Aula-8-Métodos-Clássicos-de-Separação-Modo-de-Compatibilidade

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Métodos Clássicos de Separação
Analítica V: Analítica V: 
Aula 8
ATENÇÃOATENÇÃO À SEQUENCIA DAS PRÁTICAS:À SEQUENCIA DAS PRÁTICAS:
Prof. Rafael Sousa
Departamento de Química Departamento de Química -- ICEICE
rafael.arromba@ufjf.edu.brrafael.arromba@ufjf.edu.br
Notas de aula: www.ufjf.br/baccanNotas de aula: www.ufjf.br/baccan
ATENÇÃOATENÇÃO À SEQUENCIA DAS PRÁTICAS:À SEQUENCIA DAS PRÁTICAS:
Plano de aulaPlano de aula
•• ImportânciaImportância dada extraçãoextração químicaquímica nosnos procedimentosprocedimentos dede análiseanálise
•• EtapasEtapas dede umum processoprocesso dede extraçãoextração
•• OO processoprocesso dede destilaçãodestilação ee exemplosexemplos parapara substânciassubstâncias inorgânicasinorgânicas
•• AA extraçãoextração comcom solventesolvente (extrações(extrações líquidolíquido--líquidolíquido ee sólidosólido--líquido)líquido)
•• ExemplosExemplos dede reaçõesreações dede precipitaçãoprecipitação ee dede precipitaçãoprecipitação fracionadafracionada
•• QuestõesQuestões parapara estudoestudo
Métodos Clássicos de Separação
PrecipitaçãoPrecipitação ExtraçãoExtração
com solventecom solvente
Destilação Destilação EvaporaçãoEvaporação
�������� Separar Separar umum ou ou mais commais componentes de uma matriz (amostra)ponentes de uma matriz (amostra)
O que extrair ou separar ?
AMOSTRAAMOSTRA
UM UM 
COMPONENTECOMPONENTE
VÁRIOS VÁRIOS 
COMPONENTESCOMPONENTES
ANALITOANALITO
??
COMPONENTESCOMPONENTES
INTERFERENTEINTERFERENTE
Possibilidades: separar os Possibilidades: separar os ANALITOSANALITOS ou os INTERFERENTESou os INTERFERENTES
prépré--concentraçãoconcentração
??
Mas o que é interferência ?
NHNH44
++ interfere na determinação de interfere na determinação de KK++ com com cobaltonitritocobaltonitrito
3K3K++ + Co(NO+ Co(NO22))66
33-- KK33Co(NOCo(NO22))6 6 (s)(s)
3NH3NH44
++ + Co(NO+ Co(NO22))66
33-- (NH(NH44))33Co(NOCo(NO22))6 6 (s) (s) 3NH3NH44 + Co(NO+ Co(NO22))66 (NH(NH44))33Co(NOCo(NO22))6 6 (s) (s) 
�� Se presenteSe presente, , a espécie NHa espécie NH44
++ precisa ser eliminada precisa ser eliminada antes do teste com oantes do teste com o
reagente precipitante (reagente precipitante (EVAPORAÇÃOEVAPORAÇÃO))
Existem casos em que a interferência pode ser “eliminada” adicionandoExistem casos em que a interferência pode ser “eliminada” adicionando--se um se um 
agente agente mascarantemascarante
ExEx:: Adição de Adição de POPO44
33-- para mascarar para mascarar FeFe3+3+ na determinação espectrofotométricana determinação espectrofotométrica
de de MnOMnO44
--
“parênteses”:“parênteses”:
As etapas da extração/ separação
PrecipitaçãoPrecipitação Extração comExtração com
solventesolvente
Formação de um Formação de um 
sistema de DUAS FASESsistema de DUAS FASES
Formação de um sólidoFormação de um sólido Adição de um solvente Adição de um solvente 
imiscível no meioimiscível no meio
Separação mecânica Separação mecânica 
das duas fasesdas duas fases
Analisar a FASEAnalisar a FASE
de interessede interesse
FiltraçãoFiltração Divisão de líquidosDivisão de líquidos
(funis de separação)(funis de separação)
As etapas da extração
DestilaçãoDestilação EvaporaçãoEvaporação
Formação de um Formação de um 
sistema de DUAS FASESsistema de DUAS FASES
Separação física de um ouSeparação física de um ou
mais componentesmais componentes
Analise da fração (fase)Analise da fração (fase)
que contem o componente que contem o componente 
de interessede interesse
Processo de Processo de 
aquecimentoaquecimento
Processo de Processo de 
aquecimentoaquecimento
1. Separação por destilação
Definição:Definição: destilação é o processo no qual duas ou mais substâncias são 
separadas através do aquecimento
Condição:Condição: as substâncias apresentem temperaturas de ebulição diferentes
∆ ∆ , T1, T1
A (l) A(g)
∆ , T2 T2 ≠ T1
B B B (l) B (g)
Ex: Destilação do petróleoDestilação do petróleo (gasolina, óleo diesel, etanol...)
��������Mais comum para separar Mais comum para separar substâncias orgânicassubstâncias orgânicas
�������� Exemplos para substâncias inorgânicas:Exemplos para substâncias inorgânicas:
Alguns metaisAlguns metais ((SbSb e Sn), e Sn), AsAs, , CC, , NN, , SS e os e os halogênioshalogênios
(formam compostos voláteis após reações “específicas”)(formam compostos voláteis após reações “específicas”)
Separação por destilação
Função:Função: purificar e separar substânciaspurificar e separar substâncias
EtapasEtapas:: evaporação ,(condensação) e coleta da fração separada evaporação ,(condensação) e coleta da fração separada 
Tipos:Tipos: simples, simples, fracionadafracionada e a vácuoe a vácuo
http://ciencia.hsw.uol.com.br/refinohttp://ciencia.hsw.uol.com.br/refino--dede--petroleo4.htmpetroleo4.htm
Limitações:Limitações: separação de azeótropos (difícil)separação de azeótropos (difícil)
Separação por destilaçãoSeparação por destilação
Halogênios em sol. aquosas Halogênios em sol. aquosas �� forma elementar ou compostos voláteisforma elementar ou compostos voláteis
Oxidação seletiva seguida de destilaçãoOxidação seletiva seguida de destilação
SiOSiO22
ExEx: F: F-- + HClO+ HClO44 HH22SiFSiF66.H.H22O O (g)(g)
∆ ∆ ác. hexafluorsilícico
Enxofre Enxofre �� HH22S a partir de reação com ácidosS a partir de reação com ácidos
ExEx: S: S22-- + 2 H+ 2 H++ HH22S S (g)(g)
∆∆
Nitrogênio Nitrogênio 
�� NHNH44
++ volatiliza como NHvolatiliza como NH33 em sol. alcalinasem sol. alcalinas
NONO33
-- pode ser convertido à NHpode ser convertido à NH33 (liga de Devarda: ABNT NBR 7126)
Separação por destilaçãoSeparação por destilação
Carbono de carbonatos Carbono de carbonatos �� forma COforma CO2 (g)2 (g) após reação com ácidosapós reação com ácidos
ExEx: CO: CO33
22-- + 2H+ 2H++ <H<H22COCO33> H> H22O + COO + CO22 (g)(g)
∆∆
Alguns metaisAlguns metais ((SbSb e Sn), e Sn), AsAs
�� VolatilizamVolatilizam--se como cloretosse como cloretos
(Podem ser separados de outros elementos e entre si)
HH++
As (III) + 3Cl- Cl3As (g)(g)
∆∆
EXERC 1:EXERC 1:
Descreva um procedimento para a eliminação de NH4+
em uma solução de amostra, empregando solução de 
NaOH. Justifique sua resposta com reações.
2. Extração com solvente
(Extração líquido-líquido)
Baseada na diferença de solubilidade entre duas substâncias em relaçãoBaseada na diferença de solubilidade entre duas substâncias em relação
A DOIS SOLVENTES, geralmente A DOIS SOLVENTES, geralmente águaágua e um e um solvente orgânicosolvente orgânico
OCORRE transferência de um soluto de uma fase para a outraOCORRE transferência de um soluto de uma fase para a outra
-- Técnica simplesTécnica simples
-- Temperatura ambienteTemperatura ambiente
-- A substância separada ainda pode ser tratada (purificada, préA substância separada ainda pode ser tratada (purificada, pré--concentrada, concentrada, etcetc))
funil de separaçãofunil de separação
Sistema DESCONTÍNUO
(batelada)
UsoUso:: separação e purificação de substânciasseparação e purificação de substâncias
Substâncias mais Substâncias mais polares ou iônicas polares ou iônicas �� fase aquosafase aquosa
Substâncias Substâncias mais apolares mais apolares �� fase orgânicafase orgânica
Coeficiente de partição Coeficiente de partição (Coeficiente de distribuição, K(Coeficiente de distribuição, KDD) ) 
É a constante de equilíbrio para a solubilidade de um composto em um É a constante de equilíbrio para a solubilidade de um composto em um 
solvente “1” em relação a um solvente “2”: 
KD= C1/C2
CC11 e Ce C22 são as solubilidades, NO EQUILÍBRIO, do composto nos 
solventes “1” e “2”
Número alto de KNúmero alto de KDD::
grande parte do soluto irá ser transferida para o solvente“1” 
Na 7ª prática Na 7ª prática 
Calcular o Calcular o KKDD para o para o II22 entre:entre:
Água / éterÁgua / éterÁgua / éterÁgua / éter
Água/ Água/ diclometanodiclometano
Água / Água / tetracloretotetracloreto de carbonode carbono
�� OBJETIVO: mostrar se identifica o melhor solvente OBJETIVO: mostrar se identifica o melhor solvente 
(maior valor de K(maior valor de KDD))
�� Eficiência da extração (KEficiência da extração (KDD): Lei da distribuição de ): Lei da distribuição de NernstNernst
Mesmo em casos onde KMesmo em casos onde KDD é bastante altoé bastante alto, , é mais eficiente é mais eficiente se realizar sucessivasse realizar sucessivas
extrações usando extrações usando volumes pequenosvolumes pequenos, em vez de uma única extração, em vez de uma única extração
com um volume maiorcom um volume maior
Na prática de hojeNa prática de hoje (comparação entre solventes diferentes):(comparação entre solventes diferentes):
�������� Trabalhar de forma padronizada:Trabalhar de forma padronizada:
MESMO VOLUME DE AMOSTRA MESMO VOLUME DE AMOSTRA (5 mL)(5 mL)
++
MESMO VOLUME DE SOLVENTE MESMO VOLUME DE SOLVENTE (10 mL)(10 mL)
Extração Extração líquidolíquido--líquido de espécies inorgânicas (metais)líquido de espécies inorgânicas (metais)
�� Formação de Formação de quelatosquelatos metálicosmetálicos
(atentar para o pH do meio durante à extração)
Exemplos de aplicaçõesExemplos de aplicações
Extração de vários metais (Al, Be, Ce, Co(III), Ga, In, Fe...)
AcetilcetonaAcetilcetona (quelante) ++ CClCCl4 4 (solvente)
Extração de Ni e Pd
DimetilglioximaDimetilglioxima (quelante) ++ HCClHCCl3 3 (solvente)
Vários outros quelantes::
CupferronCupferron, , difeniltiocarbazonadifeniltiocarbazona, , dietilditiocarbamatodietilditiocarbamato de sódiode sódio......
SólidoSólido--líquidolíquido para substâncias orgânicas no sólidopara substâncias orgânicas no sólido
SólidoSólido--líquido líquido parapara substâncias inorgânicas no sólido (mais efetiva)substâncias inorgânicas no sólido (mais efetiva)
�� Uma das fases é um Uma das fases é um sólidosólido, aonde se encontra o soluto, aonde se encontra o soluto
Uma ou mais substâncias vão passar para a fase líquidaUma ou mais substâncias vão passar para a fase líquida
Ex cotidianoEx cotidiano:: Preparação de bebidas como Preparação de bebidas como cháchá e e cafécafé
Sólido + Sólido + solventesolvente
Solvente destiladoSolvente destilado
contendo a(s) substâncias extraídascontendo a(s) substâncias extraídas
Extrator de Extrator de 
SoxhletSoxhlet::
Sistema CONTÍNUOSistema CONTÍNUO
Ex. indústriaEx. indústria: : análise inorgânica de análise inorgânica de solossolos e e fertilizantefertilizantes (elementos minerais e ânions)s (elementos minerais e ânions)
EXERC 2:EXERC 2:
O que é um extrator de Soxhlet? Explique como o 
mesmo funciona.
Separação por precipitação
�� FormaForma--se um SÓLIDO contendo o se um SÓLIDO contendo o analitoanalito na solução de amostrana solução de amostra
(sal iônico)
�� Agentes precipitantesAgentes precipitantes
�� Para íons metálicos: Para íons metálicos: OHOH--, , SS22-- e e COCO33
22--
�� O precipitado é retirado da solução por filtraçãoO precipitado é retirado da solução por filtração
Separação por precipitaçãoSeparação por precipitação
EX: REAÇÕES DE PRECIPITAÇÃO DE METAISEX: REAÇÕES DE PRECIPITAÇÃO DE METAIS
COM HIDRÓXIDO: : MMn+n+ + n + n OHOH-- Mn(OH)Mn(OH)nn (s)(s)
COM SULFETO: : MMn+n+ + + SS22-- MM22SSnn (s)(s)
COM CARBONATO: : MMn+n+ + + COCO33
22-- MM22(CO(CO33))2 (s)2 (s)
TODAS dependem do pHTODAS dependem do pH
Objetivo:Objetivo: formar precipitados formar precipitados seletivamenteseletivamente
PRECIPITAÇÃO CONTROLADA (OU FRACIONADA)PRECIPITAÇÃO CONTROLADA (OU FRACIONADA)
�� Controle da concentração da espécie precipitante, que éControle da concentração da espécie precipitante, que é
adicionada à solução de amostraadicionada à solução de amostra
É possível precipitar um íon específico em uma solução contendo outrosÉ possível precipitar um íon específico em uma solução contendo outros
íons que também precipitamíons que também precipitam
�� Equilíbrio de precipitação das espécies envolvidasEquilíbrio de precipitação das espécies envolvidas
Ex: É possível separar Ex: É possível separar Hg(I)Hg(I) de de PbPb(II)(II) precipitando o precipitando o Hg(I)Hg(I) com com II--::
Na precipitação fracionada
HgHg22II22 (s)(s) HgHg22
1+1+ + 2I+ 2I--, K, Kss
00= = 4,6 104,6 10--2929
PbIPbI22 (s)(s) PbPb
2+2+ + 2I+ 2I--, K, Kss
00= = 7,9 107,9 10--99
Por isso é possível (teoricamente) precipitar todos os íons Hg(I) semPor isso é possível (teoricamente) precipitar todos os íons Hg(I) sem
interferência do interferência do PbPb(II)(II)
Na prática Na prática uma pequena fração de uma pequena fração de PbPb(II) co(II) co--precipita com o Hgprecipita com o Hg22II22
Ks0 Hg2I2 << Ks0 PbI2
BaSO4 (s) Ba2+ (aq) + SO42– (aq) 
Dissolução ocorre até que a solução fique saturada
(depende da temperatura)
Entendo melhor... Entendo melhor... a precipitação é o inverso da solubilizaçãoa precipitação é o inverso da solubilização
k
H2O
Estabelecem-se equilíbrios do tipo:
CyAx (s) y Cx+ (aq) + x Ay- (aq)
kk
H2O
�������� Produto iônicoProduto iônico
Unidade – estequiometria do saldo sal: Ks0 BaSO4 = 1,0.10–10molmol22..LL--22
Estabelecem-se equilíbrios do tipo:
k = [Cx+ ] y [Ay-] x ou kS0 = [Cx+]y [Ay-]x
[CA(s)]
A relação entre SOLUBILIDADE eA relação entre SOLUBILIDADE e SATURAÇÃOSATURAÇÃO
SESE [Cx+]y [Ay-]x << Ks0 CA(s)���� solução não saturada
Ainda é possível dissolver mais sal OU
Adicionar mais AAyy-- para poder precipitar CCx+x+
SESE [Cx+]y [Ay-]x >> Ks0 CA(s)���� solução saturada
Não é mais possível dissolver o sal
Qualquer quantidade de sal que for adicionada ficará na
forma sólida OU
Adicionar mais AAyy-- até que não ocorra mais a formação de prec.
EXERC 3:EXERC 3:
Calcular a concentração de OH Calcular a concentração de OH -- necessária para precipitar necessária para precipitar MgMg(OH)(OH)22 (s)(s)
em uma solução contendo 0,01 mol Lem uma solução contendo 0,01 mol L--11 de de MgMg 2+2+, , 
sendo sendo 5,95,9..10 10 --1212mol mol 33 LL--33 o o KKss
00 do do MgMg (OH)(OH)22 (s)(s)..
Entendendo o produto de solubilidadeEntendendo o produto de solubilidade
Amostra Sólida
10 gotas de H2O
Aquecer
5 gotas de HCl 6 M
gotas de NH 4OH 6M sob
agitação até meio básico
Aquecer t=5 min
15 gotas de (NH 4)2CO3 1,5 M
agitar
Precipitação
incompleta
Ex: análise baseada na precipitação fracionada: 
identificação identificação de MgMg2+2+, CaCa2+2+, SrSr2+2+ e BaBa2+2+
15 gotas de (NH15 gotas de (NH44))22COCO33 1,5 M1,5 M
agitaragitar
Centrifugar
Líquido 
Sobrenadante Precipitado
Centrifugar
Lavar com Água Quente
Precipitado
Ppt branco forma de estrela
(MgNH4PO4.6H2O)
Magnésio positivo
2 gotas HCl 6 M
3 gotas NaH2PO4 0,3 M
NH4OH 6 M 
Testar se a precipitação foi 
completa gotas de (NH4 )2CO 3
incompleta
Desprezar o líquido
Sobrenadante
CaCa2+2+,, SrSr2+2+ ee BaBa2+2+
Precipitam como MCOPrecipitam como MCO33
testar se a precipitação foi completatestar se a precipitação foi completa
Referências
� Ohweiler, O. A., Química Analítica Quantitativa, Química Analítica Quantitativa, vol. 1, 2ª Ed, Livros Técnicos
e Científicos Editora: Rio de Janeiro,1980
� Jeffery, G. H. e col, Vogel – Análise Química Quantitativa, 5ª Ed, Livros 
Técnicos e Científicos Editora: Rio de Janeiro, 1992
� Atkins, P. W., PhysicalPhysical ChemistryChemistry, , 6th Ed, Oxford University Press:Oxford, 
1998
� Harries, D. C., Análise Química Quantitativa, Análise Química Quantitativa, 7ª Ed, 7ª Ed, Livros Técnicos
e Científicos Editora: Rio de Janeiro, 2008
MASMAS A TENDÊNCIA ATUAL: 
Técnicasinstrumentais para separação e análise (próximas aulas)