Texto Nº 1 Objetivos-Q Analítica

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Química Analítica Qualitativa – Profª Marta Pinheiro 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS 
FACULDADE DE QUÍMICA 
DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA(EN-03120) 
 
TEXTO Nº 1: OBJETIVOS E MÉTODOS DA QUÍMICA ANALÍTICA. 
 
1.Química analítica – É um ramo da química que estuda os princípios e métodos 
teóricos da análise química. 
 
Análise Química- É um conjunto de técnicas que permite conhecer quais as 
substâncias que se encontram presentes em uma determinada amostra de material 
e a quantidade de cada uma. 
 
1.1 Objetivos Práticos – Consiste na determinação da composição química de 
substâncias ou misturas. 
 
2. Divisão : 
2.1. Análise química qualitativa – Trata dos métodos para descobrir e identificar os 
componentes de uma amostra. Seus resultados são expressos em palavras e 
símbolos. Ex.: Cobre (Cu) 
 
2.2. Análise química quantitativa – Trata dos métodos que visam determinar a 
quantidade dos componentes de uma amostra. Seus resultados são expressos em 
valores numéricos com indicação do que estes números representam. Ex.: 5% de Si 
: 5g de Si / 100g da amostra. Os constituintes da amostra podem estar presentes 
como : elementos maiores, menores e traços (menor que 0,1%). 
Quase sempre a análise química qualitativa deve preceder a análise química 
quantitativa. Uma reação qualitativa pode dar idéia da quantidade de componentes 
em uma amostra. Conhecendo os componentes da substância analisada pode-se 
escolher o método mais adequado para a determinação de um dado componente. 
 A análise química qualitativa inclui de um modo geral, um grande número de 
diferentes procedimentos dentre os métodos modernos, tais como espectrográficos, 
cromatográficos e nucleares. O método usado neste curso envolve a dissolução da 
amostra e a análise da solução através de reações. Deste modo a sua importância 
está mais relacionada com a contribuição na formação do químico do que com uma 
metodologia analítica. Na realidade este curso tem sido considerado como a 
maneira mais racional e de baixo custo para se ensinar as reações de química 
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inorgânica. Por outro lado, é neste curso que o aluno adquire uma compreensão dos 
equilíbrios iônicos e do equilíbrio químico de modo geral. 
 Outro fator que justifica a inclusão deste curso no currículo de química é o 
desenvolver uma iniciativa considerável e a habilidade do estudante em um 
laboratório. 
A química analítica, devido seu grande número de métodos de investigação 
de substâncias e de suas transformações é de grande importância. Ela é de grande 
valor nas áreas afins com a química como a mineralogia, geologia, geoquímica, 
fisiologia, microbiologia, assim como nos ramos da medicina, da agronomia e da 
técnica. Em qualquer investigação científica ligada de uma ou outra maneira a 
fenômenos químicos, necessariamente serão utilizados os métodos de química 
analítica. 
A análise química tem grande valor na economia nacional; sem sua ajuda é 
impossível efetuar o controle químico da produção em importantíssimos campos da 
indústria, assim como no estudo químico de solos, fertilizantes, produtos agrícolas, 
matérias primas, etc. 
 
3. Classificação dos métodos analíticos 
3.1 Químicos – O elemento a ser determinado é transformado num composto que 
possui certas propriedades características e baseados nelas, podemos estabelecer 
que se formou exatamente este composto. À transformação química, denominamos 
de reação analítica e a substância que a provoca é denominada de reagente. 
 
 
 
 
 Os métodos químicos de análise, como qualquer outro método experimental 
atuam dentro de um determinado campo de aplicação, fora do qual não serão úteis. 
Por exemplo, os métodos atuais nem sempre correspondem as necessidades 
exigidas pela ciência e pela técnica, quanto a sensibilidade, isto é, a capacidade de 
detectar a presença e identificar traços de impurezas diversas. A rapidez de 
execução de análises com tais métodos, também não satisfazem as necessidades 
da produção no que é extremamente importante a rapidez na obtenção de 
resultados a tempo, de modo a se poder regular o processo tecnológico, evitando 
desta forma, uma produção defeituosa. 
 
Ex. : Cl-(aq) + AgNO3(aq) ↔ AgCl(s) ↓ + NO-3(aq) 
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3.2 Físicos – Os métodos físicos se baseiam na medição de um certo parâmetro do 
sistema que seja função da composição. 
Ex.: Análise Espectral – estuda-se o espectro da luz emitida, ao expor a substância 
a uma fonte de excitação, como a chama de um bico de gás, arco elétrico, etc, se o 
espectro da amostra apresenta linhas características de um dado elemento, fica 
comprovada sua presença na substância analisada; pode-se determinar a 
quantidade do elemento em questão. Este método apresenta alta sensibilidade( 10-6 
a 10-8 g), exige pouco tempo para execução da análise e são usadas pequenas 
quantidades de substâncias em tais análise (1 – 100 mg). 
 Análise Luminescente (método fluorimétrico) observa-se a luminescência da 
amostra, isto é, a excitação luminosa provocada comumente pela excitação das 
moléculas da substância estudada sob a ação da radiação ultravioleta. Como fonte 
de radiação ultravioleta pode-se utilizar uma lâmpada de quartzo a vapor de 
mercúrio com um filtro que deixa passar a radiação invisível da linha brilhante do 
mercúrio, 365 nm, que interfere com a luz visível. Sob a ação dos raios ultravioletas 
ou de outros tipos de radiação a substância estudada emite uma luz característica. A 
análise luminescente é mais sensível que a espectral ( < 10-10 g). 
 
3.3 Físico-Químicos – Fazem medidas de um parâmetro físico que está associado 
a composição química através de uma reação analítica. 
Ex.: Métodos Colorimétricos – são baseados na dependência que existe entre a 
intensidade de coloração de uma solução e a concentração da espécie colorida na 
mesma (íons ou moléculas) assim como o método cromatográfico. Neste método a 
solução em estudo é passada através de uma coluna com o adsorvente sólido. 
No início do século 20, os químicos passaram a explorar outros fenômenos distintos 
daqueles observados nos métodos clássicos para resolver problemas analíticos. 
Com isso, medidas de propriedades físicas dos analitos tais como a condutividade 
elétrica, absorção ou emissão de luz passaram a ser utilizada na análise química 
quantitativa de uma grande variedade de analitos inorgânicos, orgânicos e 
biológicos. Com isso, novas técnicas como a cromatografia líquida de alta eficiência, 
espectroscopia e técnicas eletroanalíticas passaram a ser utilizada para a realização 
de análises cada vez mais sofisticadas. Esses novos métodos de separação e 
determinação de espécies químicas passaram a ser conhecidos como métodos 
instrumentais de análise. Seu crescimento foi favorecido pelo avança tecnológico 
dos dispositivos eletrônicos e dos computadores. 
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4.Classificação dos métodos de análise química qualitativa segundo a 
quantidade de substância usada nas reações analíticas : 
4.1 Macroanálise – Se ensaiam 0,5 – 1,0g (quantidades grandes) ou 20 – 25 mL de 
solução. As reações se efetuam em tubos de ensaio comuns, a precipitação é 
feita em béquer e os precipitados são separados mediante filtração através de 
papel de filtro. 
4.2 Microanálise – Usam-se quantidades 100 vezes menores que na macroanálise, 
aproximadamente : 5 a 10 mg ou 0,2 – 0,5 mL. Apresentam reações de alta 
sensibilidade, compreendem as reações empregadas nos métodos 
microcristaloscópicos e da gota. 
4.2.1 Método Microcristaloscópicos – as reações efetuam-se em porta objetos, 
identificam-se o íon (ou elemento) na forma de cristais, que são observados 
pelo microscópio. 
4.2.2 Método da gota – se utiliza reações que são acompanhadas de mudança de 
coloraçãoou de formação de precipitados coloridos. As reações são 
efetuadas em tiras de papel de filtro onde são adicionados gota a gota, em 
ordem determinada de adição, a solução ensaiada e os reativos, como 
resultado aparece uma mancha colorida, cuja cor comprova a presença do 
íon a identificar. 
4.3 Semimicroanálise – utiliza-se cerca de 50 mg de sólido ou 1 mL de solução. 
Ocupa posição intermediária entre macro e micro. Usa tubos de ensaio especiais 
e centrífuga para separar os precipitados das soluções. 
4.4 Ultramicroanálise – Se utiliza quantidades menores que 1 mg. Quase todas as 
operações são executadas observando-as com um microscópio. 
 Somente as reações que vêm acompanhadas de algum efeito externo 
encontram aplicação na análise química qualitativa, isto é, transformações 
facilmente identificáveis as quais permitem confirmar a reação correspondente. Tais 
efeitos externos são: 
(a) A mudança de coloração; 
(b) Precipitação (ou dissolução); 
(c) Desprendimento gasoso. 
 
 
 
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5. Sensibilidade das reações 
 
Ao realizar-se qualquer reação analítica, é necessário criar-se determinadas 
condições para seu desenvolvimento, caso contrário o resultado não será 
satisfatório. 
 
a) Meio adequado – há certas reações que se processam em meio ácido, alcalino 
ou neutro. Então deve-se ajustar uma faixa de pH mais adequada para que a 
reação ocorra satisfatoriamente. Por exemplo, se o precipitado é solúvel em 
ácidos como em álcalis, então devem-se formar em meio neutro. 
 
Ex.: Ca+2(aq) + C2O4-2(aq) ↔ CaC2O4(s) ↓ 
 
b) Temperatura da solução – os precipitados cuja solubilidade aumentam com o 
aumento da temperatura, as reações correspondentes devem ser desenvolvidas 
a frio. Às vezes é necessário aquecer a solução, para que a reação ocorra. 
 
Ex.: PbCl2(s) ↓ + H2O(l) ↔ Pb2+(aq) + 2 Cl-(aq) 
 quente 
 
c) Concentração do íon a identificar na solução – Se a concentração do íon a 
ser precipitado é muito baixa, não ocorrerá a precipitação. Isto se deve ao fato de 
que uma substância só precipita se sua concentração na solução for maior que a 
sua solubilidade nas condições dadas. Se a solubilidade da substância é baixa, 
ela precipitará ainda sendo mínima a concentração do íon a identificar. Neste 
caso a reação é dita ser sensível. No caso contrário, se a solubilidade do produto 
formado é bastante elevada, a reação será pouco sensível e só dará resultado 
positivo se a concentração do íon a identificar for relativamente alta. 
 
A sensibilidade das reações é definida quantitativamente por dois índices que se 
inter-relacionam: 
 
a) Limite de identificação ou quantidade mínima detectável (m) – é a menor 
quantidade de substância ou de íon que se pode identificar dando resultados 
positivos. Como esta quantidade é muito pequena, se expressa melhor em 
microgramas (µg). 
1µg = 10-6g. 
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Somente o limite de identificação não caracteriza completamente a sensibilidade 
da reação, pois esta massa pode estar dissolvida em quantidades variáveis de 
solvente, sendo às vezes possível não se identificar o íon devido a diluição ser 
elevada. Portanto, a diluição limite também é considerada 
 
b) Diluição ou Concentração Limite (D.L) – caracteriza a menor concentração da 
substância ou do íon que dá sempre uma reação positiva. 
A diluição limite é expressa pela seguinte proporção : DL = 1 : G; sendo G igual à 
quantidade em peso do solvente correspondente a uma unidade de peso da 
substância ou íon a identificar. 
 
5.1 Determinação experimental da sensibilidade de uma reação 
Efetua-se a mesma, repetidamente, usando de cada vez soluções de 
concentrações bem definidas da substância ou do íon a identificar na qual tais 
concentrações vão diminuindo progressivamente, até que a reação dê teste negativo 
para aquela concentração, isto é, até encontrarmos a menor concentração em que 
ela poderá ser realizada. Se a concentração do íon a identificar for 
consideravelmente maior que a diluição limite, então o resultado da reação (por 
exemplo, a precipitação) aparecerá imediatamente. 
 
Exemplo : 
Para determinar a sensibilidade de uma reação para o Fe+3 foi preparada uma 
solução contendo 1g de ferro por litro. Encontrou-se que o teste não dá bons 
resultados quando a diluição ultrapassa 1000 vezes. Sabendo-se que o teste foi 
executado com 2 mL da solução de ferro diluída. Calcular a diluição limite e a 
quantidade mínima detectável. 
 
Solução: Uma diluição 1000 vezes significa adicionar 999 litros de água a 1 litro da 
solução original, perfazendo 1000.000 mL de solução. Como a densidade da água é 
1,0 g/mL e admitindo-se que a densidade da solução é igual a densidade da água , 
então o volume da solução diluída pesará 1000.000 g. Assim, 
 Diluição limite = 
águademassa
Fedemassa 3
 = 
g
g
000.000.1
1
 = 1 : 1.000.000 
Como a solução foi diluida 1000 vezes, podemos escrever que, 
 1.000.000 mL de solução -------------- 1 g de Fe3+ 
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 2,00 mL de solução ---------------- m g de Fe3+ 
 
000.000.1
00,2
m 0,000002g = 2. 10-6 g = 2 µg de Fe3+ 
A quantidade mínima detectável é, portanto, igual a 2 µg de Fe3+ . 
 
 A sensibilidade das reações que servem para identificar um mesmo íon pode 
ser muito variada, como se demonstra pelos dados da Tabela 1.1. 
 
Tabela 1.1. Sensibilidade de diferentes reações para o íon Cu+2 (*) 
 
REAGENTE 
 
COMPOSTO 
FORMADO 
 
EFEITO DA 
REAÇÃO 
LIMITE DE 
IDENTIFICAÇÃO, 
µg 
 
DILUIÇÃO 
LIMITE 
HCl H[CuCl3] Col. verde da 
solução 
1 1/50.000 
NH3 [Cu(NH3)4]Cl2 Col. azul da 
solução 
0,2 1/250.000 
K4[Fe(CN)6] Cu2[Fe(CN)6] Precipitado 
marron 
0,02 1 / 2.500.000 
(*) Teste efetuado com 0,05 mL de solução. 
 
Esta tabela mostra que a reação com K4[Fe(CN)6] é a mais sensível e permite 
identificar uma quantidade 50 vezes menor de cobre na solução que na reação com 
HCl , e 10 vezes menor que com amônia. 
A sensibilidade das reações pode variar dentro de certos limites, de acordo 
com vários fatores. Por exemplo, nas reações de precipitação a sensibilidade pode 
ser elevada pela adição à solução sob análise, de álcool etílico, que causa uma 
diminuição na solubilidade dos compostos inorgânicos em solução. O aumento da 
sensibilidade também ocorre pela agitação da mistura reativa aquosa com algum 
líquido orgânico imiscível com a água ( p. ex.: benzeno, tetracloreto de carbono, 
etc.). O precipitado se acumula no limite de separação das fases dos líquidos e, por 
isso, se distingue com mais facilidade. Reações que não são acompanhadas por 
precipitação, como as de formação de complexos solúveis, podem ter sua 
sensibilidade elevada pela adição de dissolventes orgânicos miscível com a água, 
reprimindo sua dissociação. Por outro lado a adição de um dissolvente orgânico não 
miscível com a água ocasiona a extração do íon complexo que passa para a fase 
orgânica, tornando a cor mais intensa. 
Deve ser lembrado, contudo, que ao se elevar a sensibilidade das reações se 
aumenta a possibilidade de erro por causa das impurezas dos reativos, que podem 
ser confundidas com a presença dos íons no material investigada. Para evitar este 
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inconveniente, faz-se um ensaio em branco, isto é, um experimento com todos os 
reagentes presentes exceto a substância a ser analisada.2 
 
6.Especificidade e Seletividade das reações 
 
6.1 Especificidade das reações – reações específicas são aquelas que permitem 
identificar o íon em uma mistura com outros íons. Um exemplo deste tipo de 
reação é a identificação do íon amônio, NH4+ , pela ação de uma base forte sob 
aquecimento. Esta reação é acompanhada por desprendimento de amônia, NH3, 
que se reconhece facilmente por seu odor e outras propriedadescaracterísticas: 
 
NH4+ (aq) + OH-(aq) ↔ NH3(g) + H2O(l) 
 
 Dos compostos comumente encontrados em análise, somente os sais de 
amônio produzem NH3 nas condições dadas. Portanto, uma reação com um álcali é 
específica para a identificação do íon amônio. Contudo, são conhecidas poucas 
reações específicas. 
 
6.2 Seletividade das reações – reações seletivas são aquelas reações que 
produzem resultados idênticos ou muito parecidos com um número reduzido de 
íons em determinadas condições. Quanto menor o número de íons em que a 
reação produz resultado positivo, maior o grau de seletividade. Estes íons são 
chamados interferentes. 
Em alguns casos os efeitos interferentes dos íons estranhos podem ser 
prevenidos adicionando-se agentes mascaradores, isto é, substâncias que fixam 
estes íons em complexos bastante estáveis, baixando deste modo sua concentração 
na solução analisada. Por exemplo, os íons Cu2+, que formam um precipitado negro 
de CuS, interferem na determinação dos íons Cd2+, a medida que um precipitado 
amarelo brilhante de CdS é formado pela ação do H2S. Se o teste é realizado na 
presença de KCN, os íons Cu2+ formam um íon complexo [Cu(CN)4]3-, que não reage 
com o H2S. Neste caso, os íons cobre(II) são mascarados e não interferirão na 
determinação do Cd2+. 
 
 
 
 
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7. Análise fracionada e análise sistemática 
 Utilizando as reações específicas, os íons correspondentes podem ser 
identificados pelo chamado método fracionado, isto é, diretamente em porções 
retidas da solução em estudo, sem ter em conta os outros íons nela existentes. 
Também não tem nenhuma importância a ordem de identificação dos íons isolados. 
Ex.: Método fracionado dos íons Fe3+ e Co2+ 
 
 
 
 
 Quando não há reações seletivas muito seguras nem se pode aumentar a sua 
seletividade por meio de um processo qualquer, a identificação dos correspondentes 
íons pelo método fracionado é impossível. Nestes casos, convém elaborar uma 
sucessão das reações de identificação dos íons, isto é, estabelecer uma marcha 
sistemática da análise. Esta consiste no seguinte: a identificação de cada íon só 
deve iniciar-se depois de terem sido identificados e eliminados da solução todos os 
outros íons que impedem a sua identificação (isto é, que reagem com o reagente 
usado). Ex.: Análise sistemática dos íons Ca2+ e Ba2+ 
 
 
 
 
 
 
 Cu2+, Cd2+ 
 
 [KCN] 
 
 [[Cu(CN)4]3-,[Cd(CN)4]2-] 
 
 [H2S] 
 
 
 
 
 [[Cu(CN)4]3-] [CdS] 
 Amarelo 
 
 
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LISTA DE EXERCÍCIOS SOBRE SENSIBILIDADE DAS REAÇÕES 
 
1. Para determinar a sensibilidade da reação de identificação do íon Ag+ que se 
desenvolve segundo a reação: 2Ag+ + CrO42-  Ag2CrO4(s), preparou-se uma 
solução de AgNO3 contendo 1 g de Ag+ (1,57 g de AgNO3) por litro de solução. 
Verificou-se que o teste dá positivo quando a solução original é diluída até 25 vezes, 
mas a uma diluição maior que esta o teste não dá resultado satisfatório. Determinar 
a diluição limite e a quantidade mínima detectável para a reação mencionada, se o 
teste foi executado com 0,02 mL da solução de Ag+ diluída. Para a água, d = 
1,0g/mL.Resp.: 1/25.000 e 0,8 µg Ag+ 
2. Na determinação microcristaloscópica do íon cálcio como CaC2O4, o teste foi 
positivo quando se usou 0,001 mL de solução 0,001 mol/L de CaCl2. Calcular a 
diluição limite e a quantidade mínima detectável. Resp.: 0,04 µg Ca2+ e 1/25.000. 
3. A diluição limite para a reação do íon potássio com solução de NaHC4H4O6 (se 
forma um precipitado de KHC4H4O6) é 1/1000. Qual será a menor concentração (em 
mol/L) de uma solução de KCl em que o íon potássio poderá ser detectado por esta 
reação. Resp.: 0,026 mol/L 
4. Para determinar a sensibilidade da reação de identificação do Co2+ segundo a 
reação: Co2+ + 4 SCN-  Co(SCN)42-, foi verificado experimentalmente que o teste 
foi positivo quando se usava 0,05 mL de solução de cobalto contendo 10 mg 
Co2+/litro. Calcular a diluição limite e a quantidade mínimas detectável. Resp.: 
1/100.000 e 0,5 µg Co2+ 
5. Para determinar a sensibilidade da reação de identificação do íon Fe3+ segundo a 
reação, 4Fe3+ + 3K4[Fe(CN)6]3  Fe4[Fe(CN)6]3(s) + 12 K+, foi verificado 
experimentalmente que o teste foi positivo quando se usava 0,02 mL de solução 
3,57.10-4 mol/L de Fe3+. Calcular a diluição limite e a quantidade mínima detectável. 
Resp.: 1/50.000 e 0,4 µg Fe3+ 
6. Para determinar a sensibilidade da reação de identificação do íon Cu2+ segundo a 
reação 2Cu2+ + [Fe(CN)6]4-  Cu2[Fe(CN)6](s), foi verificado experimentalmente que 
a reação não dá positiva quando a diluição limite ultrapassa 1/2.500.000. 
Considerando-se que o teste foi executado com 0,05 mL da solução de cobre, 
determinar a quantidade mínima detectável(g) em que esta reação dá positiva. 
Resp.: 0,02 µg Cu2+