 0,167 -> valor aceito
Testando maior valor 
Q = 
Q = 0,832 -> valor aceito
4.1.4. % média de níquel na amostra ± s 
x = 
            x = 13,76 % 
S = 
S = 
S = 2,17
4.1.5. % teórica de níquel na amostra 
288,71 g/mol _______100%       
58,71 g/mol_________x
xv = 20,33%
 4.1.6. Erro relativo e absoluto
Ea = xv -xi 
Ea = 20,33 - 16,24
Ea = 4.09 %
Er =
Er =
Er = 20,12
4.1.7. Exatidão relativa 
100 - Er = exatidão relativa
100 - 20,12 = 79,88
4.2 Calibração de pipeta volumétrica.
4.2.1 Determinação da densidade.
A Tabela 4 apresenta a densidade (g/cm³) da água em algumas temperaturas (ºC). Devido às variações na densidade, fez-se necessário correção conforme a temperatura de trabalho medida (17 ºC). Portanto, para fins de cálculo adotou-se a densidade de 0,998774 g/cm³.
Tabela 4: Relação temperatura e densidade da água. 
	Temperatura (ºC)
	Densidade (g/cm³)
	10
	0,0999700
	15
	0,0999099
	17
	0,0998774
	29
	0,0995944
Fonte: elaborado pelo autor com base no roteiro da aula prática, 2018.
4.2.2 Capacidade volumétrica da pipeta e bureta
Utilizando-se a relação d = m(g)/V(cm³), onde: D= densidade experimental 0,998774 g/cm³ e m= massa do erlenmeyer após tara na balança analítica, foi possível obter os valores referentes ao volume da pipeta e bureta. Estes valores estão arrolados na última linha (referente à equipe 4) da tabela 5.
Tabela 5 - Capacidade volumétrica e tratamento estatístico.
	
	Capacidade volumétrica
	Capacidade volumétrica média
	Desvio Padrão amostral
	Equipe 1
	25,000
	25,03
	0,04
	
	25,030
	
	
	
	25,070
	
	
	Equipe 2
	25,030
	25,00
	0,03
	
	25,000
	
	
	
	24,970
	
	
	Equipe 3
	24,940
	24,95
	0,02
	
	24,940
	
	
	
	24,970
	
	
	Equipe 4
	24,950
	24,93
	0,01
	
	24,920
	
	
	
	24,940
	
	
Fonte: elaborado pelo autor com base no roteiro da aula prática
Tabela 4- Resultados e tratamento estatístico para bureta
	Equipe
	Volume
	Densidade(g/cm3)
	Média
	Desvio padrão
	
5
	5ml
	4,29
	4,30
	0,06
	
	
	4,25
	
	
	
	
	4,37
	
	
	
	15ml
	14,34
	14,21
	0,03
	
	
	14,19
	
	
	
	
	14,23
	
	
	
	25ml
	24,91
	24,18
	0,20
	
	
	24,36
	
	
	
	
	23,96
	
	
	
6
	5ml
	5,06
	5,04
	0,02
	
	
	5,04
	
	
	
	
	5,03
	
	
	
	15ml
	15,01
	15,02
	0,02
	
	
	15,02
	
	
	
	
	15,04
	
	
	
	25ml
	25,03
	25,03
	0,02
	
	
	25,04
	
	
	
	
	25,01
	
	
Fonte: elaborado pelo autor com base no roteiro da aula prática, 2018.
Gráfico 1 – Média das buretas da equipe 5
5- DISCUSSÃO
5.1 Para a calibração da pipeta
Na tabela 4 é possível observar que os valores médios obtidos estão razoavelmente próximos do valor real, indicando que o material em estudo estaria potencialmente apto para uso. Porém, observando a coluna de desvio padrão amostral, observa-se uma variabilidade considerável. Essa variabilidade chega a ser de 0,04 para a equipe 1, indicando que o valor médio pode variar num intervalo que vai de 24,99 a 25,07. Esta variabilidade pode causar interferências indesejadas no equipamento.
Além disto, observa-se que as equipes obtiveram resultados distintos entre si. Isto pode ser interpretado como resultado dos erros operacionais e aleatórios, como erro de paralaxe na transferência de líquidos, variações na corrente elétrica durante a pesagem ou ainda aproximações na leitura do termômetro.
5.2 Para a determinação de Ni.
O percentual de níquel mostrou-se pouco distante do esperado teoricamente (20,33%), a diferença deve-se provavelmente a erros operacionais na condução do experimento ou erros associados ao método analítico. Como exemplo disto, cita-se partículas de precipitado aderidos ao papel filtro e pesagem dos materiais. O processamento da reação desenvolveu-se maneira satisfatória obtendo-se um rendimento de 16,24%.
O tratamento estatístico evidenciou distorções entre os resultados obtidos por cada equipe, o teste “Q” foi aplicado sendo os resultados da equipe 6 desconsiderados pois apresentaram resultados incoerentes. A média para resultados considerados do percentual de Ni foi de 13,76%, entretanto o desvio padrão foi de 2,17, indicando uma variabilidade alta mesmo considerando as debilidades do método.
Conclusões
A partir dos resultados obtidos e da pesquisa bibliográfica realizada, foi possível perceber a importância dos procedimentos de calibração de vidrarias na rotina das operações de laboratório, sobretudo na garantia da confiabilidade das análises e das normas de qualidade. Também foi possível compreender a relevância dos métodos gravimétricos no âmbito da química analítica quantitativa, com enfoque em sua aplicação na determinação de amostras de composição desconhecida.
Os resultados obtidos indicaram que as vidrarias analisadas apresentaram considerável variação da capacidade volumétrica, embora os valores médios estivessem próximos ao valor indicado pelo fabricante.  Além disso, a determinação de níquel (Ni) indicou um resultado próximo do teórico, mas houve grande variabilidade entre os resultados obtidos pelas equipes.
Referências
BACCAN, N. et al. Química analítica quantitativa elementar. 2. ed. São Paulo - Campinas: Edgard Blucher São Paulo, 2ªed. 1992-1998.
BARBOSA, Gleisa Pitareli. Química analítica: uma abordagem qualitativa e quantitativa. São Paulo Erica 2014.
DIAS, Silvio Luis Pereira, et al. Química analítica: teoria e prática essenciais. São Paulo Bookman 2016
LIMA, Kássio Michell Gomes de e Luiz Seixas das Neves. PRINCÍPIOS DE QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA - 1ª Edição. Editora Interciência 2015.
RABELO, J. Faculdade Campo Limpo Paulista. Química Analítica Quantitativa, gravimetria. FACCAMP. Acesso em 10 de agosto de 2010
VOGEL, A. Química analítica quantitativa. 5.ed.  São Paulo: Ed. Mestre Jou, 1981. p.66, p.402. 
4
25a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ