INTRODUÇÃO, QUIMICA ANALITICA QUALITATIVA, SOLUÇÕES E ESTEQUIOMETRIA

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INTRODUÇÃO, QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA, SOLUÇÕES 
E ESTEQUIOMETRIA 
NOME: 
CURSO: 
DATA: 
MONITORIA DE QUÍMICA 
ANALÍTICA 
Introdução 
A química analítica é uma ciência de medição que consiste em um conjunto de ideias e 
métodos poderosos que são úteis em todos os campos, empregada na indústria, ciência 
e medicina. 
A química é frequentemente denominada a ciência central; sua posição superior central 
enfatiza sua importância. A natureza interdisciplinar da análise química a torna uma 
ferramenta vital em laboratórios médicos, industriais, governamentais e acadêmicos em 
todo o mundo. 
• Análise qualitativa: estabelece a identidade química das espécies presentes em 
uma amostra. 
• Análise quantitativa: determina as quantidades relativas das espécies, ou 
analitos, em termos numéricos. As medidas analíticas quantitativas também 
desempenham um papel fundamental em muitas áreas de pesquisa na química, 
bioquímica, biologia, geologia, física e outras áreas da ciência. 
Geralmente, a química analítica não é um fim em si mesma, mas sim parte de um cenário 
maior, no qual podemos usar os resultados analíticos para ajudar na manutenção ou na 
melhora da saúde de um paciente, para controlar a quantidade de mercúrio em peixes, 
para regular a qualidade de um produto, para determinar a situação de uma síntese ou 
para saber se existe vida em Marte. A análise química é o elemento de medida em todos 
esses exemplos e em muitos outros casos. 
Métodos analíticos quantitativos 
Calculamos os resultados de uma análise quantitativa típica, a partir de duas medidas. 
Uma delas é a massa ou o volume de uma amostra que está sendo analisada. A outra é 
a medida de alguma grandeza que é proporcional quantidade do analito presente na 
amostra, como massa, volume, intensidade de luz ou carga elétrica. 
• Métodos gravimétricos: determinam a massa do analito ou de algum composto 
quimicamente a ele relacionado. 
• Método volumétrico: mede-se o volume da solução contendo reagente em 
quantidade suficiente para reagir com todo analito presente. 
• Métodos eletroanalíticos: envolvem a medida de alguma propriedade elétrica, 
como o potencial, corrente, resistência e quantidade de carga elétrica. 
• Métodos espectroscópicos: baseiam-se na medida da interação entre a 
radiação eletromagnética e os átomos ou as moléculas do analito, ou ainda a 
produção de radiação pelo analito. 
 
 
 
Analitos: são os componentes de uma amostra a ser determinados. 
 
 
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Uma análise quantitativa típica 
Uma análise quantitativa típica envolve uma sequência de etapas: 
Na etapa de determinação, medimos uma das propriedades relacionadas ao analito. Na 
etapa de cálculo, encontramos a quantidade relativa do analito presente nas amostras. 
Na etapa final, avaliamos a qualidade dos resultados e estimamos sua confiabilidade. 
• Seleção de método: A primeira etapa essencial, algumas vezes a escolha é difícil 
e requer experiência, assim como intuição. Geralmente, o método selecionado 
representa um compromisso entre a exatidão requerida e o tempo e recursos 
disponíveis para a análise. Uma segunda consideração relacionada com o fator 
econômico é o número de amostras que serão analisadas. Se existem muitas 
amostras, podemos nos dar o direito de gastar um tempo considerável em 
operações preliminares, se temos apenas uma única amostra, ou algumas poucas 
amostras, pode ser mais apropriado selecionar um procedimento que dispense ou 
minimize as etapas preliminares. Finalmente, a complexidade e o número de 
componentes presentes da amostra sempre influenciam, de certa forma, a escolha 
do método. 
• Obtenção da amostra: Para gerar informações representativas, uma análise 
precisa ser realizada com uma amostra que tem a mesma composição do material 
do qual ela foi tomada. Um material é heterogêneo se suas partes constituintes 
podem ser distinguidas visualmente ou com o auxílio de um microscópio (carvão, 
os tecidos animais e o solo). 
 
 
 
 
 Analisam-se amostras e determinam-se substâncias: 
Por exemplo, uma amostra de sangue é analisada para se determinar a concentração de 
várias substâncias tais como gases sanguíneos e glicose. Portanto, falamos em 
determinação de gases sanguíneos ou glicose e não em análise de gases sanguíneos 
ou glicose. 
• Preparação da amostra: Uma amostra de laboratório sólida é triturada para 
diminuir o tamanho das partículas, misturada para garantir homogeneidade. A 
absorção ou liberação de água pode ocorrer durante cada uma das etapas, 
dependendo da umidade do ambiente. Como qualquer perda ou ganho de água 
altera a composição química de sólidos. As amostras líquidas apresentam um 
conjunto de problemas ligeiramente diferentes, mas ainda assim relacionados, 
durante a etapa de preparação. Se essas amostras forem deixadas em frascos 
abertos, os solventes podem evaporar e alterar a concentração do analito. A 
maioria das análises é realizada com soluções da amostra preparadas em um 
solvente adequado. Idealmente, o solvente deve dissolver toda a amostra, 
incluindo o analito, de forma rápida e completa. As condições da dissolução devem 
ser suficientemente brandas de forma que perdas do analito não venham a 
ocorrer. 
Amostragem: é o processo de coletar uma pequena massa de um material cuja 
composição represente exatamente o todo do material que está sendo amostrado. 
Dosagem: é o processo de determinar quanto de uma dada amostra é o material 
indicado pela sua descrição. 
 
 
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• Eliminação de interferências: Uma vez que temos a amostra em solução e 
convertemos o analito a uma forma apropriada para a medida, a próxima etapa 
será eliminar substâncias presentes na amostra que possam interferir na medida. 
 
 
• Calibração: Todos os resultados analíticos dependem de uma medida final X de 
uma propriedade física ou química do analito. 
 
 
• Cálculo dos resultados: Esses cálculos são baseados nos dados experimentais 
crus (na forma em que foram originalmente obtidos) coletados na etapa de medida, 
nas características dos instrumentos de medida e na estequiometria das reações 
químicas. 
• Avaliação dos resultados: O analista deve prover alguma medida das incertezas 
associadas aos resultados quando se espera que os dados tenham algum 
significado. 
Sistemas controlados por realimentação 
A primeira etapa no processo de monitoração consiste em se determinar o estado real 
por meio da coleta de uma amostra de sangue do paciente e da medida do nível de 
glicose no sangue. Se o nível medido de glicose no sangue estiver acima de 95 mg/dL, o 
nível de insulina no paciente, que é a quantidade de controle, deve ser aumentado por 
injeção ou administração oral. Depois de algum tempo, para permitir que a insulina faça 
efeito, o nível de glicose é novamente medido para determinar se o estado desejado foi 
alcançado. Se o nível estiver abaixo do valor-limite crítico, o nível de insulina foi mantido, 
então não há a necessidade de se aplicar mais insulina. Após um tempo apropriado, o 
nível de glicose no sangue é novamente medido e o ciclo, repetido. 
Dessa forma, o nível de insulina no sangue do paciente, e, portanto, o nível de glicose, é 
mantido no, ou abaixo do, valor-limite crítico, mantendo o metabolismo do paciente sob 
controle. 
 
 
A maioria das análises químicas é realizada em réplicas de amostras cujas massas 
ou volumes tenham sido determinados cuidadosamente por medições feitas com uma 
balança analítica ou com um dispositivo volumétrico preciso. As réplicas melhoram a 
qualidade dos resultados e fornecem uma medida da confiabilidade. 
Réplicas de amostras: são as porções de um material, que possuem o mesmotamanho e que são tratadas por um procedimento analítico ao mesmo tempo e da 
mesma forma. 
Interferência ou interferente: é uma espécie que causa um erro na análise pelo 
aumento ou atenuação (diminuição) da quantidade que está sendo medida. 
Matriz ou matriz da amostra: são todos os outros componentes da amostra na qual 
o analito está contido. 
 
 
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Química analítica qualitativa 
Identificação de componentes utilizando reagentes. Os quais que ao dar resultado 
positivo para o analito que se quer identificar podem apresentar: 
• Saída de gases 
• Formação de precipitado (o analito condensa) 
• Mudanças de cor 
A química analítica qualitativa faz parte da química analítica inorgânica, pois identifica a 
presença de íons na amostra. 
Reagentes na análise qualitativa 
• Reagente auxiliar 
Não têm capacidade de identificação, fazem um tratamento prévio na amostra (ajuste de 
pH, etc). Sua utilização não é obrigatória. 
• Reagentes de identificação 
Identificam os íons na amostra. 
➢ Geral ou de grupo: identifica determinado grupo de íons. 
➢ Especiais: identifica um subgrupo dentro de um grupo. (Seletivos: vai separar 
os íons que tem características em comum. / Específicos: só vai separar um 
determinado íon.) 
Classificação das reações 
• Reações por via seca 
Os reagentes e analitos são sólidos, observa-se em temperatura elevada, passando pelo 
processo de fusão, avalia-se as propriedades físicas. 
➢ Teste de chama: o fogo é o reagente. Coloca-se a amostra na alça de platina, 
esta vai ao bico de Bunsen na região oxidante, onde ocorre a reação (mudança 
de cor). É um processo de oxirredução. 
 
 
 
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➢ Pérolas de Bórax ou sal de fósforo: identifica metais através de óxidos. (cor das 
pérolas). 
 
• Reações por via úmida 
Analitos e reagentes em solução. 
1º. Gotas de solução problema 
2º. Gotas do reagente 
Soluções 
 
 
 
 
Concentração das soluções 
Quanto de soluto tem na solução. Baseado no volume da solução. 
Quantidades baseadas em massa (g) e volume (L), ou em mols. 
• Solução saturada: muito soluto para pouco solvente. 
• Solução diluída: muito solvente para pouco soluto. 
 
 
 
 
 
 
Solução: mistura homogênea de soluto + solvente. 
Soluto: o que é dissolvido pelo solvente. 
Solvente: dissolve o soluto. 
Mols 
Quantidade de matéria. 
6,02x1023 ou 6x1023 
mol/L ou M (molar) ou mol L-1 
mol < 1 mols > ou = 1 
 
 
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Concentração comum (Cc) 
Soluto (g) em 1 L de Solução (L). 
𝐂𝐜 =
𝐦
𝐕
 
m= massa do soluto 
V= volume da SOLUÇÃO 
 
Concentração em quantidade de matéria (M) 
A concentração molar M de uma solução contendo a espécie química X é dada pelo 
número de mols da espécie que está contida em 1 L de solução (e não em 1 L do 
solvente). A unidade da concentração molar é a molaridade, M, que tem as dimensões 
mol L-1. 
𝐌 =
𝐧
𝐕
 
n= número de mols do soluto 
V= volume da solução 
𝐧 =
𝐦
𝐌
 
m=massa do soluto 
M= massa molar do soluto 
• Concentração analítica em quantidade de matéria 
Não ocorre transformação (ionização ou dissociação). 
Concentração original. 
 
 
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• Concentração de equilíbrio em quantidade de matéria 
Ocorre ionização ou dissociação. 
Difere do original. 
Concentração percentual (%) 
𝐂𝐦 =
𝐦
𝐦
 𝒙 𝟏𝟎𝟎 
𝐂𝐯 =
𝐕
𝐕
 𝒙 𝟏𝟎𝟎 
𝐂𝐦𝐯 =
𝐦(𝐠)
𝐕(𝐦𝐋)
 𝒙 𝟏𝟎𝟎 
 
Note que o denominador em cada uma das expressões se refere à solução, em vez do 
solvente. Observe também que as duas primeiras expressões não dependem das 
unidades empregadas (contanto, obviamente, que haja consistência entre o numerador 
e o denominador). 
Das três expressões, apenas o porcentual em massa tem a virtude de ser independente 
da temperatura. O porcentual em massa é frequentemente empregado para expressar a 
concentração de reagentes aquosos comerciais. 
• Se der a concentração em percentual 
500g ➔ 100% 
Xg ➔ 0,9% 
Partes por milhão e partes por bilhão (Cppm e Cppb) 
Quantidade de soluto muito pequena. 
𝐂𝐩𝐩𝐦 =
𝐦
𝐦
 𝒙 𝟏𝟎 
𝐂𝐩𝐩𝐛 =
𝐦
𝐦
 𝒙 𝟏𝟎 
m= massa do soluto 
m= massa da solução 
Diluição das soluções 
A composição de uma solução diluída é especificada, algumas vezes, em termos do 
volume de uma solução mais concentrada e do volume do solvente usado na sua diluição. 
O volume do primeiro é separado daquele do último por dois pontos. Assim, uma solução 
de HCl 1:4 contém quatro volumes de água para cada volume de ácido clorídrico 
concentrado. 
 
m=massa do soluto 
m=massa da solução 
V=volume do soluto 
V=volume da solução 
m=massa do soluto em 
gramas 
V=volume da solução em mL 
 
 
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𝐕′ 𝐱 𝐂′ = 𝐕" 𝐱 𝐂" 
V’= volume da solução concentrada 
C’= concentração da solução concentrada 
V” = volume da solução diluída 
C” = concentração da solução diluída 
 
Estequiometria 
Área da química que consegue prever a quantidade de produtos a partir de reagentes. 
Uma equação química balanceada fornece as razões de combinação, ou estequiometria 
– em unidades de mols – de reagentes e seus produtos. Assim, a equação: 
2NaI(aq) + Pb (NO3)2(aq) ➔ PbI2(s) + 2NaNO3(aq) 
Indica que 2 mols de iodeto de sódio aquoso se combinam com 1 mol de nitrato de 
chumbo aquoso para produzir 1 mol de iodeto de chumbo sólido e 2 mols de nitrato de 
sódio aquoso. 
• Coeficiente Estequiométrico: quantidade de moléculas. 
• Índice de atomicidade: quantidade de átomos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Questões 
1- Classifique em verdadeira ou falso as afirmativas a seguir, justifique as falsas: 
a) A química analítica qualitativa identifica a quantidade de determinado componente 
que uma amostra possui. ( ) 
b) A química analítica quantitativa analisa a presença de determinado componente 
em uma amostra. ( ) 
c) A precipitação é a formação de um sólido durante uma reação química. ( ) 
d) O teste de chamas é um método qualitativo por via úmida. ( ) 
e) Um reagente auxiliar identifica os íons na amostra. ( ) 
f) Nas reações de via úmida tanto a amostra como os reagentes se encontram em 
estado sólido e a reação é realizada a altas temperaturas. ( ) 
Justificativas: 
 
 
 
 
 
2- Defina: 
a) Analito: 
 
b) Matriz: 
 
c) Amostragem: 
 
d) Interferentes: 
 
3- Sobre os métodos quantitativos marque a alternativa correta: 
a) Métodos gravimétricos determinam a gravidade do analito ou de algum composto 
quimicamente a ele relacionado. 
b) No método volumétrico mede-se a massa da solução contendo reagente em 
quantidade suficiente para reagir com todo analito presente. 
c) Métodos eletroanalíticos envolvem a medida de alguma propriedade radioativa. 
d) Métodos espectroscópicos baseiam-se na medida da radiação eletromagnética 
absorvida ou emitida pelo analito. 
e) Métodos gravimétricos determinam o volume do analito e a massa da solução. 
 
 
 
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4- Calcule a concentração comum, em g/L, de uma solução de nitrato de potássio, 
sabendo que têm 80g do sal em 400 cm3 de solução. (1 cm3 = 1 mL) 
 
 
5- Calcule a concentração molar de uma solução de Iodeto de sódio (NaI) que tem 50g 
do sal em 500 mL de solução? (Massas atômicas: Na=23; I= 127) 
 
 
6-Uma solução contem 8L de Na e 42.000 mL de H2O. Qual a concentração em 
porcentagem? 
 
 
7- Quantos gramas de H2O são necessáriospara preparar uma solução a 40% (m/m), 
usando 80g de soluto? 
 
 
8- Tenho uma solução concentrada de 250 mL de NaCl de concentração igual a 60 g/L e 
quero produzir uma solução diluída com concentração de 15 g/L, qual será o volume final 
da nova solução? 
 
 
9- Uma solução que apresenta concentração 25 g /L apresenta X gramas de soluto, por 
litro da solução. Portanto, em 0,75 litros dessa solução devem existir Z gramas de soluto. 
Quais os valores de X e Z. 
 
 
10- Descreva a preparação a seguir: 
a) 100 mL de AgNO3 de concentração 0,8 molL-1: