Slides_aula1_introducao_Sequenciaanalitica

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24/08/2020
QUÍMICA ANALÍTICA 
AVANÇADA
Programa de Pós-Graduação em Química
Instituto de Química
Universidade de Brasília
AULA 1
INTRODUÇÃO À SEQUENCIA ANALÍTICA
Química Analítica
• Conhecer a identidade e/ou composição de uma amostra 
desconhecida
• Qualitativa
informações sobre as espécies da amostra
• Quantitativa
informações numéricas sobre as espécies da amostra
• Papel do químico analítico ou do analista
Desenvolvimento e aplicação de métodos/técnicas analíticas
Desenvolvimento de instrumentos de análise
Introdução a Química Analítica
• Pode-se dizer que a Química Analítica é uma ciência
que surge para responder questionamentos inerentes
a sociedade moderna:
 O produto está sendo produzido como especificado?
Há contaminação?
O atleta está dopado?
 Esta água é potável?
 O composto está biodisponível?
 Como monitorar o consumo de álcool e drogas pelos
motoristas?
Etc.
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Análises Químicas
• Trabalho dos químicos analíticos: propor meios para a
determinação da composição química dos materiais
Problema/
Informações
Amostra
Método/
Análise
Química Analítica Avançada 4Adaptado de M.Korn, 2011
1
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3
4
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Classificação de técnicas analíticas
• Técnicas Clássicas
Separação (extração, precipitação, destilação)
Determinação (volumetria e gravimetria)
• Técnicas Instrumentais
Medidas de propriedades físicas
► Absorção/emissão de luz, condutividade, potencial de eletrodo, 
razão massa/carga
► Separação (cromatografia e eletroforese)
Avanço das técnicas instrumentais está associado ao 
desenvolvimento da (micro)eletrônica e computação
Uma análise quantitativa típica
• Condicionada à resolução de um problema
Qual a concentração de monóxido de carbono no ar?
Qual o nível de mercúrio no plasma sanguíneo?
Qual é a acidez do vinagre?
Preparo da 
amostra
Obtenção da 
amostra
Medida da 
Propriedade
Definição do 
Problema
Seleção do 
método
Planejamento
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Avaliação e 
Ação
Seleção do método
1) Quais exatidão e precisão necessárias?
tempo e cuidado
2) Qual a quantidade de amostra disponível?
3) Qual a faixa de concentração?
sensibilidade
4) Quais os interferentes?
seletividade
5) Quais as propriedades físicas/químicas da 
matriz da amostra?
Preparo de amostras
6) Quantas amostras serão analisadas?
automação/instrumentação
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Planejamento
Etapa presente para o desenvolvimento e 
validação de métodos analíticos específicos
Exemplos
► Determinação de AAS em urina por cromatografia 
líquida / UV
► Determinação de FeSO4 em comprimidos por 
volumetria de oxi-redução
• Otimização dos experimentos
• Identificação de variáveis
• Planejamentos fatoriais para análises 
multivariadas
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
5
6
7
8
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Obtenção da amostra
• O que analisar?
Determinação de Al3+ em laranja:
► Casca, bagaço, semente, suco?
► Uma laranja de um lote ou de um pé de laranja?
► Pé de laranja: topo da árvore, dentro das folhagens?
Coleta de fluidos biológicos:
► Urina com indivíduo em jejum? Após atividade física?
► Sangue venoso ou arterial? Qual a posição do 
torniquete? Indivíduo em jejum? Coletar com 
musculatura relaxada? 
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Obtenção da amostra
• Depende das características da amostra
Heterogeneidade
Propriedades físicas (líquido, sólido, gasoso)
• Representatividade da amostra
Para amostras heterogêneas
► Identificação da população (Lote)
► Quantas laranjas devem ser amostradas
► Todas as laranjas amostradas serão analisadas no 
laboratório?
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Preparo da amostra
• Etapa desnecessária para alguns métodos
Ex.: medir pH da água de um rio.
• Etapa imprescindível para a maioria dos 
métodos analíticos
Objetivos do preparo da amostra
1) Tornar o analito disponível
2) Eliminar interferências
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Preparo de uma amostra sólida
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Amostra sólida
Moagem
Peneiragem
Dissolução
Filtração
Extração
Mudança da 
forma química:
• Extração
• Complexação
• Oxi-redução
• Hidrólise
• Pré-concentração
Clean-up
Homogênea
Pode ser 
analisada 
sólida
Propriedade 
mensurável
Possui 
interferentes
Análise
Não
Não
Não
Não
Sim
Sim
Sim
Sim
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Preparo de amostra: Exemplo
Determinação de FeSO4 em comprimidos para 
anemia por fotometria de absorção molecular na 
faixa do visível.
• Seleção dos comprimidos (uma cartela, duas 
cartelas, ...)
• Moagem e retirada de porções para análise
• Dissolução em ácido diluído
• Filtração para eliminação de excipientes
• Modificação química: agente redutor (Fe3+ p/ Fe2+)
• Modificação química: formação de complexo 
colorido
• Modificação química: ajuste do pH (solução 
tampão)
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Medida da propriedade
• Resultados analíticos dependem da medida final de 
uma propriedade física ou química do analito.
Mudança de pH (volumetria de neutralização)
Mudança do estado de oxidação (volumetria de oxi-
redução)
Formação de precipitados (volumetria de precipitação)
• Uma propriedade X deve variar de forma conhecida 
e reprodutível em função:
• Da concentração do analito (ca = kX)
• Da massa do analito (ma = kX)
• Do volume do analito (Va = kX)
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Medida da propriedade
• Em métodos instrumentais de análise, os quais 
produzem sinais analíticos em função da 
variação de uma propriedade físico-química, é 
preciso determinar empiricamente o fator de 
proporcionalidade “k”
Calibração de instrumentos
Construção de curvas de calibração
► Utilização de soluções-padrão do analito
► Conhecimento do comportamento do sistema 
analítico
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Medida da propriedade
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Determinação de FeSO4 em comprimidos para anemia por 
fotometria de absorção molecular na faixa do visível.
Balão (50 
mL)
Volume da solução
da amostra (mL)
Volume adicionado (mL) da 
solução estoque de Fe2+ (100 mg/L)
Conc. Fe2+
adic. mg/L
1 5 0 0
2 5 0,25 1
3 5 0,50 2
4 5 0,75 3
5 5 1,00 4
6 5 1,25 5
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Cálculo dos resultados
• Houve diluição?
Considerar o fator de diluição da amostra
• Houve dissolução?
Considerar a massa da amostra
• Houve construção de curva de calibração
Considerar fator de proporcionalidade
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Confiabilidade dos resultados
• Os resultados analíticos gerados são 
confiáveis?
• Como garantir a confiabilidade dos resultados?
 Identificação de erros
Repetição de medidas (replicatas)
Determinaçãode incertezas associadas ao método 
analítico
Eliminação de resultados inesperados
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Confiabilidade dos resultados
• Atestar a confiabilidade de 
um resultado não é apenas 
calcular a média e o desvio 
padrão!
• Depende da execução 
adequada de todas as etapas 
do método analítico
Seleção do 
método
Planejamento
Obtenção da 
amostra
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Seleção do 
método
Planejamento
Preparo da 
amostra
Medida da 
propriedade
Obtenção da 
amostra
Classificação de Métodos Analíticos
Dimensão da amostra (massa)
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Classificação de Métodos Analíticos
Níveis de concentração do analito
• Constituinte majoritário (1 a 100%)
• Constituinte minoritário (0,01 a 1%)
• Constituinte traço (1 ppb a 100 ppm)
• Constituinte ultratraço (< 1 ppb)
Resolução Conama 357/05 – Classificação de águas superficiais
Cl-total: 250 ppm
Aldissolvido: 100 ppb
Cudissolvido: 9 ppb
Hgtotal: 200 ppt
DDT: 2 ppt
Classificação de Métodos Analíticos
• Métodos gravimétricos e volumétricos
Voltados à determinação de constituintes majoritários (1 a 100%) e 
minoritários (0,01 a 1%)
Baixo custo
Excelente reprodutibilidade
• Métodos instrumentais
Mais aplicados para determinação de constituintes traço (1 ppb a 
100 ppm) e ultratraço ( < 1 ppb)
Custo mais elevado
Demanda cuidados adicionais com contaminação, efeito de matriz, 
incertezas – aplicação de técnicas limpas 
0 2 4 6 8
0
2
4
6
8
10
 
R
a
z
ã
o
 L
a
b
o
ra
tó
ri
o
 B
 /
 L
a
b
o
ra
tó
ri
o
 A
[Cu] (g L
-1
) Laboratório A
Uso de técnicas limpas
Laboratório A 
Emprega técnicas 
limpas para prevenir 
erros associados à 
contaminação da 
amostra
Laboratório B
Não emprega técnicas 
limpas
Procedimentos para técnicas limpas
 INMETRO – Normas ISO
Eurachem Nederland (Anvisa)
► Seleção, uso e interpretação de programas de ensaios de proficiência 
(EP) por laboratórios - Guia para Qualidade em Química Analítica
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) –
Manual de garantia de Qualidade Analítica
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Amostras naturais
Efeito de matriz
• Misturas complexas contendo de centenas a milhares de 
diferentes compostos sob diferentes níveis de concentração
O que existe na água de um lago?
Objetivo
Determinação de atrazina (pesticida) em amostra do Lago 
Paranoá
Nível de concentração da atrazina: Ultratraço (~500 ppq)
Matriz (água do lago) com
► Metais alcalinos e alcalinos terrosos (ppm)
► Ânions (ppm)
► Metais pesados (ppb a ppm)
► Matéria orgânica (%)
► Minerais (ppm a %)
► Algas (ppm a %)
Efeito da concentração sobre a incerteza
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Sequencia Analítica
Preparo da 
amostra
Obtenção da 
amostra
Medida da 
Propriedade
Definição do 
Problema
Seleção do 
método
Planejamento
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Avaliação e 
Ação
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Por que definimos um problema?
• Porque buscamos respostas para diversas demandas
Sociedade
Comunidade científica
Agências reguladoras
Busca por conhecimento
• Em Química Analítica buscamos um ou mais parâmetros
que sustente uma resposta inequívoca para a demanda
Parâmetros químicos: Propriedades da amostra (matriz),
características, identidade e disponibilidade do analito,
concentração, estabilidade, transformações, toxicidade, etc.
Definições importantes
O que preciso analisar?
► Amostra é analisada
O que pretendo determinar?
► Analito é determinado
Exemplo
► Fertilizante é apropriado para a cultura de soja?
 Amostra: fertilizante comercial
 Analitos: macronutrientes (N,P, K) ou micronutrientes (Zn, B, S, Cu)? 
► O biscoito possui traços de amendoim?
 Amostra: biscoito da caixa? O lote inteiro?
 Analitos: ácidos graxos, espécies químicas? 
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Estudos de caso
Adaptado de M.Korn, 2011
Situação Problema Objeto Amostra(s) Analitos
1 Contaminação de um 
rio
Bacia hidrográfica com 
sua geografia e efeitos 
temporais
Alíquotas do objeto 
coletados em diferentes 
localidades e períodos
Espécies orgânicas
e inorgânicas
2 Contaminação de um 
rio em meio urbano
Bacia hidrográfica com 
sua geografia e efeitos 
temporais
Alíquotas do objeto 
coletados antes e após 
a área urbana
Indicadores de 
contaminação 
antrópica
3 Uso de drogas de 
abuso nos jogos 
olímpicos
Atletas Urina Anfetaminas e
hormônios
4 Adulteração de azeite 
de oliva com gordura
Fabricante Alíquota representativa 
de um lote
Gorduras vegetais 
e animais
5 Toxicidade de tinta 
amarelas usadas em 
brinquedos
Brinquedos de um lote 
importado
Raspas da superfície 
dos brinquedos
Cádmio e chumbo
6 Viabilidade econômica 
da recuperação de 
ouro de rejeitos de 
mineração
rejeitos de mineração Amostras coletadas em 
diferentes locais e 
profundidades
Ouro
Alguns exemplos e sua viabilidade
• Obter resultados confiáveis para espécie química dispersa em
matriz complexa sob concentração ultra-traço;
• Atendimento à legislações vigentes (águas subterrâneas,
potabilidade, classificação de produtos vegetais, etc);
• Estabelecer a composição química de uma amostra
desconhecida;
• Estabelecer níveis limítrofes de toxicidade;
• Diferenciar fontes de contaminação de uma espécie química
dispersa em matriz complexa, processos industriais, etc.
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Exercício 1
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Situação Problema Objeto Amostra(s) Analitos
a
b
c
Complete a tabela considerando:
a) a área de atuação em que estão realizando o mestrado ou doutorado;
b) alguma experiência vivida;
c) alguma curiosidade científica .
Não se atentem a definições analíticas como amostra e analito.
Considerem-nas em sua essência.
Sequencia Analítica
Preparo da 
amostra
Obtenção da 
amostra
Medida da 
Propriedade
Definição do 
Problema
Seleção do 
método
Planejamento
Cálculo dos 
resultados
Confiabilidade 
dos resultados
Avaliação e 
Ação
Planejamento e pesquisa
• Com base na definição do problema analítico e seus parâmetros
deve-se selecionar um método adequado:
1º. Passo: pesquisa bibliográfica
► Web of Science: apps.isiknowledge.com - webofscience
► Scopus: www.scopus.com
► PubMed: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/
► Scielo: www.scielo.org
► CAPES: www.periódicos.capes.gov.br
► Órgãos governamentais (EPA, ANVISA, INMETRO, AOAC,
Pharmacopeia, CETESB, ASTM, etc.)
Exemplo: Necessidade por amostras certificadas
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Informações úteis para escolha do método
• 2º. Passo. Selecione o método considerando:
 Quantidade de amostra disponível: métodos clássicos x métodos
instrumentais
 Complexidade da amostra e prováveis interferentes.
 Teor do analito na amostra
 Recursos disponíveis quanto às condições do laboratório,
equipamentos analíticos e reagentes químicos.
 Métodos analíticos oficiais
 Exatidão x custo
 Parâmetros de mérito analítico
 Experiência do analista
Informações úteis para escolha do método
• 2º. Passo. Selecione o método considerando:
Otimização dos experimentos
Identificação de variáveis
Planejamentos fatoriais para análises multivariadas
Importante: o método selecionado (método analítico) às 
vezes não contém procedimentos para o preparo da 
amostra
► Deve-se planejá-lo também!!
Informações úteis para escolha do método
• 3º. Passo. Responda às questões referentes ao método:
Quais exatidão e precisão necessárias?
Qual a quantidade de amostra disponível?
Qual a faixa de concentração do analito?
Quais os interferentes?
Quais as propriedades físico-química da matriz da amostra?
Informações úteis para escolha do método
• 3º. Passo. Responda às questões referentes ao método:
Quantas amostras serão analisadas?
Sistema de detecção é compatível com ambiente do analito?
Exige muita manipulação?
Segurança durante operação?
O método já foivalidado?
Restrições de tempo e custo, necessidade de
rastreabilidade, controle de qualidade e garantia de
qualidade
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Estudo de Caso 1
• Demanda:
O peixe que como pode estar contaminado com mercúrio?
• Definição do problema
 Para a sociedade, o mercúrio é altamente tóxico e está
presente em peixes.
 O peixe criado em cativeiro que abastece o comércio
apresenta risco ao consumidor em função da quantidade de
mercúrio?
Justificativas!!!
• Descarte de Hg inorgânico desde
1930
 Chisso coorporation
 catalisador para produção de 
acetaldeído
• Doença em pescadores e familiares
 Perda de memória, visão destorcida, 
etc..
 Recém-nascidos com efeitos
fisiológicos graves
 700 envenenamentos e mais de 70 
mortes
Desastre de Minamata: Anos 50
• Kumamoto University
1956: intoxicação por metais
1959: associaram contaminação à Chisso
• Consequências
2001
► 2265 vítimas oficialmente reconhecidas
► 1784 mortes
► 10000 pessoas receberam compensação financeira
2004
► Gastos de 86 mi USD com indenização
► Descontaminação da área
Desastre de Minamata: Anos 50
Seleção do método
• Quais amostras serão analisadas?
• Onde, como, quanto e quando amostrar? 
• Qual a concentração de Hg geralmente encontrada em 
peixes?
• Quais espécies de Hg determinar?
• Qual equipamento utilizar?
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24/08/2020
Considerar especiação química
Adaptado de M.Korn, 2011
Especiação: ferramenta para avaliação de risco
• Ciclo do mercúrio no ambiente
• Formas orgânicas 
interagem com a 
biota
• Estudos voltados à 
determinação de 
metilmercúrio
• Especiação do 
mercúrio direcionada 
pela toxicidade
Bisinoti e Jardim, Quim. Nova 27, 593, 2004
Busca por informações
• Quais espécies serão determinadas?
• Equipamentos de detecção são compatíveis?
• Precisa de um tratamento específico?
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Planejamento e Pesquisa
• O analista pesquisa....
 Artigos científicos em periódicos de alto índice de impacto:
► Analytical Chemistry
► Analytica Chimica Acta
► Analytical Letters
► Applied Spectroscopy
► Journal of Chromatography A and B
► Spectrochimica Acta
► Talanta
► The Analyst
► Microchemical Journal
► Quimica Nova
► Journal of Brazilian Chemical Society
► Etc...
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24/08/2020
Seleção do método - Estudo de caso 1
• Como você faria a pesquisa??
Palavras-chave: 
► Analito: mercúrio, metil mercúrio, cloreto de mercúrio
► Amostra: tilápia, salmão, tambaqui?? 
► Sistema de detecção: absorção atômica, emissão, CVAAS, 
CVAFS
O que considerar para escolher o método?? 
► Preparo de amostras e especiação química
► Sistema de detecção e reagentes disponíveis
► Seletividade e limite de detecção
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Seleção do método - Estudo de caso 1
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Seleção do método - Estudo de caso 1
• O analista encontra...
 Método analítico
► Viável para suas condições laboratoriais
► Sem contaminação do analista e da amostra
 Preparo de amostra
► Adequado para especiação química de metilmercúrio
 Instrumentação
► Detectabilidade aceitável (EAA com Vapor Frio)
 Considerando o VMP de 0,5 mg/kg para Hg em peixes
 Divisão Nacional de Vigilância Sanitária de Alimentos, Portaria 685/1998
 Considerando VMP de 1,0 mg/kg para metilmercúrio em peixes
 Considerando VMP de 0,5 mg/kg para metilmercúrio em atum
 US Food and Drug Administration
Estudo de caso 2
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https://noticias.r7.com/saude/rj-contaminacao-de-agua-vai-alem-de-substancia-produzida-por-algas-24012020
Posso beber dessa água?
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24/08/2020
Estudo de caso 3
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https://saude.abril.com.br/alimentacao/proteste-encontra-tracos-de-gluten-em-macarrao-sem-gluten/
Tenho doença celíaca, posso confiar na embalagem do
macarrão vendido como “sem glúten” ?
Exercício 1
Estudo de Caso 3
Contaminação do Rio Doce por lama 
de mineração
Arsênio foi encontrado 140x mais 
concentrado do que o estabelecido 
no peixe troncador
• Defina:
Demanda
Problema
Seleção do método
Exercício 2
Estudo de Caso 4
• Defina:
Demanda
Problema
Seleção do método
Exercício 3
Estudo de Caso 5
• Defina:
Demanda
Problema
Seleção do método
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