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QUÍMICA ANALÍTICA FARMACÊUTICA II Professora: Carolina Mauad Lopes 2 QUÍMICA QUANTITATIVA ANALÍTICA QUANTIDADE NÚMEROS CÁLCULOS 3 CONTEXTUALIZAÇÃO 4 A disciplina Química Analítica Farmacêutica II tem papel importante para que os discentes do curso de Farmácia conheçam os princípios da análise química da matéria, com ênfase na identificação e determinação quantitativa de elementos e substâncias e na determinação da estrutura química de compostos químico presentes em amostras de diferentes origens, por meio de técnicas clássicas e instrumentais. Os conceitos estudados nesta disciplina constituem no arcabouço para a sólida compreensão de assuntos abordados em disciplinas que envolvam a análise e o controle de qualidade de matérias-primas, medicamentos, cosméticos e alimento, além das clínicas e toxicológicas. OBJETIVO GERAL Proporcionar ao acadêmico do curso de graduação em Farmácia uma visão global dos princípios da Análise Química Quantitativa, aplicada às análises farmacêuticas, demonstrando a importância da análise química nos processos de identificação ou quantificação de substâncias ou componentes de soluções ou misturas ou ainda na determinação da estrutura de compostos químicos. 5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS o Compreender as bases teóricas e a importância da análise química no controle de qualidade dos materiais; o Entender as principais etapas da análise química e o tratamento estatístico dos dados obtidos; o Conhecer as formas de expressão dos resultados de análises químicas; o Analisar e interpretar resultados analíticos quando aplicados métodos volumétricos, gravimétricos e instrumentais; 6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Entender os objetivos e os principais processos de calibração de instrumentos analíticos e padronização de métodos; Preparar e padronizar soluções titulantes empregadas na análise volumétrica. Compreender os princípios e aplicações das titulações de neutralização, precipitação, complexação e oxirredução; Dominar os conceitos envolvidos nos métodos gravimétricos de análise; Dominar os conceitos envolvidos nas análises químicas utilizando métodos espectrométricos e eletroanalíticos. 7 EMENTA Introdução a análise química. Aparelhagem comum e técnicas básicas. Cálculos empregados na química analítica. Erros em análises químicas. Tratamento e avaliação estatística de dados. Amostragem, padronização e calibração. 8 EMENTA Preparação de amostras. Titulação de neutralização. Titulação de precipitação. Titulação de complexação. Titulação de óxido-redução. Métodos gravimétricos de análise. Métodos Instrumentais de Análises Químicas: Métodos espectroscópicos e eletroanalíticos 9 DATAS IMPORTANTES 10 Provas: AV 1 – 06/10/2021 AV 2 – 24/11/2021 AV 3 – 08/12/2021 Avaliando aprendizado: 1º - 01/09/2021 2º - 21/09/2021 3º - 11/10/2021 4º - 04/11/2021 Término 17/11/2021 Final do semestre: 15/12/2021 ALGUNS CONCEITOS Química analítica: é o ramo da química que envolve a separação, identificação e determinação das quantidades relativas dos componentes de uma amostra. 11 QUÍMICA ANALÍTICA ANÁLISE QUALITATIVA ANÁLISE QUANTITATIVA ✓ Concluído! Em andamento! RELEMBRANDO... Análises qualitativas: estabelece a identidade química das espécies presentes em uma amostra. Análise quantitativa: determina as quantidades relativas das espécies, ou analitos, em termos numéricos, ou seja, indica a quantidade de cada substância presente em uma amostra. Analitos: componentes de uma amostra a ser determinados. 12 13 De modo geral, a análise química quantitativa pode ser estabelecida em etapas, cada qual com grau de importância e influência no resultado final da análise: - Definição do problema analítico - Escolha do método analítico adequado - Obtenção de uma amostra representativa - Pré-tratamento da amostra - Análise química - Tratamento de dados - Apresentação dos resultados DEFINIÇÃO DO PROBLEMA ANALÍTICO Traduzir questões gerais em questões específicas acessíveis que possam ser reproduzidas através de medidas químicas. Problema analítico ? . Controle de qualidade (matéria-prima e/ou produto final) . Controle de produção (adição de C, Ni, Cr na fabricação de aço) . Avaliação ambiental (poluentes) . Exposição ocupacional (análise do ambiente ou fluído biológicos) Objetivo da análise ? 14 ESCOLHA DO MÉTODO Fatores que influenciam na escolha: Tipo de análise Natureza do material (íon, molécula, elemento) Interferentes (qualquer substância que possa interferir no sinal obtido pelo analito) Exatidão e precisão Equipamentos disponíveis Tempo e número de análise Natureza da amostra Quantidade de amostra disponível macro 1 a 100% Nível de concentração micro 0,01% a 1% traço < 0,01% 15 16 MÉTODO MÉTODOS CLÁSSICOS MÉTODOS INSTRUMENTAIS • Ideal para análises esporádicas • Baixo custo • Aparelhagem de fácil aquisição • Macroanálises • Ideal para rotina • Custo mais elevado • Pessoal treinado • Análise de traços • Necessita de calibração do aparelho • Grande aplicação em indústria OBTENÇÃO DE UMA AMOSTRA REPRESENTATIVA Amostragem: processo de selecionar uma amostra bruta representativa de um lote. Preparo da amostra: processo que converte uma amostra bruta em uma amostra homogênea de laboratório. Também refere-se às etapas que eliminam as espécies interferentes ou que concentram o constituinte em análise. 17 AMOSTRAGEM 18 Lote Amostra bruta representativa Amostra homogênea de laboratório Alíquota AlíquotaAlíquota PRÉ-TRATAMENTO DA AMOSTRA Dependendo da amostra e dos objetivos da análise empregamos procedimentos chamados de pré-tratamento. Ex.: Dissolução, extração, filtração No caso das amostras sólidas, ainda são utilizadas secagem, moagem, separação granulométrica. 19 ANÁLISE QUÍMICA Para cada método devem ser verificadas todas as variáveis que afetam a análise propriamente dita, além da existência ou não dos interferente químicos, para que não haja comprometimento do resultado. 20 TRATAMENTO DE DADOS Métodos de calibração Comparação com padrões analíticos certificados Tratamento estatístico sempre que necessário, para validar os resultados. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS O cuidado com todo processo de análise é muito importante, porque o resultado obtido é um número. Este número muitas vezes pode gerar ações imediatas de órgãos oficiais de saneamento básico, saúde pública ou ainda controle ambiental. Retirada do produto do mercado Fechamento de indústrias Afastamento do trabalho Indicação para uma cirurgia 21 AMOSTRAGEM E PREPARO DE AMOSTRAS PARA ANÁLISE 23 Além da escolha conveniente do método analítico e estudo dos possíveis interferentes, torna-se essencial boa amostragem, preparação e solubilização da amostra para análise. Qualquer que seja o tipo de amostra, erros significativos poderão ser introduzidos se a etapa de preparação não for satisfatoriamente conduzida. A amostragem é a primeira fase da análise. É preciso haver integração entre os responsáveis pela coleta e o laboratório, buscando-se sincronismo entre a remessa de amostras e a capacidade do laboratório em executar as determinações. Normalmente a atividade de preparação inclui o recebimento, o registro, o pré-acondicionamento, a secagem, a moagem, o acondicionamento e a rotulagem das amostras. 24 A qualidade do resultado de uma análise química depende de muitos fatores. Entre os mais importantes pode ser destacado: ▪ Controle da amostragem ▪ A definição dos critérios de amostragem: • Tipo de amostra a ser coletada e a metodologia analítica a ser aplicada • Representatividade da amostra é essencial para o sucesso da análise. • Homogeneidade ou heterogeneidade. • Procedimento de coleta e armazenagem. • Problemas de contaminação devem ser observados com cuidado. 25 ALGUNSCUIDADOS DEVEM SER OBSERVADOS, PARA GARANTIR A INTEGRIDADE FÍSICA E QUÍMICA DO MATERIAL COLETADO: Evitar coletar amostras sujas de terra ou com excesso de água; Identificar devidamente, com letras legíveis, o recipiente (saco de papel ou de plástico, potes plásticos, frascos, etc.) que receberá a amostra. Cuidado especial deve ser tomado com as amostras que serão armazenadas a baixa temperatura. Em muitos casos, a identificação feita inicialmente torna-se ilegível durante o processo de descongelamento; Garantir que os utensílios, embalagens e ferramentas empregados na coleta e no transporte não contaminem a amostra, principalmente em função das determinações que serão realizadas. 26 Documentar cada etapa da coleta, incluindo eventos não esperados (p.ex., chuvas). Especificar todas as características relevantes da área, condições climáticas e população amostrada, condições de transporte e secagem; Amostra deve ser encaminhada o mais rapidamente possível ao laboratório, para que possa ser devidamente processada e armazenada; A amostra que chegar ao laboratório sem as informações necessárias ao processamento e análise deve ser recusada. É necessário conhecer o tipo da amostra, o que deve ser determinado e quem é o seu responsável. 27 AMOSTRAGEM Uma análise química é frequentemente realizada em apenas uma pequena fração do material cuja composição seja de interesse. O processo pelo qual uma fração representativa é coletada é denominado amostragem. A amostragem para uma análise química envolve, necessariamente, a estatística, uma vez que são tiradas conclusões acerca de uma quantidade muito maior do material a partir de uma análise que envolve uma pequena amostra de laboratório. 28 OBTENÇÃO DE UMA AMOSTRA REPRESENTATIVA O processo de amostragem precisa assegurar que os itens escolhidos sejam representativos de todo o material ou população. Amostra bruta: réplica em miniatura da massa inteira do material a ser analisado. Para as análises realizadas no laboratório, a amostra bruta é normalmente reduzida em tamanho para uma quantidade de material homogêneo para tornar-se amostra de laboratório. 29 TIPOS DE AMOSTRA AMOSTRAS HOMOGÊNEAS: Gases e líquidos, na maioria das situações qualquer porção é representativa. AMOSTRAS HETEROGÊNEAS: Rochas, Minerais, Minérios, Solos e Sedimentos Podem apresentar composição diferente em porções retiradas ao acaso, os cuidados com a amostragem e preparação devem ser redobrados. Deve ser considerado que a amostra de laboratório, com massas entre 0,1 a 10 g, pode representar toneladas de material, exigindo cuidadosa definição do procedimento de amostragem e preparação para análise. 30 MANUSEIO AUTOMÁTICO DE AMOSTRAS 31 Uma vez que a amostragem tenha sido concluída e que o número de amostras e réplicas tenha sido escolhido, inicia- se o processamento da amostra. O manuseio automático de amostras pode permitir maior velocidade analítica (mais análises por unidade de tempo), maior confiabilidade e menores custos que o manuseio manual de amostras. PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE Dissolução da amostra: Um procedimento ideal para a dissolução da amostra deve ser: Capaz de dissolver a amostra completamente, sem deixar nenhum resíduo. Razoavelmente rápido para ser executado. Os reagentes utilizados não deverão interferir na determinação do analito e/ou na separação dos constituintes de interesse. Os reagentes deverão estar disponíveis em alto grau de pureza para não contaminar as amostras. As perdas por volatilização, por adsorção e/ou absorção ou por quaisquer outras razões deverão ser desprezíveis. Nem os reagentes e nem as amostras deverão atacar o recipiente em que será feita a reação. As contaminações devido ao ambiente deverão ser desprezíveis. A solução final deverá conter todos os analitos de interesse. 32 PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE Mineralização e decomposição da matéria orgânica: Amostras orgânicas ou de natureza mista sofrem dois processos distintos de ataque, que muitas vezes acontecem simultaneamente: mineralização e dissolução. Mineralização → destruição da matéria orgânica. Dissolução → dissolução da matéria inorgânica. 33 PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE Filtração: 34 PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE Papeis de filtro 35 PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE Cadinhos com placas porosas permanentes 36 PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE Lavagem dos precipitados: Remoção de possíveis impurezas do sólido filtrado através de lavagens com solventes que não solubilizem a amostra. Calcinação dos precipitados: Tratamento da amostra em altas temperaturas. Secagem: Utilização de estufas ou secadores para remoção de água, solventes ou impurezas voláteis. 37
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