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QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA Tecnologia em Processos Químicos QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA É a ciência que estuda os princípios e a teoria dos métodos de análise química que nos permitem determinar a composição química das substâncias ou de misturas das mesmas. 2 A QUÍMICA ANALÍTICA DIVIDE-SE EM DUAS ÁREAS: Análise qualitativa identifica as substâncias presentes na amostra Análise quantitativa determina a quantidade da substância na amostra 3 ALGUNS TERMOS BASTANTE UTILIZADOS EM ANÁLISE QUÍMICA: amostra: parte representativa da matéria, objeto da análise analito: espécie química que se quer determinar técnica: meio de se obter informações sobre o analito método: conjunto de operações e técnicas aplicadas na analise de uma amostra análise: estudo de uma amostra para determinar sua composição ou natureza química. 4 componente principal se o analito representa mais de 1% na amostra componente menor se o analito está entre 1,0 e 0,01% na amostra componente traço se o analito está abaixo de 0,01% 5 análise macro se a massa da amostra analisada é maior que 0,1g semimicro se a massa da amostra encontra-se entre 10 e 100 mg análise micro se a massa da amostra está abaixo de 10 mg 6 Uma análise química consta de quatro etapas: 1 – seleção da amostra: deve-se selecionar uma amostra representativa do material a analisar 7 2 – PREPARO DA AMOSTRA: Para determinar ou medir um analito pode ser necessário transformar a amostra, ou parte da mesma, de modo que a espécie ou espécies químicas de interesse passem para uma forma que possa ser medida sem erros. Essa transformação, se necessária, pode incluir etapas de solubilização da amostra, separação de substâncias interferentes, ou etapas de reações químicas onde ocorrem modificações químicas dos componentes. 8 3 – medida: pode ser volumetria, gravimetria ou análise instrumental (potenciometria, espectrometria, cromatografia e outros) 4 – cálculo: Cálculo do conteúdo e interpretação das medidas. 9 MARCHA ANALÍTICA É o conjunto de todas as etapas empregadas no decorrer de uma análise para separação e identificação dos íons em solução. 10 Sensibilidade das reações empregadas para identificação dos íons está relacionada com a quantidade do íon de interesse, onde existe uma concentração mínima, abaixo da qual a reação não ocorre A sensibilidade de uma reação pode ser aumentada por uma variação na concentração dos reagentes, por uma mudança no pH do meio, entre outros. 11 A reação é seletiva quando ela ocorre somente com um número restrito de íons sob as mesmas condições. A seletividade de uma reação é tanto maior quanto menor for o número de íons que dá teste positivo. Um caso especial de seletividade ocorre quando a reação dá teste positivo para um só íon, e diz- se que a reação é específica para o íon considerado. 12 TIPOS DE ANÁLISE Análise por via seca envolve qualquer processo qualitativo em que não haja solubilização da amostra. É empregada nos testes preliminares ou análise imediata para descartar ou não a possibilidade de existência de certos íons na amostra. Geralmente é feita a altas temperaturas. Os métodos mais comuns são os ensaios de chama com fios de platina ou níquel-cromo. 13 Na análise qualitativa, as reações são feitas quase sempre por via úmida, isto é, reações entre substâncias em solução. Para se realizarem é necessário começar por dissolver a substância a analisar. O solvente usado é, normalmente, a água ou então ácidos, se a substância for insolúvel na água. 14 Na análise qualitativa só se usam reações que são seguidas de um efeito exterior, isto é, transformações facilmente identificáveis que permitam confirmar que a reação correspondente se realizou. Esses efeitos exteriores são: - mudança de cor da solução; - formação de um precipitado (ou a sua dissolução); - liberação de um gás As mais utilizadas são as reações de precipitação e as de mudanças de cor da solução. 15 TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA ANÁLISE QUALITATIVA 1 – MATERIAIS Por se tratar de análise semimicro, o equipamento mais usado será o tubo de ensaio. Devido ao perigo de contaminação, todo material deve ser cuidadosamente limpo. A lavagem do material de vidro deverá ser feita imediatamente após seu uso, antes que qualquer substância tenha tempo de secar e aderir nas paredes destes materiais. 17 2 – QUANTIDADES A SEREM UTILIZADAS Os volumes de líquidos são medidos em termos de gotas, com o auxilio de pipetas ou conta gotas. De modo geral, uma gota equivale a aproximadamente 0,05 mL. Na prática, o volume de uma gota varia com o tamanho da ponta da pipeta. Sendo assim, quando se necessita de um volume mais preciso, deve-se fazer uso de pipetas graduadas. As quantidades de sólidos são referidas simplesmente em uma ponta de espátula, que corresponde a cerca de 150 a 200 mg da substância. 18 19 3 – MISTURA E AQUECIMENTO DE SOLUÇÕES Na maioria das situações, as soluções ocupam menos da metade do tubo de ensaio e, desta forma, será possível misturá-las segurando firmemente na ponta do tubo, entre o polegar e o indicador da mão esquerda. As soluções devem ser agitadas com leves batidas com as pontas dos dedos até completa homogeneização. Quando o volume das soluções for muito grande, a melhor maneira de misturá-las será succionar uma parte com uma pipeta e expelir rapidamente no fundo do tubo, repetindo este movimento duas ou três vezes. 20 AQUECIMENTO: Quando aquecer soluções, prenda o tubo de ensaio com uma pinça de madeira e leve-o à chama com agitação constante evitando apontar o tubo para si ou para outrem. Nunca aquecer o fundo do tubo imóvel sobre a chama, pois sem duvida irá espirrar para fora. Quando se necessita de um aquecimento mais brando, deve-se fazê-lo em banho-maria. 21 4 – CENTRIFUGAÇÃO A separação entre um precipitado e o liquido sobrenadante é realizada com o auxilio de uma centrífuga. Ao usar uma centrífuga elétrica, os pontos a seguir devem ser considerados: sempre devem ser utilizados tubos em duplicata; os dois tubos devem ter aproximadamente o mesmo tamanho e peso; os tubos não devem estar muito cheios. Qualquer derramamento pode corroer os suportes e danificar o equipamento; 22 Introduza os tubos em posição diametralmente oposta na centrífuga, e dê partida movendo a chave seletora de velocidade, gradualmente da posição zero até a velocidade adequada. Após 30 segundos, mova a chave seletora suavemente de volta à posição original. Aguarde até que a centrífuga volte ao estado de repouso, para então levantar a tampa e remover os tubos. 23 5 – PRECIPITAÇÃO E SEPARAÇÃO DE UM SÓLIDO Depois de centrifugar um precipitado num tubo de ensaio, deve-se separar o líquido sobrenadante. O modo mais simples será usando um conta gotas. Antes de introduzir o conta gotas na solução, deve-se comprimir o bulbo para expelir o ar. A presença de precipitados leves que penetram no conta gotas, pode ser evitado colocando-se um pequeno chumaço de algodão na ponteira para filtrar a solução.24 6 – LAVAGEM E TRANSFERÊNCIA DO PRECIPITADO Após a remoção do líquido sobrenadante, o precipitado deve ser lavado, pois uma pequena quantidade da solução sempre será retida e poderá causar problemas nas etapas seguintes da análise. A lavagem do sólido é feita com água destilada ou uma solução diluída do próprio reagente, agitando-se e centrifugando novamente. Normalmente faz-se de 2 a 3 lavagens do precipitado com 0,5 a 1,0 mL de líquido. Existem casos em deve-se transferir um precipitado de um tubo para outro. A transferência deve ser feita pela adição de algumas gotas do líquido de lavagem. Agita-se para formar uma suspensão e a seguir, transfere-se parte desta suspensão para o outro tubo, com o auxilio de um conta gotas. 25 7 – VERIFICAÇÃO DA ACIDEZ DO MEIO Neste tipo de verificação são usados papéis indicadores de pH Papel indicador tornassol: em soluções ácidas, ele apresenta-se vermelho, enquanto que em solução básica, torna-se azul. A mudança ocorre em torno de pH 7 26 Papel indicador universal: este tipo de papel vem impregnado com uma misturas de indicadores e, conforme o pH do meio, apresenta-se com coloração diferente, que deve ser comparada com uma escala própria. 27 Jamais mergulhe o papel dentro da solução a ser testada, para não contaminá-la com fibras de papel, nem com o indicador. O procedimento correto consiste em mergulhar um bastão de vidro na solução, retirá-la e tocar o papel indicador, tomando o cuidado para não encostar o bastão nas paredes internas do tubo, que pode conter algum ácido ou base livres, dando indicação errônea do valor de pH. 28
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