Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA CÂMPUS SÃO MIGUEL DO OESTE CURSO DE TECNOLOGIA EM ALIMENTOS PRÁTICAS QUALITATIVAS E QUANTITATIVAS DE QUÍMICA ANÁLITICA SANTOS, J. SANTOS, J.X. SANTOS, K. SOMERA, T. 10 DE OUTUBRO DE 2019. 1 Introdução A Química Analítica é subdividida em dois tipos: Química analítica qualitativa, sendo que está se relaciona com métodos e procedimentos para determinar quais composto estão presentes em cada amostra e identificar os elementos, íons e moléculas da amostra de interesse. Dentre as práticas qualitativas estão a identificação do manganês e a identificação dos grupos de cátions. Já a Química analítica quantitativa se preocupa em determinar a quantidade dos componentes desejados dentro de uma amostra. Pode-se citar neste caso o teste de umidade em frutas, estequiometria do sulfato de cobre e a gravimetria do zinco. Este relatório tem por objetivo identificar o manganês como cátion nas soluções testadas, reconhecer as soluções desconhecidas dos frascos de A até o E, e seus respectivos cátions, detectar a quantidade de umidade presente na casca de maçã, determinar o grau de hidratação do sulfato de cobre hidratado e estipular a pureza do zinco. 2 Materiais e métodos 2.1 Qualitativa 1 - Identificação do manganês Para a identificação do Manganês foram usados 5 tubos de ensaio de 5 mL, 5 pipetas graduadas, suporte para tubos de ensaio, 1 pipetador de segurança. Os reagentes foram solução 0,1 mol/L cloreto de manganês II, solução 0,1 mol/L de fosfato de potássio, solução 0,1 mol/L carbonato de sódio, solução 0,1 mol/L tiocianato de amônio, solução 0,5 mol/L hidróxido de sódio e solução 0,1 mol/L perssulfato de amônio. O método para identificar o manganês está representado no fluxograma 1. 2.2 Qualitativa 2 - Identificação dos grupos de cátions Para efetuar a identificação dos grupos de cátions necessitou dos seguintes materiais: 5 tubos de ensaio de 10 mL, 9 pipetas graduadas, 1 suporte para tubo de ensaio, 1 pipetador de segurança. Os reagentes necessários para o experimento foram solução de nitrato de chumbo (II) 0,1 mol/L, solução de nitrato de cobre (II) 0,1 mol/L, solução de nitrato de níquel (II) 0,1 mol/L, solução de nitrato de cálcio 0,1 mol/L, solução de ácido clorídrico 0,2 M, solução de carbono de amônio 0,2 M, solução de ácido sulfídrico (H+) 0,05 M, solução de hidróxido de sódio 0,5 Me equipamento utilizado foi a capela de exaustão de gases. As soluções de nitrato de chumbo, nitrato de cobre, nitrato de níquel, nitrato de cálcio e nitrato de potássio estavam como soluções desconhecidas somente identificadas com letras A, B, C, D e E não respectivamente nesta ordem. O procedimento para o preparo do experimento está demonstrado no fluxograma 2. Fluxograma 2 Fluxograma 1 Identificação do manganês Fluxograma 2 Identificação dos grupos de cátions 2.3 Teste de umidade em frutas Para realizar o teste de umidade em frutas foi utilizado os seguintes materiais: casca de uma maçã, 3 placas de Petri, faca de cozinha, espátula, pinça tenaz, almofariz, luvas. Ainda, os equipamentos utilizados foram a balança analítica, a estufa de secagem e o dessecador. O método usado para efetuar o teste de umidade em frutas está indicado no fluxograma 3. Fluxograma 3 Teste de umidade em frutas 2.4 Estequiometria do sulfato de cobre Para realizar o experimento de estequiometria do sulfato de cobre, necessitou os seguintes materiais: cadinho de porcelana, espátula de pesagem, luvas para forno, o reagente utilizado foi sulfato de cobre hidratado, e os equipamentos utilizados foi a balança analítica, forno mufla e descascador. O método para realizar para realizar a estequiometria do sulfato de cobre esta apresentado no fluxograma 4 Fluxograma 4 Estequiometria do sulfato de cobre 2.5 Gravimetria do zinco Os materiais utilizados para fazer esse experimento de Gravimetria do Zinco foram 2 copos de béquer de 250mL, proveta volumétrica de 10mL, pipeta volumétrica de 10mL, pipeta graduada de 10mL, pipetador de segurança, barra magnética, bastão de vidro, suporte universal, argola para funil, funil de vidro, papel de filtro quantitativo, cadinho de porcelana, pinças tenaz e luvas para forno. Os reagentes utilizados foram solução de nitrato de zinco, solução de hidróxido de sódio e pisseta de água destilada, equipamentos manuseados foram agitador magnético, balança semi analítica, bico de Bunsen, dessecador e forno mufla. O método para realizar a gravimetria de zinco demonstra-se no fluxograma 5: 3 Resultados e discussões 3.1 Qualitativa 1- identificação do manganês Com os tubos de ensaio dispostos sobre a bancada, colocou-se 1 mL da solução de cloreto de manganês nos tubos que foram enumerados de 1 a 5. No tubo 1 foi adicionado 2 mL da solução de fosfato de potássio não havendo alterações. No tubo 2 foi inserido 2 mL de solução de carbonato de cálcio onde apresentou cor branca, coagulada que depois de alguns minutos parada se concentrou no fundo do tubo. Ao adicionar 2 mL da solução de tiocianato de amônio ao tubo 3 e a solução de perssulfato de amônio ao tubo 4, em nenhuma das soluções houve alteração. Já no tubo 5 foi adicionado solução de hidróxido de sódio que ocorreu a separação da mistura em três fases e ficou com cor amarela formando partículas sólidas suspensas no líquido. No tubo 2 em que foi adicionado carbonato de sódio ao cloreto de manganês e houve a precipitação formou carbonato de manganês: Fluxograma 5 Gravimetria do zinco NH4+H2O→NH3.H2O+H HCO3 ↔CO3+H Mn+CO3→MnCO3 Tubo 5 precipitou formando hidróxido de manganês pela mistura de hidróxido de sódio e cloreto de manganês II; Mn2+2OH→Mn(OH)2 O precipitante é insolúvel em excesso de reagente. Ele se oxida rapidamente em contato com o ar, tornando-se marrom e formando o dióxido de manganês hidratado, MnO(OH)2: Mn(OH)2+H2O2→MnO(OH)2+H2O. Nos demais tubos não houve precipitação. 3.2 Qualitativa 2 – Identificação dos grupos de cátions Para realizar o experimento foi disponibilizado cinco soluções, cada uma estava identificada com uma letra (A, B, C, D, E). Para o preparo do experimento, inicialmente foi feito a identificação dos cinco tubos de ensaios com as letras A, B, C, D e E, em cada tubo de ensaio foi adicionado 1 mL das soluções (A, B, C, D, E) respectivamente em seus tubos, após esse processo foi necessário o uso da capela de exaustão de gases para o preparo do restante do experimento. Foi adicionado 1 mL de ácido clorídrico em cada um dos tubos de ensaios, inicialmente nenhum dos tubos apresentou precipitação, posteriormente foi adicionado 1 mL de carbonato de amônio em cada tubo de ensaio, o tubo A formou uma precipitação esbranquiçada e o B houve uma formação gelatinosa de cor azul, os dois tubos foram separados. Nos tubos C, D, E foi adicionado 1 mL de ácido sulfídrico e não houve modificação na solução em nenhum dos tubos, a última solução adicionada foi hidróxido de sódio, foi adicionado 1 mL em cada tubo, o tubo de ensaio C apresentou precipitação de cor esverdeada nos tubos D e E não houve modificações. Foram anotados os resultados e notou-se que após alguns minutos de repouso o tubo de ensaio D apresentou precipitação turva. Com os resultados obtidos identificou-se as soluções desconhecidas, o tubo de ensaio A era nitrato de cálcio, o B nitrato de cobre, C nitrato de níquel, D nitrato de chumbo, e o E nitrato de potássio, cada uma das soluções pertencem a um grupo de cátions. Com isso foi possível reconhecer seus reagentes e efetuar o balanceamento da reação, que está disponívelna tabela 1. Tabela 1 Identificação dos V grupos de cátions Os grupos de cátions como visto no experimento são classificados em cinco grupos, para a divisão de cada grupo usa-se como base sua peculiaridade a determinados reagentes. Os reagentes que geralmente são utilizados para a classificação dos cátions são o ácido clorídrico que reage com os cátions do grupo I, no caso do experimento realizado demorou para a precipitação acontecer pelo fato da solução estar muito diluída, para que ocorra uma reação mais rápida é utilizado uma concentração maior da solução. O carbonato de amônio que reage com os cátions do grupo IV como o ocorrido no experimento. Porem alguns cátions do grupo II são insolúveis ao carbonato de amônio, como por exemplo o cobre, ele é insolúvel por esse fato no experimento formou precipitação. Mas o reagente comum utilizado para reação do grupo II é o ácido sulfídrico, no caso do experimento não houve nenhuma reação com esse reagente pelo fato do cátion do grupo II ter precipitado antes com outro reagente. Já o hidróxido de sódio reage com os cátions do grupo III mas necessita de soluções de base ácida e amônio para dar condições favoráveis para ocorrer a precipitação desejada. O grupo IV não reage com nenhum dos reagentes dos outros grupos, por esse motivo não ocorreu nada com o nitrato de potássio. 3.3 Teste de umidade de frutas Para realizar o teste de umidade em frutas, primeiramente, foi pesado 3 placas de Petri vazias e secas na balança analítica, em seguida foi descascado a maçã para obter a fração desejada para a execução do teste de umidade. Com o auxílio do almofariz e pistilo foi macerado a casca da maçã, posteriormente, foi pesado aproximadamente 5 g de casca em cada placa de Petri na balança analítica, espalhando na placa de forma a obter maior superfície de secagem, após estes procedimentos, as placas foram colocadas na estufa a 105o por 60 minutos. Logo Solução Grupo Cátions Reagente Balanceamento Nitrato de chumbo (D) I Pb2+ HCl Pb(NO3)2 + 2HCl → PbCl2 + 2HNO3 Nitrato de cobre (B) II Cu2+ (NH4)2CO3 Cu(NO3)2 + (NH4)2CO3 → CuCO3 + 2NH4NO3 Nitrato de níquel (C) III Ni+2 NaOH Ni(NO3)2 +2NaOH → Ni(OH)2 + 2NaNO3 Nitrato de cálcio (A) IV Ca2+ (NH4)2CO3 Ca(NO3)2 + (NH4)2CO3 → CaCO3 + 2NH4NO3 Nitrato de potássio(E) V K+ Sem reagente após a secagem em estufa, as amostras foram transferidas para o dessecador para esfriá-las e posteriormente realizar a pesagem. Já que, segundo Celestino (2010) as amostras que foram retiradas da estufa devem ir para o dessecador antes da pesagem até atingirem uma temperatura próxima a do ambiente, pois erros na determinação das massas ocorrem devido as correntes de convecção geradas a partir do contato da amostra quente com o ar do interior da balança. Os dados obtidos nesta etapa estão dispostos na tabela 2. Tabela 2 Teste de umidade na casca da maça Placa de Petri Tara da placa de Petri Massa após secagem na estufa Massa da casca pesada Resíduo seco Resíduo de água Teor de umidade 1 33,759 g 34,7685 g 5,0456 g 1,0095 g 4,0361 g 79,8736 %U 2 34,486 g 35,5099 g 5,0325 g 1.0239 g 4,0086 g 79,6542 %U 3 33,471 g 34,4251 g 5,0270 g 0,9541 g 4,0729 g 81,0204 %U Média = 4.0392 g Media= 80,22 % U Neste experimento o objetivo foi calcular a umidade das frutas, neste caso, da casca da maçã. O valor do teor de umidade na casca de maçã obtido foi de 80,22%. O resultado obtido foi realizado por meio da média das 3 amostras de casca de maçã. Pelo respectivo cálculo: Massa inicial da amostra .........100 % Massa final de água ..................X Observa-se que o teor de umidade da casca de maçã apresenta um valor relativamente alto, uma vez que as frutas apresentam elevada quantidade de água em sua composição, por isso são alimentos que se deterioram com facilidade. De acordo com Telöken (2016) a maçã apresenta cerca de 81,14 % de umidade em sua composição. Ainda, analisou-se várias literaturas, nas quais apresentavam valores muito parecidos. Por ser a parte externa e ser mais rígida, a casca pode apresenta um teor de umidade um pouco menor se comparado com teor de umidade da maçã inteira. O correto a se fazer neste experimento seria repetir os ciclos de aquecimento até a obtenção de peso constante, porém devido à falta de tempo as amostras só foram para a estufa uma vez o que não gera um resultado muito confiável, certamente se o processo tivesse sido efetuado com todas as suas etapas, o resultado seria mais preciso e o teor de umidade da casca seria menor ainda. 3.4 Estequiometria do sulfato de cobre Inicialmente foram pesados os cadinhos reconhecidos como 9 e 46 com tara de 36,350 e 37,815 respectivamente. Em seguida foi adicionado aproximadamente 250 mg de sulfato de cobre nos cadinhos e colocados em três etapas na mufla a primeira foi ás 20:07 á 150 °C por 20 minutos. Após 20 minutos foram retirados, resfriados no dessecador e pesados anotando-se os valores. O processo se repetiu nas temperaturas de 320 °C e 900°C. O resultado de cada pesagem está demonstrado na tabela 3. Tabela 3 Resultado etapas da mufla Cadinhos 150 °C 320 °C 900 °C 9 36,522 g 36,499 g 36,425 g 46 37,992 g 37,966 g 37,880 g Para determinar a massa do sulfato de cobre, foi usado o peso final dos cadinhos com o sulfato de cobre após todo o procedimento na mufla e subtraído pela tara dos cadinhos 9 e 46 a umidade é o restante que não compõe a massa seca (250 mg – 75 mg) e a pureza é a porcentagem de massa seca, conforme a tabela 4. Tabela 4 Estequiometria so sulfato de cobre: Resultados Cadinhos Tara dos cadinhos Massa do sulfato de cobre pesada Massa seca obtida após a dessecação Umidade do reagente Pureza sulfato de cobre 9 36,350 g 250 mg 75 mg 175 mg 30 % 46 37,992 g 250 mg 65 mg 185 mg 26% Portanto, o sulfato de cobre do cadinho 9 teve 75 mg de massa, com 175 mg de umidade e 30% de pureza. Já o cadinho 46 ficou com 65 mg de massa, 185 mg de umidade e 26% de pureza. O cadinho com mais massa seca, obteve menos umidade e maior grau de pureza 3.5 Gravimetria do zinco Para efetuar a gravimetria de zinco, iniciou-se a transferência de 100 mL de água destilada com a ajuda de uma proveta para o copo de becker, em seguida adicionou 10 mL de solução de nitrato de zinco “Zn(NO₃)₂” com a pipeta volumétrica, em sequência adicionou 6 mL de hidróxido de sódio “NaOH” com pipeta graduada, formando a solução Hidróxido de zinco, como mostra no balanceamento. Zn(NO3)2 + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2NaNO3 Utilizou-se um bastão de vidro para misturar as soluções. Em sequência adicionou a barra magnética, e transferiu o becker para o agitador magnético por 10 minutos numa velocidade média. Com a agitação, criou uma coloração esbranquiçada e homogênea. Conforme descrito por Baccan “quanto à técnica de precipitação utilizada em laboratório, de modo geral ela é processada em béquer com adição lenta do reagente (por meio de uma pipeta) e sob, ou a partir de uma solução homogênea. ” (BACCAN; ANDRADE; GODINHO, BARONE, 2001, p.182). A solução foi transferida para o funil de filtração com o papel filtro quantitativo. Ocorrendo um erro na dobragem do papel, devendo ser feita a troca do papel por outro. Repete-se este procedimento algumas vezes, até transferir todo o precipitado para o funil, e fazer a lavagem do becker com água destilada.(BACCAN; ANDRADE; GODINHO, BARONE 2001). Criando um depósito de cristais ao redor do papel. Ao finalizar a filtração pesar um cadinho de porcelana vazio numa balança semi analítica, com o resultado de 36,241 g. Em seguida transferir o papel filtro para o cadinho, efetuando uma leve dobragem no papel com o auxílio do bastão de vidro. Com a ajuda da pinça tenaz calcinar o papel sobre a chama do bico de Bunsen a 600-800°C, até a ebulição da água. Após transferir o cadinho ao aquecimento em forno mufla a 750°C por 60 minutos. Esse procedimento é usado para eliminação de resíduos de lavagem, que deve-se tomar muito cuidado no decorrer do processo de incineração, pois com a queima do carvão ocorre a redução do precipitado. (BACCAN; ANDRADE; GODINHO, BARONE 2001). Logo após transferir o cadinho para o dessecador, para resfriar e efetuar a pesagem numa balança semi analítica, anotando-se a massa final de 36,468 g. Esse experimento tem o objetivo de determinar o teor do zinco, provocando-se a redução dos íons Zn+2 através da precipitação do hidróxido de zinco, havendo um procedimento analítico para diluir o zinco e no segundo o seu derivado, o hidróxido de sódio. O cálculo utilizado para descobrir a massa foi cadinho vario - cadinho sujo (36,241g – 36,468g) com o resultado da massa de 0,227g de Zn(OH)2, por meio de aspecto satisfatório de cristais médios que não passaram pelo filtro. 4 Considerações finais Pelas observações dos resultados analisados em aula pratica no laboratório, foi possível analisar a diferença entre os métodos qualitativos e quantitativos. Nos procedimentos de métodos analíticos qualitativos foi possível perceber a peculiaridade de cada reagente utilizado, identificou-se os constituintes de cada amostra, e a qual grupo de cátions cada reagente pertence. Levando em conta os resultados das reações que ocorreram percebeu-se a importância se seguir corretamente cada procedimento para que dessa forma não haja contaminação de reagentes, acidentes e para que os resultados sejam satisfatórios. Para os procedimentos de método analítico quantitativo utilizou-se técnica de gravimetria, que permite verificar a quantidade da massa de uma amostra desejada. Com essa técnica foi possível perceber como os constituintes de um mesmo alimento apresentam umidade diferentes. Verificou-se as moléculas de água que estavam presentes no sulfato de cobre, e a quantidade de massa de zinco na solução feita e com isso foi possível analisar a pureza das duas substancias. Os dois métodos apresentam pontos negativos e positivos, o método qualitativo tem como ponto positivo ser de rápida realização e que os resultados são obtidos no mesmo instante da realização, e como ponto negativo que ocorre erro relativos a adição de reagentes, que se forem colocados em ordem reversa podem causar erros nos resultados. Já o método quantitativo apresenta como ponto positivo resultados mais precisos e pode ser empregado em várias áreas, e como ponto negativo a demora da realização do processo, que pode levar mais de horas para que seja obtido resultados exatos. Portanto conclui-se que os objetivos das práticas foram alcançados, observando o quanto necessário é seguir a ordem de cada procedimento pois afetam diretamente nos resultados. 5 Referências BACCAN, N.; ANDRADE, J.C. de. Química analítica qualitativa elementar. 3. ed São Paulo: Blucher, 2011. CELESTINO, S, M, C. Princípio De Secagem De Alimentos. EMBRAPA CERADOS, Planaltina, v.1, p. 16, jan. 2010. Disponível em: <https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/77765/1/doc-276.pdf>.Acessado em 7 Out. 2019. FADIGAS, J. Química analítica qualitativa. Bahia. Disponível em : <file:///C:/Users/Microsoft/Documents/apostila_de_quimica_analitica_qualitativa_i.pdf>. Acessado em: 6 de Out. 2019. TELÖKEN, F, T. Análise Da Viabilidade Tecnológica Da Desidratação De Maçã Em Aparelho De Micro-Ondas Doméstico. Curso de Engenharia Agrícola. p. 60, Santa Cruz do Sul. UNISC. 2016. Disponível em: <https://repositorio.unisc.br/jspui/bitstream/11624/1538/1/Fabiane%20Ta%C3%ADs%20Tel%C 3%B6ken.pdf>. Acessado em: 07 out. 2019.
Compartilhar