aula 1_Análise Instrumental

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Aula 1 – Professora Silvia Lane Freitas Foly
O que esperar?
Conhecimento prévio?
Habilidade?
Aplicabilidade?
 Importância?
O que esperar ao final da disciplina?
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
Química Analítica
Análise
Quantitativa
Análise
Estrutural
Análise
Qualitativa
Análise Qualitativa
Tem como objetivo a identificação do analito na amostra:
 íons
 moléculas
 espécies atômicas
 grupos funcionais 
 Origina uma resposta binária: sim/não.
 A incerteza é dependente do método ou da técnica adotada.
 Exemplos: identificação de hidrocarbonetos aromáticos na atmosfera,
pesticidas em alimentos, drogas no sangue, íons metálicos em uma
amostra, etc.
Análise Quantitativa
Tem como objetivo determinar a quantidade de um analito em uma porção do 
material (amostra):
 íons
 moléculas
 espécies atômicas
 grupos funcionais
 Origina uma resposta numérica.
 A incerteza dessa resposta está implicitamente relacionada às
incertezas de todas as etapas adotadas durante o procedimento
experimental
Análise estrutural
Tem como objetivo principal estabelecer a estrutura de uma 
espécie química ou bioquímica.
 A informação pode-se referir a uma substância pura (ex.
proteína) ou no conjunto (ex. distribuição espacial dos
componentes em uma amostra).
Análise
qualitativa
Análise
quantitativa
Análise
estrutural
Métodos
Analíticos Clássicos
Métodos
Analíticos Instrumentais
Métodos Analíticos Clássicos
Os métodos clássicos apresentam três características 
importantes relacionadas à obtenção das informações 
qualitativas e quantitativas:
 uso dos sentidos (mudança de cor e cheiro)
 uso de balança (gravimetria) e bureta (volumetria)
 emprego de reações químicas como operações 
prévias fundamentais do procedimento analítico
O que é a informação analítica desejada?
 Determinação de baixas concentrações de elementos e 
espécies em materiais de interesse: alimento, ambiental, 
industrial...
Métodos Analíticos Instrumentais
Os métodos instrumentais apresentam como característica principal a obtenção 
das informações por meio de instrumentos, diferentes aos utilizados nas análises 
clássicas:
 Técnicas Ópticas: Espectrofotometria molecular (absorção
e emissão), Espectrometria atômica (absorção e emissão)
 Técnicas Eletroanalíticas: Condutometria, Potenciometria, 
Polarografia, Coulometria, Voltametria
 Técnicas Magnéticas: Espectrometria de massas, Ressonância
magnética nuclear
 Técnicas Térmicas: Análise térmica diferencial, Termogravimetria
 Técnicas Radioquímicas: Análise por ativação neutrônica
Aplicabilidade
 Indústria, na medicina e em todas as outras ciências.
 As concentrações de oxigênio e de dióxido de - usadas para diagnosticar e 
tratar doenças. 
 As quantidades de hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e monóxido de 
carbono presentes nos gases de descarga veiculares - para se avaliar a 
eficiência dos dispositivos de controle da poluição do ar. 
 As medidas quantitativas de cálcio iônico no soro sangüíneo ajudam no 
diagnóstico de doenças da tireóide em seres humanos. 
 A determinação quantitativa de nitrogênio em alimentos indica o seu
valor protéico e, desta forma, o seu valor nutricional.
Introdução à Análise Instrumental
 QUÍMICA ANALÍTICA
 Métodos Qualitativos 
 Métodos Quantitativos
 “A Química Analítica é a arte de reconhecer diferentes substâncias e 
determinar seus constituintes” Ostwald, 1894
Instrodução à Análise Instrumental
 Separação e identificação de componentes através de técnicas 
simples
 Precipitação
 Extração
 Destilação
 Exemplos: VOLUMETRIA E GRAVIMETRIA
Métodos Analíticos Quantitativos
 Duas medidas!
 Intensidade de luz ou
carga elétrica.
Analito:
Os analitos são os
componentes de 
uma amostra a ser
determinados.
Métodos Instrumentais e as propriedades 
físicas medidas
Métodos
métodos gravimétricos
método volumétrico
métodos eletroanalíticos
métodos espectroscópicos
Métodos eletroanalíticos
Envolvem a medida de alguma propriedade elétrica, 
como o potencial, corrente, resistência e quantidade
de carga elétrica. 
Exemplos:
Potenciometria
Condutimetria
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.
 Exemplos:
 Espectrofotometria no visível (colorimetria)
 Espectrofotometria no Infravermelho
 Espectrofotometria no Ultravioleta
 Espectrofotometria de Absorção Atômica
Métodos clássicos x Métodos instrumentais
 Apesar das vantagens oferecidas pelos métodos instrumentais, a sua 
generalizada adoção não tornou obsoletos os métodos puramente 
químicos ou clássicos por que: 
 a) A aparelhagem necessária para os procedimentos clássicos é barata e 
encontra-se com facilidade em todos os laboratórios; muitos 
instrumentos, no entanto, são caros e a sua adoção só se justifica quando 
são muitas as amostras a analisar, ou quando se trata da determinação de 
substâncias em quantidades diminutas (análise de traços – ppm/ppb e 
menores que 0,01%).
 b) Nos métodos instrumentais é necessário efetuar uma operação de 
calibração, em que se usa amostra do material com a composição 
conhecida como substância de referência. 
 c) Enquanto um método instrumental é o ideal para a execução de um 
grande número de determinações de rotina, no caso de uma análise 
episódica, fora da rotina, é muitas vezes mais simples usar um método 
clássico do que Ter o trabalho de preparar os padrões indispensáveis e 
calibrar o instrumento. 
Introdução à análise instrumental
 Seleção dos Métodos Instrumentais
 Objetivo da análise
 Exatidão requerida
 Teor do componente presente na amostra
 Recursos disponíveis
 Número de amostras a analisar
 Composição química da amostra
 Quantidade de amostra
 O USO DE UM EQUIPAMENTO SOFISTICADO PARA 
A DETECÇÃO DE UM SINAL ANALÍTICO NÃO É 
GARANTIA DE UM RESULTADO EXATO!
Escolha do método
 Eficiente, simples e rápido
 Não deve implicar em danos aos materiais usados na análise
 Não deve ser passível de erros sistemáticos
 Ter boa seletividade
 Se possível, ter mínima manipulação
 Resultados devem ser obtidos com a máxima segurança
operacional
 Características do método
Essa propriedade deve
variar de uma forma 
conhecida e reprodutível
com a concentração do 
analito. Idealmente, a 
medida da propriedade é
diretamente proporcional
à concentração.
A natureza de uma medição
 O instrumento para a análise química converte a informação armazenada 
nas características físicas e químicas da substância em um tipo de 
informação que pode ser manipulada e interpretada pelo homem. Para 
conseguir esta informação, é necessário fornecer um ESTIMULO (na 
forma de energia elétrica, mecânica, nuclear, eletromagnética), para se 
obter a RESPOSTA do sistema em estudo. 
 Por exemplo: a passagem de um feixe de luz visível de uma estreita faixa de 
comprimentos de onda através da amostras para medir o quanto foi 
absorvido pela substância. 
Conversão de dados
 O processo de medição é básico em um método instrumental. Portanto, é 
importante conhecer os diversos passos envolvidos em qualquer 
determinação, tais como: 
 a) Geração de Sinal: a maioria das medições físicas são registros da 
resposta de uma substância a um sinal imposto. Exemplo: uma 
determinação da condutividade requer uma corrente elétrica e uma 
medição da absorção requer um feixe de luz. Quase sempre, os sinais 
ópticos se originam em uma fonte, e os elétricos em um gerador. 
 b) Detecção e Tradução: geralmente, a informação é detectada e 
transformada em uma forma de saída útil através de um só componente. 
Por exemplo, um tubo fotoelétriconão somente detecta sinais de luzes 
como as transforma em correntes elétricas. 
 c) Amplificação: geralmente os detectores que respondem 
transformando a informação original em um sinal elétrico, seja corrente 
ou voltagem, são preferidos devidos à possibilidade de amplificação 
através do uso da eletrônica. 
 d) Computação: sua função é a conversão do sinal a uma forma útil de 
apresentação. Por exemplo, nos espectrofotômetros de leitura direta, as 
concentrações são calculadas automaticamente, usando os dados brutos 
dos sinais. 
 e) Apresentação ou Saída: representada por valores impressos em papel 
ou mostrados em visores, indicador de deflexão de um medidor, etc. 
Problemática
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
Medida Quantitaiva do Analito
 Cor? Espectrofotometria!
 um instrumento chamado espectrofotômetro, para
medir a intensidade da cor vermelha formada nas
cubetas.
 fornece um número chamado absorbância, que é
diretamente proporcional à concentração da espécie
responsável pela cor.
 As absorbâncias das soluções-padrão contendo
concentrações conhecidas de arsênio são lançadas em
um gráfico para produzir uma curva de cali- bração,