Aula 1 3 - Introdução à Química Analítica-Estudo de Caso

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FUNDAMENTOS DE ANÁLISE INSTRUMENTAL
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Química Analítica
	A química analítica é uma ciência metrológica que busca desenvolver, otimizar e aplicar ferramentas analíticas para obter informações a respeito da composição química, bioquímica e da estrutura da matéria, visando a resolução de problemas científicos, técnicos, econômicos e sociais. 
Conhecimento prévio!
PRÉ-REQUISITOS
O aluno deve ter conhecimento prévio sobre conceitos de química geral, tais como estrutura atômica, fórmulas moleculares e estruturais, ligação química, polaridade e forças intermoleculares, funções orgânicas.
Cálculos básicos
Excel Básico
QUÍMICA ANALÍTICA
Análise
Quantitativa
Análise
Estrutural
Análise
Qualitativa
INTRODUÇÃO À QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA –
 ESTUDO DE CASO
SITUAÇÃO-PROBLEMA
O incidente começou quando um guarda florestal encontrou um cervo de cauda branca morto, próximo a um lago na região oeste de Kentucky. O guarda florestal solicitou a ajuda de um químico do laboratório estadual de diagnóstico veterinário para encontrar a causa da morte, visando tentar prevenir futuras mortes de cervos.
Poucos dias após o início das investigações, o guarda encontrou mais dois cervos mortos no mesmo local.
INVESTIGAÇÃO
Os investigadores notaram que a grama nos arredores dos postes da linha de transmissão de energia estava seca e descolorida.
Um ingrediente comumente encontrado em herbicidas é o arsênio em alguma de suas várias formas, incluindo trióxido de arsênio, arsenito de sódio, metanoarsenato monossódico e metanoarsenato dissódico. 
O QUE OCORREU
Sal dissódico do ácido metanoarsênico, CH3AsO(OH)2 - reatividade ante a grupos (S–H)
Cisteína das enzimas de plantas reage com compostos de arsênio - a função da enzima é inibida e a planta finalmente morre. 
Infelizmente, efeitos químicos similares acontecem também em animais.
COMO FOI ANALISADO
Estratégia para a determinação de arsênio em amostras biológicas pode ser encontrada nos métodos publicados pela Associação dos Químicos Analíticos Oficiais (Association of Official Analytical Chemists – AOAC);
Este método envolve a destilação do arsênio como arsina, que é então determinada por medidas colorimétricas.
 PROCESSAMENTO DA AMOSTRA
Os cervos foram dissecados e seus rins, removidos para análise - Cada rim foi cortado em pedaços, triturado e homogeneizado em um liquidificador de alta velocidade. 
Três amostras de 10 g do tecido homogeneizado de cada cervo foram colocadas em cadinhos de porcelana.
Para se obter uma solução aquosa do analito para a análise, foi necessário calcinar ao ar a amostra até convertê-la a cinzas - pentóxido de arsênio.
O sólido seco presente em cada cadinho foi então dissolvido em HCl diluído, que converteu o As2O5 a H3AsO4 solúvel.
INTERFERÊNCIAS
O arsênio pode ser separado de outras substâncias que podem interferir na análise pela sua conversão à arsina, AsH3, um gás incolor tóxico que é evolvido quando a solução de H3AsO3 é tratada com zinco. 
H3AsO3 + 3Zn + 6HCl AsH3(g) + 3ZnCl2 + 3H2O
Solução Colorida
MEDIDA QUANTITATIVA DO ANALITO
Cor? Espectrofotometria!
Um instrumento chamado espectrofotômetro mede a intensidade da cor vermelha desenvolvida.
Fornece um valor denominado absorbância, que é diretamente proporcional à concentração da espécie responsável pela cor.
As absorbâncias de soluções-padrões, contendo concentrações conhecidas de arsênio, são lançadas em um gráfico para produzir a curva de calibração.
O valor da absorbância medido na amostra é lançado na curva de calibração para determinar o teor de arsênio contido na amostra. O resultado da análise é então utilizado para determinar ações apropriadas (como a diminuição no uso de herbicidas à base de arsênio) de forma que garanta que os cervos não sejam envenenados por quantidades excessivas de arsênio no meio ambiente, que neste exemplo é o sistema controlado.
SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH CAP. 1 A Natureza da Química Analítica 11
Mistura de reação
contendo arsênio
Gás arsina
Solução
absorvente
Cubeta
Figura 1D-1 Um aparato de fácil construção para a geração de
arsina, AsH3.
com zinco. As soluções resultantes das amostras
de cervos e grama foram combinadas com Sn2+ e
uma pequena quantidade de íon iodeto foi adi-
cionada para catalisar a redução do H3AsO4 para
H3AsO3 de acordo com a seguinte reação:
H3AsO4!SnCl2!2HCl SH3AsO3!SnCl4!H2O
Ao longo deste texto, vamos apresentar modelos de
moléculas que são importantes na química analítica. 
Aqui mostramos a arsina, AsH3. A arsina é um gás incolor,
extremamente tóxico, com um odor muito forte de alho. 
Os métodos analíticos envolvendo a geração de arsina
devem ser conduzidos com atenção e ventilação adequada.
O H3AsO3 foi então convertido a AsH3 pela
adição do metal zinco como segue:
H3AsO3!3Zn!6HClSAsH3(g)!3ZnCl2!3H2O
Toda a reação foi realizada em frascos equi-
pados com rolhas e tubos de recolhimento para
que a arsina pudesse ser coletada na solução de
absorção, como mostrado na Figura 1D-1. O ar-
ranjo garantiu que as interferências permane-
cessem no frasco de reação e que apenas a arsina
fosse coletada pelo absorvente em frascos trans-
parentes especiais denominados cubetas.
Modelo molecular para o dietilditiocarbamato. Esse
composto é um reagente analítico utilizado na determinação
de arsênio, como ilustrado neste destaque.
A arsina borbulhada na solução contida na
cubeta reagiu com o dietilditiocarbamato de prata
para formar um complexo colorido de acordo
com a seguinte equação:
(continua)
SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH CAP. 1 A Natureza da Química Analítica 13
0 5
0,8
0,6
0,4
0,2
0
10
Concentração, ppm
Padrões Amostras
0 ppm
(branco)
5 ppm 10 ppm 15 ppm 20 ppm 25 ppm cervo 1 cervo 2
A
bs
or
bâ
nc
ia
15 20 25
Figura 1D-2 Construção e uso de uma curva de calibração para determinar a
concentração de arsênio. As absorbâncias das soluções das cubetas são medidas
empregando-se um espectrofotômetro. Os valores de absorbância são então lançados 
em um gráfico contra as concentrações das soluções contidas nas cubetas, como ilustrado
no gráfico. Finalmente, as concentrações das soluções desconhecidas são lidas a partir do
gráfico, como mostrado pelas setas.
ambiente. Muitos dos métodos e instrumentos da
química analítica são empregados rotineiramente
para gerar informações vitais em estudos ambien-
tais e toxicológicos desse tipo. O fluxograma da
Figura 1-3 pode ser aplicado neste estudo de caso.
O estado desejável é a concentração de arsênio
abaixo do nível tóxico. A análise química é usada
para determinar o estado real ou a concentração
de arsênio no meio ambiente, e esse valor é com-
parado com a concentração desejável. A diferença
é então utilizada para determinar ações apropria-
das (como a diminuição no uso de herbicidas à
base de arsênio) de forma que garanta que os cer-
vos não sejam envenenados por quantidades
excessivas de arsênio no meio ambiente, que
neste exemplo é o sistema controlado.