Slide - Preparo de Amostras

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Aula
Preparo de Amostras
C
O
N
T
E
Ú
D
O
€ Considerações sobre amostragem
€ Preservação de amostras
€ Tratamentos convencionais 
(dissolução, abertura, digestão, ...)
€ Tratamentos preliminares
€ Detalhes sobre o preparo de amostras para 
determinações inorgânicas
€ Detalhes sobre o preparo de amostras para 
análises cromatográficas
€ Exemplos de procedimentos de preparo de amostras
€ Considerações sobre segurança no laboratório
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O Preparo de Amostra na Análise Química
Definição do problema analítico
Escolha do método de análise
Amostragem
Tratamento da amostra (e separação da espécie de interesse)
Calibração
Medida analítica
Avaliação dos resultados
Ação
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1) Amostragem
É a coleta de uma ou mais porções de uma amostra 
para a realização da análise, geralmente no laboratório
Um dos objetivos: Redução do “tamanho” da amostra
AMOSTRA BRUTA
AMOSTRA LABORATORIAL
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... Amostragem
Deverá levar a resultados representativos e reprodutivos
Na prática:
Estabelecer ou seguir um protocolo 
de amostragem apropriado
(amostras homogêneas x amostras heterogêneas)
Minimizando as incertezas relacionadas 
à amostragem: - Erros sistemáticos
- Erros de amostragem
Acondicionar a amostra adequadamente 
para que se mantenha íntegra
até o momento da análise
5
1.1) Tipos de amostras
Considerando as características das amostras:
• AMOSTRAS HOMOGÊNEAS
– Gases e líquidos, na maioria das situações
– Qualquer porção é representativa desde que não haja partículas
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Tipos de amostras
• 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
Os “pontos escuros” correspondem a determinados compostos e que 
não se distribuem de forma homogênea
10
1.2) Exemplos de amostragem
a) Água de um rio ou lago (água superficial)
€ Quantos pontos serão amostrados e como ?
€ Cada ponto será amostrado em replicata ?
€ Qual a quantidade mínima de amostra necessária para a realização das 
análises no laboratório ?
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b) Sólidos particulados e gases (emissões atmosféricas)
1) Adicionar um filtro que 
adsorva os analitos diretamente
na fonte
2) Utilizar uma bomba que 
aspire as emissões no ambiente, 
de forma que os analitos fiquem
retidos em um filtro
Exemplos de amostragem
http://www.fasteronline.com.br/products/bomba-de-amostragem-de-ar-222-3-kit-completo
Tratar os filtros como se fossem a “própria amostra”, de acordo com 
o tipo de análise a ser realizada
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http://www.fasteronline.com.br/products/bomba-de-amostragem-de-ar-222-3-kit-completo
c) Materiais sólidos não pulverizados
Exemplos de amostragem
Retirada de uma ou mais 
porções representativas
- Processamento
- Homogeneização (quarteamento)
Obtenção da amostra laboratorial
(no “tamanho” adequado)
10
2) Acondicionamento da amostra
??
Coleta de Anomalocardia brasiliana. Nano, RMW. “Determinação de Íons Metálicos em 
Moluscos Bivalves do Manguezal da Região Petrolífera de São Francisco do Conde Recôncavo 
Bahiano”, Tese de doutorado, Unicamp, Campinas –SP, 2006.
? ?
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Deve evitar que processos físicos, químicos e biológicos alterem a
composição da amostra
€ Acondicionamento da amostra
PROCESSOS FÍSICOS
Volatilização
Adsorção em superfícies 
Difusão
PROCESSOS QUÍMICOS
Reações fotoquímicas 
Oxidações 
Precipitações
PROCESSOS BIOLÓGICOS
Biodegradação 
Reações enzimáticas
€ ENTRETANTO não há como manter a integridade de uma amostra 
indefinidamente 17
Escolha do MétodoEm posse da amostra:
Preparo de amostra
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3) Tratamentos preliminares (ou prétratamentos)
1) Secagem
2) Moagem
E, em alguns casos:
3) Separação de apenas alguns componentes (solubilização parcial)
€ Extraçãode espécies inorgânicas em solos
€ Lixiviação de compostos metálicos solúveis
(testes com Resíduos sólidos € uso de água e ácido acético)
€ Extração com solventes orgânicos
(separação de compostos aromáticos em solos e sedimentos)
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Tratamentos preliminares
DETALHANDO ALGUNS PRÉ-TRATAMENTOS
1) Secagem e eliminação da umidade
- Aquecimento à 105 oC em estufa comum
60 0C em estufa com circulação de ar
(materiais biológicos)
- Acondicionamento sob vácuo, emdessecador
(garante a preservação completa da amostra)
- Liofilização e congelamento seguido de aplicação de 
vácuo
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Tratamentos preliminares
2) Moagem e fragmentação da amostra com a diminuição do 
tamanho de partícula, conforme conveniência do método
- Diminuindo o tamanho das partículas aumenta-se a relação 
entre área superficial e volume de amostra, facilitando a dissolução
- Dependendo do método ou dos objetivos da preparação o 
tamanho das partículas devem ser controlados
MOAGEM PENEIRAÇÃO
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Tipos de Moagem
1) BRITAGEM (amostras deminerais)
• Consiste na primeira etapa da redução do tamanho da amostra,
em geral, reduzindo para grãos de aproximadamente 1 a 5 mm
Tratamentos preliminares
ATENÇÃO:
A composição da liga metálica usada na construção do equipamento
deve ser considerada para definir possíveis elementos que poderão
ser incorporados à amostra neste processo
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Equipamentos utilizados
PRENSA:
24
BRITADOR:
25
2) PULVERIZAÇÃO
(Pode ser usada após a britagem)
• A amostra será colocada na 
granulometria desejada
porcelana
Tratamentos preliminares - Moagem
– Manualmente, por meio de um gral 
com pistilo, construído em ágata, 
porcelana, quartzo, ferro ou outro 
material, dependendo do interesse 
e da análise que será realizada
ágata
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PULVERIZAÇÃO
– Com sistemas automatizados a
pulverização pode ser conseguida
com maior facilidade e rapidez,
tanto para volumes maiores como
menores, garantindo também maior
homogeneidade para a composição e
granulometria final
* MOINHOS DE BOLA €
Tratamentos preliminares - Moagem
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Tratamentos preliminares - Moagem
Amostras 
“gordurosas”
Alimentos (chocolate)
Tecidos biológicos
- Analitos orgânicos 
(DNAs)
- Analitos inorgânicos
PULVERIZAÇÃO POR CRIOGENIA
Aplicável também para outros tipos de amostras como (ossos e cabelo)
* MOINHOS CRIOGÊNICOS
Operam a baixas temperaturas (N2 (l))
Aplicam-se a pequenas quantidades de amostra (p. ex. 0,1 – 5 g)
- Amostra € cilindro de policarbonato € congelamento
(com barras moedoras de aço)
- Moagem (agitação do cilindro)
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http://www.inovamaq.com.br/moinho-pulverizador-criogenico/
http://www.inovamaq.com.br/moinho-pulverizador-criogenico/
ETAPA FINAL: PENEIRAÇÃO
Controle do PSD
– UTILIZADA PARA SELECIONAR UMA 
GRANULOMETRIA ESPECÍFICA
• AS PENEIRAS PODEM APRESENTAR 
GRANULOMETRIA EM
MESH e mm
– 80 mesh = 0,177 mm = 80 tyler
– 100 mesh = 0,149 mm = 100 tyler
MAIOR VALOR mesh € MENOR VALOR mm
Tratamentos preliminares - Moagem
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O Preparo da Amostra
ALÍQUOTA
DISSOLUÇÃO DECOMPOSIÇÃO
Via úmida Via seca
Com 
aquecimento
Sem 
aquecimento
“C
on
ve
nc
io
na
l
”
M
ic
ro
on
d
a
s
EXTRAÇÃO
Líquido-líquido Sólido-líquido 
Líquido- sólido
F
us
ã
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b
us
tã
o
24
4.1) Métodos convencionais para o preparo de amostras
a) DISSOLUÇÃO (determinações em geral)
É a transformação de uma amostra em uma solução (geralmente aquosa), 
envolvendo ou não uma reação química
Exemplos para determinações inorgânicas:
€ Amostra de sal de cozinha: NaCl (s) Na+ + Cl-
H2O
Pb2+ + polímero (l)
€ Amostra de calcário: CaCO3 (s) + 2H+ Ca2+ +H2O + CO2 (g)
€ Amostra de plástico: polímero-Pb2+
DMF
(Solução)
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b) ABERTURA
Determinações inorgânicas em amostras orgânicas ou inorgânicas
É a transformação química de uma amostra sólida em uma outra forma 
sólida, a qual é facilmente solúvel em água ou ácidos diluídos
DOIS TIPOS: FUSÃO E COMBUSTÃO POR VIA SECA
Fusão é a decomposição de MATERIAISINORGÂNICOS à alta 
temperatura e à pressão ambiente
A amostra é “queimada” na presença de um fundente* e o método é 
aplicado quando se deseja determinar os componentes majoritários da 
amostra
39(*) Hidróxidos de metais alcalinos, carbonatos e boratos
b) ABERTURA
Determinações inorgânicas em amostras orgânicas ou inorgânicas
Fusão é a decomposição de MATERIAIS INORGÂNICOS à alta 
temperatura e à pressão ambiente
€ A “queima” é feita na presença de um fundente e o método é aplicado 
quando se deseja determinar os componentes majoritários da amostra
Exemplo:
Amostra de sílica: SiO2 (s) + O
2-
3
∆
SiO 2-
(fusão alcalina)
PRODUTO:
óxidos e/ou carbonatos
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ABERTURA - Equipamentos usados na Fusão
Geralmente* usam-se fornos chamados de muflas (400 – 550oC)
Antes
do 
aquecimento
“cadinhos” de porcelana 
(Pt: mais resistente)
Alguns modelos de muflas
€ Após o 
aquecimento
* Outras fontes de aquecimento possíveis: chamas e microondas 41
VANTAGENS
✓É bastante eficiente para amostras geológicas e de difícil solubilização em 
ácidos
✓Aplica-se a grandes quantidades de amostras (que podem ser solubilizadas em 
pequenos volumes de ácido!)
DESVANTAGENS
✓ Requer até 8 vezes mais tempo do que outros métodos
✓ Consome quantidades grandes de reagentes
- Compromete a exatidão das análises (possíveis contaminações)
- O fundente, agregado à matriz, pode ser uma causa adicional de 
interferências
✓ “Não recomendado” para elementos voláteis, principalmente As, Hg e Se
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ABERTURA - Fusão
Utilizada para DECOMPOR materiais orgânicos
“Parecida” com a fusão (cadinhos, muflas, . . . ) , MAS:
-Queima da amostra principalmente pelo O2 (ar ou em 
atmosfera de oxigênio): O O2 atua como agente oxidante
-Feita na presença de “aditivos” para evitar a perda de espécies 
voláteis
Mg(NO3)2 recomendado para As, Hg e Pb
H2SO4 recomendado para Zn e Sn
Produto de queima:
resíduo inorgânico (cinzas) solúvel em ácidos diluídos
ABERTURA - Combustão
óxidos de metais 
silicatos
fosfatos e sulfatos não voláteis
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DIGESTÃO
Ácidos minerais oxidantes:
(decomposição de orgânicos)
ÁCIDO PERCLÓRICO (HClO4)
Alto poder de oxidação e que deve ser usado combinado com
outros ácidos (como o nítrico) para evitar a formação de percloratos
instáveis
ÁCIDO SULFÚRICO (H2SO4)
Alto poder oxidante, mas a cinética de reação é bastante lenta...
Por isso, é geralmente usado com outros ácidos, sendo que o uso com 
perclórico é perigoso
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Ácidos minerais oxidantes (decomposição de orgânicos)
ÁCIDO NÍTRICO (HNO3)
Poder de oxidação moderado, sendo usado em “altas” 
temperaturas e/ou em conjunto com outros reagentes
É o ácido mais empregado (sozinho ou combinado)
- Alta pureza
- Formação de nitratos solúveis
Reação genérica:
(CH2)n + 2HNO3 + calor CO2(g) + 2NO(g) + 2H2O
O poder de oxidação depende da temperatura de trabalho 
(fator limitante em sistemas abertos) 50
Ácidos minerais combinados entre si ou com peróxido:
COMBINAÇÃO DE ÁCIDOS E REAGENTES
HNO3 + H2SO4: melhora a eficiência do nítrico em vaso aberto por 
possibilitar o uso de temperatura mais altas
MAS o sulfúrico não é indicado para uso na espectrometria 
atômica (razões instrumentais e relacionadas à integridade da amostra)
HNO3 + HClO4: melhora a eficiência da digestão atuando como 
oxidante após todo o nítrico ter sido consumido
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Ácidos minerais combinados entre si ou com peróxido:
COMBINAÇÃO DE ÁCIDOS E REAGENTES
HNO3 + HCl: melhora a eficiência da digestão quando a amostra 
contem compostos inorgânicos
- Mas o clorídrico não é recomendado para uso em GF AAS nem
ICP-MS
- Diversas proporções HNO3/ HCl podem ser otimizadas, sendo que a 
mistura de 3:1 v/v é bastante utilizada (“água régia”)
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HNO3 + H2O2: aumenta a eficiência da digestão devido ser um 
poderoso agente oxidante. Vantagem: água é o produto de decomposição
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DIGESTÃO
€ O ÁCIDO FLUORÍDRICO (HF) TAMBÉM PODEM SER USADO 
COM CUIDADO...
Dissolução de materiais com sílica (rochas, minerais, 
sedimentos)
Também pode auxiliar na dissolução de aços
€ A remoção do íon F- é necessária: forma complexos estáveis com 
muitos elementos químicos
€ Alguns métodos, como a adição de ác. bórico
(formação de B2F6 que é volátil)
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DIGESTÃO
O ÁCIDO FLUORÍDRICO (HF) TAMBÉM PODEM SER USADO 
COM CUIDADO...
As queimaduras com HF não são percebidas no momento e o mesmo 
pode chegar até os ossos !
SE contato: lavar a região com água em abundância
Utilizar solução contendo íons cálcio
Instrumentospara Digestão de Amostras em Frasco Aberto
Formas de aquecimento (sistemas abertos):
Chapa de aquecimento
Banhos termostatizados
- sem agitação
- com agitação
Bloco digestor
Temperatura 55
Digestão de Amostras em Frasco Aberto
Características:
-Aplica-se a todos os tipos de amostras, exceto sólidos refratários ou 
que contenham compostos refratários
- Permite o uso de quantidades “flexíveis” de amostra
-Geralmente demora horas e consome quantidades relativamente 
grande de reagentes € favorece a preconcentração de impurezas
- Exige supervisão constante do analista
-Favorece a perda de analitos voláteis 
(frasco aberto)
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