Experimento I - Calibração e Amostragem

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Universidade de Brasília
Química Analítica Experimental
Experimento I - Calibração de Vidraria e Amostragem
Parte A - Calibração de Vidraria
Introdução
Os laboratórios analíticos nas suas mais diversas áreas de atuação necessitam garantir a confiabilidade de seus resultados através de procedimentos e técnicas validadas. Como meio de garantir o resultado analítico, é necessário que toda a vidraria volumétrica utilizada seja calibrada através de métodos que permitam determinar a incerteza de medição. [4]
A calibração é definida como sendo um conjunto de operações que estabelece a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões. Esse método exige condições ambientais específicas, tais como: temperatura ambiente, temperatura da água utilizada para calibração, umidade relativa e pressão atmosférica. [4]
Os equipamentos devem ser manipulados de forma cuidadosa, dado que esses instrumentos com seus resultados de medição, combinados com os resultados da calibração geram erros desconhecidos nos valores de medição, o que acarreta dúvida em relação ao resultado de medição. [4] Para a calibração da vidraria, deve ser utilizada água destilada e/ou deionizada e/ou Milliq, cuja massa especifica deve ser determinada na respectiva temperatura na qual o experimento foi realizado. [3]
Objetivos 
Realizar medidas de massa e volume e calibrar vidrarias de laboratório, além de calcular a estimativa de erro associada a essas vidrarias.
 Materiais e Métodos 
 • Água Destilada;
 • Balança Analítica;
 • Erlenmeyer (250mL);
 • Pipeta Volumétrica (10mL);
 • Termômetro.
Primeiramente, a pipeta foi lavada com detergente e logo em seguida enxaguada com água da torneira e água destilada (3 vezes). Desta forma, obteve-se um filme homogêneo escorrendo na parede do instrumento. Além da pipeta, os demais instrumentos utilizados na prática foram devidamente lavados e enxugados. É fundamentar evitar secar as vidrarias de laboratório com pano, toalha ou secador de ar devido a impurezas e pequenas fibras que podem grudar na vidraria e influenciar diretamente uma futura medição. [5] Como houve necessidade de utilizar vidrarias que ainda estavam secando naturalmente, as mesmas foram lavadas com acetona.
O erlenmeyer foi colocado na balança analítica e a mesma foi tarada. Água destilada foi pipetada com a pipeta volumétrica até o menisco e logo após foi transferida para o elenmeyer. Então, o recipiente contendo a água foi pesado com o intuito de encontrar a massa de líquido presente. A temperatura da água foi medida com o auxílio do termômetro. O procedimento foi realizado por mais duas vezes.
 Para a calibração do balão volumétrico, a vidraria foi colocada sob o prato da balança analítica, que foi tarada logo em seguida. O balão foi retirado da balança com um pedaço de papel e teve o seu volume completado até o menisco. Em seguida, o instrumento foi novamente pesado e a massa de água contida em seu interior foi anotada. Também houve a medida da temperatura da água com o termômetro. Esse procedimento foi repetido mais duas vezes.
Resultados e Discussão
Os dados obtidos na calibração da pipeta volumétrica, juntamente com as análises estatísticas realizadas, encontram-se representados na tabela abaixo.
Para encontrar o volume de água, tanto na pipeta volumétrica, como no balão, utiliza-se a expressão: 
,
De forma que, relacionando-se a massa com a densidade, o volume desejado é encontrado, levando em consideração que a temperatura da água no momento do experimento era de 25°C, a densidade da água nessa temperatura é de 0,9970 g/mL[2].
	Réplica
	Massa
	Volume
	Volume Médio
	Desvio Padrão
	RSD ou sr
	IC95%
	1
	9,9177
	9,9475
	9,9634
	0,0219
	0,0022
	9,9089
	10,0179
	2
	9,9244
	9,9543
	
	
	
	
	
	3
	9,9584
	9,9884
	
	
	
	
	
Tabela 1 - Resultados obtidos com a calibração da pipeta volumétrica.
Logo, o volume da pipeta volumétrica pode é definido como:
Vpipeta = (9,96340 ± 0,0022)mL
Se não fosse realizada a calibração da pipeta, o erro cometido durante a realização do experimento seria:
Erropipeta = 10 – 9,9634 = 0,0366mL, 
o que corresponderia a um erro de 0,366%.
Os dados obtidos na calibração do balão volumétrico, e também as análises estatísticas realizadas, encontram-se na tabela abaixo.
	Réplica
	Massa
	Volume
	Volume Médio
	Desvio Padrão
	RSD ou Sr
	 IC95%
	
	1
	99,46
	99,7549
	99,3369
	0,36825
	0,003707
	98,4221
	100,2518
	2
	98,7676
	99,0602
	
	
	
	
	
	3
	98,67
	99,1957
	
	
	
	
	
Tabela 2 - Resultados obtidos com a calibração do balão volumétrico.
De modo que, o volume do balão volumétrico é expresso por:
Vbalão = (1000 ± 0,003707)mL
Caso não houvesse sido feita a devida calibração do instrumento, o erro seria de:
Errobalão = 100 – 99,3369 = 0,6631mL,
que acarretaria em um erro de 0,6631%.
As causas dos erros averiguados na calibração de ambas as vidrarias são diversas, dentre elas podemos citar: imprecisão na leitura do menisco, resquícios de sujeira na superfície dos equipamentos, balança analítica mal calibrada ou até mesmo a presença de água nas vidrarias devido a uma secagem pouco eficiente.
Conclusão
Através dos resultados obtidos com a realização do experimento, percebeu-se a importância de vidrarias bem calibradas. Embora os erros apresentados não sejam expressivos, é preciso dar a devida atenção a esse aspecto, já que um erro, por menor que seja, pode prejudicar todo um experimento analítico.
Parte B – Amostragem
Introdução 
Em muitas áreas de ensaios químicos os problemas associados à amostragem têm sido abordados e métodos têm sido validados e publicados. A importância da fase de amostragem não pode deixar de ser enfatizada em um ensaio analítico. Se a porção ensaiada não for representativa do material original, será impossível relacionar o resultado analítico medido àquele no material original, não importando a qualidade do método analítico, nem o cuidado na condução do experimento.
A amostragem sempre contribui para a incerteza de medição. Conforme a metodologia analítica é aprimorada e os métodos permitam ou requeiram o uso de porções menores de amostra para o ensaio, as incertezas associadas à amostragem se tornam cada vez mais importantes e podem elevar a incerteza total do processo de medição. [1]
Objetivos
Realizar um plano de amostragem, utilizando miçangas de diferentes cores e com isso definir condições para relacionar os resultados obtidos com os originais.
Materiais e Métodos
 • Amostra composta por miçangas coloridas;
 • Recipiente de amostragem;
 • Quarteador.
Dada uma amostra bruta, foram realizadas réplicas com amostrador grande, pequeno e com quarteador, e posteriormente essas amostras foram e comparadas com o intuito de saber qual delas possui melhor representatividade. Em cada caso, houve a contagem das miçangas de cada cor, onde as mesmas foram comparadas com a concentração da amostra bruta através de várias análises estatísticas. 
Resultados e Discussões
Para o amostrador pequeno, os resultados obtidos são os seguintes:
Tabela 3 – Resultados obtidos com o amostrador pequeno.
	Miçanças
	Média
	Er
	s
	RSD ou sr
	IC95%
	Teste t
	H0 aceita?
	Vermelho
	14,20
	1,40
	5,88
	0,41
	8,02
	20,37
	0,082
	Sim
	Azul
	21,78
	3,73
	6,57
	0,30
	14,89
	28,68
	0,292
	Sim
	Verde
	22,57
	2,57
	5,08
	0,23
	17,23
	27,90
	0,273
	Sim
	Preto
	12,36
	11,7
	3,31
	0,27
	8,88
	15,84
	1,211
	Sim
	Amarelo
	15,82
	5,46
	6,35
	0,40
	9,16
	22,48
	0,316
	Sim
	Branco
	13,27
	5,2
	1,96
	0,15
	11,21
	15,33
	0,908
	Sim
Tabela 4 – Análise estatística realizada com os dados obtidos com o amostrador pequeno.
As tabelas a seguir mostram os resultados obtidos com o amostrador grande:
Tabela 5 – Resultados obtidos com o amostrador grande.
	Miçanças
	Média
	Er
	s
	RSD ou sr
	IC95%
	Teste t
	H0 aceita?
	Vermelho
	14,90
	6,43
	2,26
	0,15
	12,53
	17,27
	0,977
	Sim
	Azul
	19,01
	9,50
	2,39
	0,13
	16,50
	21,51
	2,044
	Sim
	Verde
	22,37
	1,70
	3,25
	0,15
	18,96
	25,78
	0,282
	Sim
	Preto
	14,73
	5,23
	2,73
	0,19
	11,8717,60
	0,657
	Sim
	Amarelo
	14,59
	2,72
	1,66
	0,11
	12,85
	16,33
	0,603
	Sim
	Branco
	14,40
	2,84
	2,91
	0,20
	11,34
	17,46
	0,334
	Sim
 Tabela 6 – Análise estatística realizada com os resultados obtidos com o amostrador grande.
Para o quarteador, tem-se os seguintes dados:
	Miçangas
	Réplicas
	
	Unidades
	%
	Vermelho
	45
	17
	Azul
	58
	22
	Verde
	52
	19
	Preto
	34
	13
	Amarelo
	36
	13
	Branco
	42
	16
	Total
	267
	100
Tabela 7 – Resultados obtidos com o quarteador.
Para a amostragem considerando um analito:
No caso do amostrador grande, tem-se:
Tabela 8 – Dados expressos através do amostrador grande, análise considerando um analito.
	Miçança
	Média
	Er
	s
	RSD ou sr
	IC95%
	Teste t
	H0 aceita?
	Rosa
	2,04
	104,38
	1,12
	0,55
	0,87
	3,21
	2,293
	Sim
Tabela 9 – Resultados obtidos com análises estatísticas para amostrador grande.
Para o quarteador:
	Miçanga
	Réplicas
	
	Unidades
	%
	Unidades
	%
	Rosa
	4
	1
	2
	1
	Total
	271
	100
	334
	100
Tabela 10 – Resultados obtidos para quarteador, considerando o n° de miçangas rosas.
Através dos resultados obtidos, torna-se claro que a representatividade da amostra depende do seu tamanho e da forma como é coletada, visando obter uma amostra significativa que de fato represente toda a população. Somente com base em amostragens probabilísticas é que se podem realizar inferências ou induções sobre a população a partir do conhecimento de uma amostra, com base nas análises estatísticas pode-se perceber que os dados são considerados confiáveis, sendo todos representados em intervalo de confiança 95%. Através dos dados coletados e das análises realizadas, o amostrador grande apresentou resultados mais satisfatórios em relação ao pequeno, por possuir desvios relativamente menores, sendo assim, esta analise caracteriza melhor a amostra bruta. Entretanto, o quarteador tamém apresentou resultados satisfatórios, dado que foi realizado uma única réplica e seus resultados foram próximos do valor verdadeiro.
Observando a amostra contendo o analito, ambas as análises produziriam boa representatividade da amostra bruta. A concentração apresentada é bem próxima do real. Nesse caso, o quarteador é a melhor maneira de se preparar uma amostra para análise, dado que seus resultados foram mais próximos do valor verrdadeiro. Desta forma, ao se observar analitos com concentrações ao nível de ngL-1 , a melhor forma de se preparar a amostra é com o quarteador.
Conclusão
Os resultados da amostragem a são, em geral, equivalentes aos de uma amostragem probabilística se a população é homogênea e se não existe a possibilidade de o amostrador ser inconscientemente, influenciado por alguma característica dos elementos da população. Todos os resultados apresentados podem ser considerados satisfatórios, pois encontram-se no intervalo de confiança 95%.
Parte C - Influência do tamanho das partículas
O processo de amostragem deve assegurar que as unidades amostrais sejam representativas de todo o material ou população (universo amostral), deste modo, é importante para o processo analítico que a amostra tenha o mesmo tamanho e que a composição da mesma seja semelhante. Antes de ser levada ao laboratório, a amostra bruta deve passar por uma série de operações, com o intuito de reduzir o seu volume e o tamanho de suas partículas.  O método de preparação deve garantir que as amostras apresentem propriedades físicas semelhantes, incluindo a absorção em massa, densidade e coeficiente de tamanho de grão, para que assim, os resultados obtidos estejam o mais próximo possível dos ideais.
Referências Bibliográficas
[1]Guia para Qualidade em Química Analítica (2005). Disponível em : < http://www.anvisa.gov.br/divulga/public/series/laboratorios.pdf>. Acesso em 27 de Março de 2016.
[2]Handbook of Chemistry and Physics, CRC press, Ed 64) 
[3]Orientação para a acreditação de laboratórios na área de volume. (2011). Disponível em : <http://www.inmetro.gov.br/Sidoq/Arquivos/Cgcre/DOQ/DOQ-Cgcre-27_01.pdf> 
Acesso em 26 de Março de 2016. 
[4]Padilha, Monica Costa, et al. "Incertezas de medição envolvidas na calibração de vidraria volumétrica de laboratório." (2004). Disponível em: < http://repositorios.inmetro.gov.br/bitstream/10926/1293/1/Siqueira_2004.pdf%2027/03 > Acesso em 26 de Março de 2016. 
[5]Saiba como fazer a correta limpeza de vidrarias e materiais de laboratório. (2014). Disponível em: <http://www.prolab.com.br/blog/saiba-como-fazer-correta-limpeza-de-vidrarias-e-materiais-de-laboratorio/>. Acesso em 26 de Março de 2016.