Curva padrão de violeta genciana

Prévia do material em texto

Universidade Estadual de Maringá
Centro de tecnologia
Departamento de engenharia QUÍMICA
 
Laboratório de Engenharia Química III
 
CURVA PADRÃO DE VIOLETA GENCIANA 
 
 
 
Acadêmicos:
Gabriela Boisa Garcia RA: 100680
Larissa Yukie Pianho RA: 98776
Leticia Pinto de Toledo RA: 100693
Leticia Ayumi Okuno 	RA: 94216
 
Professora: Dra. Gisella M. Zanin 
 
MARINGÁ, SETEMBRO DE 2020.
RESUMO 
As práticas realizadas no Módulo de LAB III têm por objetivos a determinação 
da curva de calibração de uma solução de cristal violeta e a verificação da cinética de reação de descoloração da violeta genciana em meio básico, obtendo-se a constante de velocidade (k), a energia de ativação (Eo) e o fator de frequência (Ko). A curva padrão foi obtida com base nos dados de absorbância, medidos por espectroscopia no comprimento de onda de 595 nm, apresentando R2 = 0,9926, o que indica linearidade na relação entre a absorbância e a concentração. Para obtenção dos parâmetros cinéticos, estudou-se a influência da temperatura nas constantes cinéticas de reação, verificando-se que a reação em questão pode ser aproximada por reação de pseudo-primeira ordem, obtendo a seguinte equação da curva padrão de violeta genciana A=55860*C-0,013.
1. INTRODUÇÃO
Violeta de genciana ou, cientificamente conhecido como, cloreto de pararosanilina, é um conhecido agente antisséptico, utilizado em hospitais para tratamento de queimaduras sérias e também assume a função de corante primário no processo de identificação de bactérias Gram-positivas.
Na sua atuação como corante, normalmente é preparado uma solução diluída de aproximadamente 1% em água. Sendo a Violeta Genciana um composto iônico, em solução aquosa ela se dissocia em íons C25H30N3+ e Cl-, e na presença do íon OH-, o cátion, que era originalmente violeta, passa a ser incolor devido a reação que forma o Carbinol.
Este experimento teve como finalidade analisar a cinética da reação já que, em solução aquosa, apenas o violeta de cristal consegue absorver na região visível do espectro. 
Feito isso, foi possível estudar a cinética da reação de descoloração e determinar a curva padrão da Violeta Genciana.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
→ Espectroscopia
A espectroscopia pode ser explicada pelo estudo entre a quantidade de radiação eletromagnética emitida ou absorvida pela matéria a ser analisada. Para tal estudo, são conhecidos alguns métodos de análises que são aplicados em diferentes regiões do espectro, fornecendo diferentes informações sobre a amostra. 	Dentre os métodos de análises disponíveis, é possível a utilização da radiação visível, ultravioleta e infravermelha, e a partir os resultados é possível identificar a relação entre o tipo de radiação emitida com o analito em questão.
Este analito é atingido a partir de uma aplicação que o leva do seu estado fundamental ao seu estado excitado. Essa aplicação pode ocorrer na forma de calor, eletricidade, luz, partículas ou reação química ao analito. No caso da aplicação de luz, a quantidade absorvida é medida através do comprimento de onda.
De forma genérica, os espectroscópios são equipamentos com a finalidade de analisar a radiação.
→ Lei de Beer
A lei de Beer estabelece uma relação entre a absorbância de uma solução e a sua concentração, quando atravessada por uma radiação de raios luminosos paralelos, mostrada na Equação 01:
 → Eq. 01
Onde:
 - intensidade da luz transmitida
- intensidade da luz incidente
 - constante denominada coeficiente de absorção
 - concentração do meio absorvente
A quantidade de luz absorvida ou transmitida por uma determinada solução depende da concentração do soluto e da espessura da solução. Para esse cálculo, utiliza-se a Equação 02: 
 → Eq. 02 
Onde, 
 - Transmitância
 - logaritmo natural
 - constante
 - espessura da solução
 - concentração da solução
Passando a Equação 02 forma logarítmica e utilizando o logaritmo na base 10, temos uma nova representação mostrada pela Equação 03:
 
 → Eq. 03
Ainda, se analisarmos a Equação 01, podemos ver que a absorbância (A) está relacionada com a transmitância (T) de forma logarítmica, ou seja, a medida que A aumenta, T diminui. E, sabe-se também que a absorbencia é diretamente proporcional à concentração de um absorvente c no caminho optico b ao meio absorvente a. Sendo assim, pode-se ter?
 → Eq. 04
Onde, 
- Absortividade molar (constante de proporcionalidade) [L.mol-1.cm-1]
Entretanto, parte do feixe pode ser perdido (por reflexão) quando passa pela superfície do recipiente (cubeta) ou espalhado dependendo das partículas presentes no solvente. Para compensr essa possivel perda, é feita uma correção na Equação 04, e a partir dela, obtem-se a Equação 05:
 → Eq. 05
Por fim, pode-se calcular a absortividade molar desde que se conheça a concentração. O contrário também pode ser aplicado, ou seja, pode-se calcular a absorbância se a concentração, a absortividade e o caminho óptico forem conhecidos.
Para o cálculo final, é recomendado que a cada experimento seja feito uma solução padrão, haja visto que existe uma grande variação da absortividade com os parâmetros citados. Dessa forma, utiliza-se várias soluções padrões para determinar a curva de calibração, de A x c, ou para obter uma equação linear por regressão.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais:
· Água destilada;
· Tubos de ensaio;
· Agitador de tubos de ensaio;
· Suporte para tudos de ensaio;
· Cubetas de plástico;
· Balão volumétrico;
· Pipetas automáticas;
· Béqueres;
· Solução estoque de cristal violeta – 7,049 x 10-4 M;
· Violeta genciana com massa molar = 408,30 g/mol, código de identificação = CI.42535;
· Espectrofotômetro BEL SPECTRO S-2000 e comprimento de onda: 595 nm;
· Papel higiênico macio.
Metodologia:
No balão volumétrico, foi diluída a solução estoque de cristal violeta na proporção de 5 mL de solução de cristal violeta para 195 mL de água. A diluição total foi de 5:200 ou 1:40, logo a concentração de cristal violeta foi de 1,767 x 10-5 M;
Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, foram retiradas as alíquotas da solução de cristal violeta diluída, conforme a Tabela 1, e foram adicionadas a cada uma delas a quantidade de água destilada correspondente. Essas amostras foram preparadas em um tubo de ensaio e a solução foi agitada no agitador de tubos de ensaio;
Cada amostra foi colocada em uma cubeta e direcionada para o espectrofotômetro para medir a absorbância. Os testes foram feitos em duplicada;
Foi calculada a curva padrão de violeta genciana e seu desvio.
4. RESULTADOS
Segundo os dados, a solução estoque de violeta genciana apresentava concentração de 7,049 x 10-4. Após diluir a solução na proporção de 5 mL de solução cristal violeta para 195 mL de água (diluição total 5:200), obteve-se concentração igual a 1,767 x 10-5, a qual será utilizada para os cálculos de concentração posteriormente.
Após realizar o experimento foi construída a Tabela 1 a seguir, que contém as novas diluições, com valores de absorbância medidos em duplicata e suas respectivas médias.
Tabela 1 – Dados obtidos na realização do experimento de Curva Padrão de Violeta Genciana.
	Tubo n°
	Solução de Cristal Violeta (mL)
	Água Destilada (mL)
	ABS 1
	ABS 2
	Média Absorbância
	Concentração (mol/L)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	1
	0,00
	4,00
	0,000
	0,000
	0,000
	0,00
	
	2
	0,20
	3,80
	0,031
	0,045
	0,038
	8,84 x 10-7
	
	3
	0,40
	3,60
	0,083
	0,091
	0,087
	1,77 x 10-6
	
	4
	0,60
	3,40
	0,148
	0,151
	0,150
	2,65 x 10-6
	
	5
	0,80
	3,20
	0,177
	0,197
	0,187
	3,53 x 10-6
	
	6
	1,00
	3,00
	0,211
	0,221
	0,216
	4,42 x 10-6
	
	7
	1,20
	2,80
	0,281
	0,278
	0,280
	5,30 x 10-6
	
	8
	1,40
	2,60
	0,306
	0,298
	0,302
	6,18 x 10-6
	
	9
	1,60
	2,40
	0,420
	0,404
	0,412
	7,07 x 10-6
	
	10
	1,80
	2,20
	0,453
	0,449
	0,451
	7,95 x 10-6
	
	11
	2,00
	2,00
	0,484
	0,481
	0,483
	8,84 x 10-6
	
	12
	2,20
	1,80
	0,532
	0,528
	0,530
	9,72 x 10-6
	
	13
	2,40
	1,60
	0,579
	0,568
	0,574
	1,06 x 10-5
	
	14
	2,60
	1,40
	0,621
	0,628
	0,625
	1,15 x 10-5
	
	15
	2,80
	1,200,624
	0,617
	0,621
	1,24 x 10-5
	
	16
	3,00
	1,00
	0,712
	0,723
	0,718
	1,33 x 10-5
	
	17
	3,20
	0,80
	0,765
	0,772
	0,769
	1,41 x 10-5
	
	18
	3,40
	0,60
	0,880
	0,857
	0,869
	1,50 x 10-5
	
	19
	3,60
	0,40
	0,897
	0,880
	0,889
	1,59 x 10-5
	
	20
	3,80
	0,20
	0,965
	0,978
	0,972
	1,68 x 10-5
	
	21
	4,00
	0,00
	1,051
	1,036
	1,044
	1,77 x 10-5
	
Para calcular a média dos valores de absorbância, realizou-se uma média aritmética simples:
	Para o cálculo da concentração em mol/L, utilizou-se:
	Os exemplos dados foram baseados nos dados do tubo 02, sendo realizados cálculos semelhantes para o restante dos tubos.
	Com base nos dados e nos cálculos realizados apresentados na Tabela 1, foi possível confeccionar um gráfico das medidas de absorbância versus concentração (mol/L), isto é, a curva de calibração procurada, que é mostrado na Figura 1.
Figura 1 – Curvas de calibração para soluções de violeta genciana.
	Observando o gráfico plotado, percebe-se que os pontos equivalentes aos tubos de número 8, 9, 15, 18, 20 e 21 estão muito distantes da linha de tendência linear. Deste modo, para que a plotagem se aproximasse mais do real, esses pontos foram excluídos e um novo gráfico foi feito, mostrado na Figura 2 abaixo.
Figura 2 – Curvas de calibração para soluções de violeta genciana com os pontos mais distantes da linha de tendência excluídos.
	A partir do gráfico da Figura 2, foi possível obter um valor de R2 = 0,9980 e a seguinte equação da curva padrão de violeta genciana:
Sabendo que na Figura 1, antes de excluir os pontos mais distantes da linha, o valor era de R2 = 0,9926, percebe-se que retirando os pontos, a regressão linear se ajusta ainda mais adequadamente aos valores observados.
5. DISCUSSÃO
Como visto, alguns pontos da curva de calibração tiveram que ser excluídos por se apresentarem muito distantes da linha de tendência. Isto pode ser justificado por erros dos experimentadores, como: diluição equivocada; falta de agitação, resultando em uma solução não homogênea; erros na utilização do espectrofotômetro como não limpar adequadamente as cubetas ou até mesmo não esperar a total estabilização do equipamento na realização da leitura. Além disso, também podem ter ocorrido erros sistemáticos como má calibração dos pipetadores e do espectrofotômetro.
Apesar dos pontos fora da curva, ao excluí-los, foi possível obter um resultado de qualidade. Isso é comprovado pelo valor do coeficiente de determinação (R2) que, quanto mais próximo do valor 1, maior é o ajuste entre o modelo escolhido e a amostra. No caso visto, obteve-se R2 = 0,9980, mostrando que a curva de calibração se adequa bem a uma equação linear.
6. CONCLUSÃO
Através do experimento, foi possível obter a curva de calibração para a solução de violeta genciana. Para que a curva apresentasse uma maior tendência linear, foram retirados alguns pontos que se afastavam do comportamento ideal. Após essa retirada, foi obtida a seguinte equação da curva padrão de violeta genciana:
A=55860.C-0,013
O coeficiente de correlação linear desta curva é de 0,9980, o que indica que a equação é precisa, ou seja, está muito próxima de uma relação linear perfeita. Assim, o experimento obteve êxito e a equação obtida pode ser utilizada para calcular a concentração de soluções de violeta genciana.