Manual de Aulas Experimentais - Química Analítica Quantitativa UNIFAL-MG

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS UNIFALMG Instituto de Ciência e Tecnologia ICT Núcleo de Química ICT 514 Métodos de Análise Química Autores Prof Dr Gian Paulo Giovanni Freschi Profa Dra Carolina D Freschi Fevereiro de 2020 ICT514 Métodos de Análise Química Prefácio 2 Prefácio Este manual de Química Analítica Quantitativa apresenta as aulas experimentais destinadas aos alunos do Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia Tem por objetivo auxiliar e possibilitar ao aluno uma situação de maior aproveitamento O trabalho que se realiza em um curso prático requer além de grande dedicação e interesse muito cuidado e atenção Para melhor aprendizagem tornase necessário o aproveitamento substancial do tempo O volume de informações é enorme e a quantidade de conceitos é muito grande À medida que as aulas ocorrem procure fixar muito bem os conceitos básicos deixando os cada vez mais solidificados e vivos na memória isto lhe dará mais segurança e uma maior capacidade de raciocínio Com certeza quando um aluno consegue entender e assimilar claramente os fundamentos teóricos de uma análise química se sentirá mais firme hábil e determinado para realizar um experimento analítico O tempo de laboratório é importantíssimo quanto mais melhor Tenha sempre presente que a Química é uma ciência experimental por isso aproveite ao máximo o tempo de laboratório Anote tudo o que observar e procure representar por meio de equações de reação todos os fenômenos químicos processados Reserve um tempo para estudar e explore a literatura Os autores ICT514 Métodos de Análise Química 3 Sumário Aulas Pag Instruções para o Trabalho de Laboratório 4 Experimento 01 Determinação da acidez de uma amostra comercial de vinagre 5 Experimento 02 Determinação do teor de MgOH2 em amostra comercial de leite de magnésia 9 Experimento 03 Determinação do teor de cloreto de sódio em amostras de soro fisiológico pelo método de Mohr 13 Experimento 04 Determinação do teor de magnésio em um sal hidratado por complexometria com EDTA 18 Experimento 05 Determinação de cloro ativo em amostras de água sanitária 22 Experimento 06 Curvas de pH e determinação do ponto de neutralização 26 Experimento 07 Determinação potenciométrica de ácido fosfórico em refrigerantes 32 Experimento 08 Determinação do teor de ácido acetilsalicílico em aspirina por condutimetria 36 Experimento 09 Determinação do coeficiente de absortividade molar de solução de KMnO4 e K2CrO4 40 Experimento 10 Determinação de ferro empregando 110fenantrolina como agente cromogênico 43 Experimento 11 Determinação de cafeína e ácido benzóico em bebidas 48 Experimento 12 Determinação de sódio e potássio em bebidas empregando a fotometria de chama 53 Experimento 13 Determinação de Cu em cachaça por Espectrometria de Absorção Atômica em Chama FAAS 58 Experimento 14 Determinação da concentração de cafeína em refrigerantes à base de cola por CLAE 63 ICT514 Métodos de Análise Química 4 Instruções para o Trabalho de Laboratório 1 Introdução Mesmo que outras disciplinas de laboratório do curso tenham apresentado e discutido as normas e fornecido esclarecimento sobre o trabalho prático convém relembrar alguns itens importantes assim como mencionar aqueles de caráter específico 1 É necessário o uso de óculos de segurança durante todo o tempo de permanência no laboratório 2 Evitar usar lentes de contato 3 É indispensável o uso do jaleco de algodão 4 Os alunos devem trajar calças compridas sapatos fechados e se necessário cabelos presos 5 Caso o aluno não esteja trajado de forma adequada o mesmo não poderá permanecer e realizar os experimentos Não haverá reposição das aulas perdidas 6 O laboratório é um lugar de trabalho sério Evite conversas desnecessárias e qualquer tipo de brincadeira 7 O trabalho de laboratório será em grupo Antes de iniciar e após término dos experimentos mantenha sempre limpa a aparelhagem e a bancada de trabalho 8 Estude com atenção os experimentos antes de executálos registrando na apostila de laboratório as suas observações e conclusões 9 As lavagens das vidrarias são de responsabilidade da equipe Lave com água e sabão No final passe água destilada 10 Todas as operações nas quais ocorre desprendimento de gases tóxicos evaporações de soluções ácidas amoniacais etc devem ser efetuadas na capela 11 Ao observar o cheiro de uma substância não se deve colocar o rosto diretamente sobre o frasco que a contém Devese abanar com a mão por cima do frasco aberto na sua direção para poder cheirar os vapores 12 Na preparação ou diluição de uma solução use água destilada 13 Verificar cuidadosamente o rótulo do frasco que contém um dado reagente antes de tirar dele qualquer porção de seu conteúdo 14 Cuidado ao trabalhar com ácido concentrado No caso de diluição adicione primeiro a água depois o ácido lentamente executar na capela 15 Evite contaminar os reagentes químicos 16 No caso de quebra de alguma vidraria avise o professor imediatamente para que o mesmo providencie a sua troca 17 Lave sempre as suas mãos no final da aula 18 Sempre que tiver dúvidas pergunte ICT514 Métodos de Análise Química Experimento 01 Determinação da acidez de uma amostra comercial de vinagre 1 Introdução As propriedades das soluções por exemplo a cor ou o sabor depende de sua concentração Em química a quantidade de soluto dissolvido em uma unidade de volume ou de massa da solução ou do solvente se denomina concentração A concentração é expressa comumente em mol do soluto por litro da solução esta concentração é a molaridade da solução Em análise volumétrica a quantidade de substância procurada é determinada indiretamente medindose o volume de uma solução de concentração conhecida a qual reage estequiometricamente com a substância a analisar A determinação de acidez de produtos comestíveis pode fornecer um dado valioso na apreciação do estado de conservação de um produto alimentício Um processo de decomposição seja por hidrólise oxidação ou fermentação altera quase sempre a concentração dos íons hidrogênio Os métodos de determinação da acidez podem ser os que avaliam a acidez titulável ou fornecer a concentração de íons H livres por meio de medida de pH O vinagre pode ser obtido pela fermentação acética de líquidos alcoólicos provenientes de produtos contendo amido eou açúcar através de uma fermentação alcoólica após alcalinização com solução de hidróxido de sódio a 50 O índice de acidez do vinagre permite uma quantificação do estado de conservação do mesmo e o índice de 4 a 8 permite afirmar que o vinagre apresenta estado de conservação própria para o consumo A legislação brasileira define que vinagre ou vinagre de vinho é o produto obtido da fermentação acética do vinho e deve conter uma acidez volátil mínima de 40g por litro expresso em ácido acético 4 Apesar de não ser o único o ácido acético é o principal ácido encontrado no vinagre A graduação alcoólica não pode exceder a 1GL e o vinagre deve ser obrigatoriamente pasteurizado Um vinagre com mais de 80g por litro de acidez volátil é o concentrado de vinagre usado exclusivamente para diluição A determinação da acidez do vinagre pode ser realizada através de titulação com NaOH padronizado utilizandose fenolftaleína como indicador 2 Considerações sobre reações químicas Para uma reação ser utilizada em uma titulação ela deve satisfazer as seguintes condições Deve ocorrer uma reação simples que possa ser expressa por uma equação química A substância a ser utilizada deverá reagir completamente com o reagente em proporções estequiométricas ICT514 Métodos de Análise Química 6 A reação deve ser rápida Em alguns casos devese adicionar um catalisador para acelerar a reação Deve haver uma mudança de energia livre marcante conduzindo a alteração de alguma propriedade física ou química do soluto no ponto de equivalência Deve haver um indicador específico que defina nitidamente o ponto final da reação 3 Considerações sobre hidróxido de sódio Para preparar soluções padrões alcalinas o reagente mais usado é o hidróxido de sódio No entanto este reagente não é um padrão primário porque é higroscópio e sempre contém uma quantidade indeterminada de água e carbonato de sódio adsorvida O carbonato de sódio pode ser completamente removido quando se prepara uma solução saturada de NaOH a qual é deixada em repouso por 24horas O carbonato de sódio precipita por ser pouco solúvel na solução Isto significa que as soluções de NaOH devem ser padronizadas com um reagente padrão primário por exemplo o biftalato de potássio para poder determinar a concentração real da solução As soluções de hidróxido de sódio atacam o vidro e dissolvem a sílica com formação de silicatos solúveis A presença de silicatos solúveis causa erros e as soluções de hidróxidos devem ser conservadas em frascos de polietileno 4 Objetivos A determinação da acidez do vinagre através de titulação com NaOH padronizado utilizando se fenolftaleína como indicador 5 Materiais Bureta de 25 mL 3 Erlenmeyer de 250mL Pipeta de pasteur 2 Béquer de 100 mL Pipeta graduada de 3mL Proveta de 50mL 6 Reagentes Solução de NaOH 01 padronizada Fenolftaleína 1 Amostra de vinagre ICT514 Métodos de Análise Química 7 7 Procedimento experimental 71 Procedimento a transferir com o auxílio de uma pipeta um volume calculado de vinagre para um erlenmeyer considere que o vinagre tem uma concentração de ácido acético de aproximadamente 4 mv de modo que na titulação gastese aproximadamente 15 mL do NaOH 01M b diluir para aproximadamente 50 mL com água destilada e adicionar aproximadamente 3 gotas de indicador fenolftaleína c titular com a solução padronizada de NaOH 01 M até o aparecimento de uma leve coloração rosada que persista por no mínimo 30 segundos d calcular a concentração do ácido acético CH3COOH na amostra de vinagre analisada expressandoa em molL1 molaridade e também em percentagem mv gramas de ácido acético por 100 ml do vinagre analisado Calcule o desviopadrão da concentração do ácido acético no vinagre 72 Questionário 711 Esboce a curva de titulação do ácido acético com NaOH 722 Demonstre os cálculos que foram realizados para se estabelecer a acidez do vinagre através dos resultados encontrados nas titulações 8 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 8 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de acidez em vinagre Grupo Volume de vingre mL Volume gasto de NaOH mL Concentração de vinagre molL 1 2 3 4 5 ICT514 Métodos de Análise Química 9 Experimento 02 Determinação do teor de MgOH2 em amostra comercial de leite de magnésia 1 Introdução O leite de magnésia é uma suspensão de MgOH2 comercializada devido às suas propriedades antiácidas e laxantes A especificação média para o leite de magnésia estabelece um mínimo de 7 mv de MgOH2 A titulação direta de uma amostra de leite de magnésia é difícil pois o titulado constituise numa suspensão branca opaca Ademais as partículas de MgOH2 em suspensão podem ficar aderidas à superfície do frasco ficando fora de contato com o HCl e causando erros na titulação Um procedimento alternativo é empregar a titulação por retorno A uma determinada massa da amostra de leite de magnésia adicionase um volume conhecido e em excesso de solução de HCl padronizada e titulase o excesso do ácido com NaOH padronizado A diferença entre o número de mols de HCl adicionado e o número de mols de HCl em excesso determinado pela titulação com o NaOH representa o número de mols de HCl que reagiu com o MgOH2 da amostra 2 Considerações sobre reações químicas Para uma reação ser utilizada em uma titulação ela deve satisfazer as seguintes condições Deve ocorrer uma reação simples que possa ser expressa por uma equação química A substância a ser utilizada deverá reagir completamente com o reagente em proporções estequiométricas A reação deve ser rápida Em alguns casos devese adicionar um catalisador para acelerar a reação Deve haver uma mudança de energia livre marcante conduzindo a alteração de alguma propriedade física ou química do soluto no ponto de equivalência Deve haver um indicador específico que defina nitidamente o ponto final da reação 3 Considerações sobre ácido clorídrico O Ácido clorídrico HCl é um ácido inorgânico forte possui valor de pKa de 63 o que significa que em solução o H é facilmente ionizável Em sua forma comercial é também conhecido como Ácido Muriático vendido em concentrações de no mínimo 33 Sua aparência é de um líquido incolor ou levemente amarelado Altamente higroscópico necessitando assim que o frasco permaneça bem vedado para não variar a sua concentração Outro motivo de cuidado com o frasco é que em altas concentrações o ácido exala vapores altamente irritantes para os olhos e nariz Em caso ICT514 Métodos de Análise Química 10 de contato com os olhos lavar imediata e abundantemente com água e consultar um especialista Usar luvas e óculos adequados no manuseio do ácido concentrado 4 Objetivos Determinar a concentração e o teor de óxido de magnésio em antiácido comercial empregando titulação ácidobase 5 Materiais Bureta de 25 mL 3 Béquer de 50 mL Pipeta volumétrica de 25 mL 3 Erlenmeyers de 150 mL Proveta de 10 mL Pipeta de pasteur Pisseta de água destilada 6 Reagentes Solução de HCl 03 molL1padronizada Solução de NaOH 03 molL1padronizada Amostra de leite de magnésia comercial Solução indicadora de vermelha de metila 7 Procedimento experimental 71 Procedimento a Tarar 3 pesafiltros secos e limpos b Pesar em balança analítica aproximadamente 125 gramas da amostra de leite de Magnésia não se esqueça de agitar antes da pesagem o frasco da suspensão c Transferir com jatos de água a amostra pesada para erlenmeyers distintos A transferência deve ser quantitativa d Adicionar a cada erlenmeyer utilizandose de uma pipeta volumétrica 250 mL de HCl padronizado 03 molL1 Agite para assegurar uma reação completa e Adicionar 3 a 4 gotas do indicador vermelho de metila em cada erlenmeyer e titular o excesso de ácido com a solução padronizada de NaOH até mudança de cor de vermelho para amarelo f Calcular a mm de MgOH2 na amostra g Determinar a densidade aproximada da suspensão de leite de magnésia e calcular a mv de MgOH2 na amostra 72 Questionário 721 Procure na literatura e descreva sucintamente um procedimento incluindo as reações químicas para a padronização de uma solução 03 molL1 HCl 722 O que é uma titulação de retorno ICT514 Métodos de Análise Química 11 723 Escreva a reação química balanceada entre o hidróxido de magnésio e o ácido clorídrico 724 Escreva a reação química balanceada entre o hidróxido de sódio e o ácido clorídrico 725 Procure na literatura a faixa de pH de viragem do indicador vermelho de metila 726 Como se determina experimentalmente a densidade de uma substância 727 Demonstre todos os cálculos que permitiram determinar o teor de MgOH2 na amostra analisada em mm e em mv 8 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 12 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de hidróxido de magnésio em fármaco Grupo Volume mL Volume mL Concentração molL 1 2 3 4 5 ICT514 Métodos de Análise Química 13 Experimento 03 Determinação do teor de cloreto de sódio em amostras de soro fisiológico pelo método de Mohr 1 Introdução O ânion cloreto Cl pode ser determinado por métodos gravimétricos volumétricos potenciométricos e colorimétricos Os métodos volumétricos como o método de Mohr e Volhard são utilizados na determinação de cloretos e foram desenvolvidos no século XVII Gaines Parker e Gascho 1984 O método Mohr é a determinação direta do íon cloreto já o método Volhard é a determinação indireta Ohlwwiler 1968ab e Jefferyet al 1992 O método de padronização empregando Mohr baseiase em titular o nitrato de prata com soluçãopadrão de cloreto de sódio usando solução de cromato de potássio como indicador No método de Mohr os íons cloreto são titulados com solução padronizada de nitrato de prata AgNO3 na presença de cromato de potássio K2CrO4 como indicador O ponto final da titulação é identificado quando todos os íons Ag tiverem se depositado sob a forma de AgCl logo em seguida haverá a precipitação de cromato de prata Ag2CrO4 de coloração marromavermelhada pois o cromato de prata é mais solúvel que o cloreto de prata O soro fisiológico deve ter uma molaridade próxima à dos líquidos corporais Para tanto o soro fisiológico pode ser obtido a partir da diluição do NaCl em água destilada e em seguida deve ser esterilizado A concentração de NaCl no soro fisiológico deve ser de 09 mv Para se determinar a concentração de Cl e consequentemente de NaCl no soro fisiológico podese empregar o método de Mohr A amostra contendo o íon Cl é transferida quantitativamente para um erlenmeyer e titulada com uma solução padrão de AgNO3 A solução padrão de AgNO301 M é preparada pesandose entre 16 e 17 gramas do AgNO3 previamente dessecado a 150oC por 2 horas O indicador utilizado é o K2CrO4 que deve estar numa concentração aproximada 0005 00025M no ponto final da titulação 2 Considerações sobre nitrato de prata Para a determinação de cloretos em amostras diversas a solução mais empregada é de Nitrato de Prata Tal reagente é Venenoso Corrosivo Causa queimaduras em qualquer área de contato Pode se fatal se ingerido Nocivo se inalado Forte oxidante Pode pegar fogo em contato Extremamente destrutivo aos tecidos das mucosas e ao trato respiratório superior Sintomas incluem sensação de queimadura tosse laringite dificuldade respiratória dor de cabeça náusea e vômito Ingestão CORROSIVO Se ingerido causa severas queimaduras na boca garganta e estômago Causa dores de garganta vômito de cor escura e diarréia VENENOSO Os sintomas incluem dor ICT514 Métodos de Análise Química 14 escurecimento da pele e membranas mucosas garganta e abdômen salivação dores de cabeça colapso choque coma podendo levar à morte 3 Objetivos Determinar o teor de NaCl em soro fisiológico através de titulação utilizandose o Método de Mohr 4 Materiais Bureta de 25 mL 4 Erlenmeyer de 150 mL Pipeta graduada de 1 mL Pisseta de água 2 Béquer de 50 mL Pipeta volumétrica de 10 mL Proveta de 50 mL 5 Reagentes Solução indicadora de K2CrO4 1 molL 1 Amostra de soro fisiológico Solução de AgNO3 01M 6 Procedimento experimental 61 Procedimento a Calcular o volume de soro fisiológico que deve ser transferido para erlenmeyer de maneira que se gaste aproximadamente 15 mL da solução de AgNO3 01 molL 1 considere em seus cálculos preliminares que a concentração de NaCl na amostra é de 09 mv b Transferir o volume calculado da amostra de soro fisiológico para o erlenmeyer ter o cuidado de ambientar a pipeta e o béquer que serão utilizados nesta transferência com a própria solução do soro fisiológico c Acrescentar água até aproximadamente 50 mL d Zerar a bureta com a solução padrão de AgNO3 01M Tomar o cuidado de ambientar a bureta antes e verificar se não existem bolhas de ar dentro da mesma depois de completada com a solução e Calcular o volume de solução indicadora de K2CrO4 1M que deve ser transferido para o erlenmeyer de maneira que se tenha próximo ao ponto de equivalência uma concentração de íons cromato da ordem de 0004 M aproximadamente f Antes de iniciar a titulação da amostra faça uma prova em branco Adicione dentro de um erlenmeyer limpo uma quantidade de água destilada suficiente para atingir aproximadamente o mesmo volume que se espera ter no final da titulação da amostra Adicione a mesma quantidade de solução indicadora de cromato potássio que será utilizado na titulação da amostra conforme ICT514 Métodos de Análise Química 15 calculado no item e e titule com a solução de AgNO3 até que se distingue no erlenmeyer a formação de um precipitado de cor vermelha Anote o volume gasto g Transferir para o erlenmeyer contendo a amostra o volume adequado de indicador e titule com a solução de AgNO3 até a visualização de um precipitado de cor vermelha Anote o volume gasto e desconte deste o volume gasto na titulação da prova em branco O resultado é o volume de AgNO3 suficiente e necessário para precipitar todo o cloreto existente na amostra h Repita a titulação da amostra por 3 vezes i Faça os cálculos da concentração de NaCl no soro fisiológico expressando o resultado em mv 62 Questionário 621Qual o erro que se comete se concentrações muito baixas de K2CrO4 no erlenmeyer próximo ao ponto final forem utilizadas E se as concentrações forem muito altas 622 Calcule o pAg de uma titulação hipotética de 100 mL de NaCl 01M contra AgNO3 01M quando a 10 mL de AgNO3 forem adicionados b 90 mL de AgNO3 forem adicionados c 100 mL de AgNO3 forem adicionados d 101 mL de AgNO3 forem adicionados 623 Demonstre todos os cálculos que foram efetuados nesta prática para permitir a execução da mesma segundo o procedimento que foi utilizado Demonstre também os cálculos do resultado da análise realizada 624 Quais requisitos devem ocorrer nas reações envolvidas em uma titulação por precipitação 625 Pesquise sobre o método de Mohr 626 Por que a titulação por precipitação pelo método de Mohr não deve ser feita em meio fortemente ácido ou fortemente básico e sim entre pH 65 e 10 627 Compare os valores das constantes de equilíbrio Kps dos compostos de prata Ag2CrO4 e AgCl e a partir das solubilidades de cada composto prediga qual deve precipitar primeiro ICT514 Métodos de Análise Química 16 7 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 17 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de cloreto em soro Grupo Volume de Amostra mL Volume gasto de AgNO3 mL Concentração de Cloreto molL 1 2 3 4 5 ICT514 Métodos de Análise Química 18 Experimento 04 Determinação do teor de magnésio em um sal hidratado por complexometria com EDTA 1 Introdução A titulação complexométrica ou complexometria representa uma técnica de análise volumétrica que visa à formação de um complexo na reação entre o analito e o titulante sendo usado para indicar o ponto final da titulação um indicador Titulações complexométricas são extremamente úteis para a determinação de diversos íons metálicos em solução Um indicador capaz de produzir uma pronunciada mudança de coloração é usualmente usado para detectar o ponto final da titulação complexométrica A análise complexométrica ou complexometria compreende a titulação de íons metálicos com agentes complexantes ou quelantes sendo um agente quelante qualquer estrutura da qual façam parte dois ou mais átomos possuidores de pares de elétrons não utilizados em ligações químicas primárias mas sim usados como imãs eletrostáticos para se prenderem a íons metálicos Dentre os complexantes mais comuns podemos citar a água responsável ligada ao íon cobre pela cor azul das soluções de sais de cobre a amônia quando substitui a água ao redor do cobre produz cor azul mais intensa e o EDTA ácido etilenodiaminotetracético que com o cobre rivaliza a amônia O EDTA ácido etilenodiaminotetraacético é um composto orgânico com excelente poder complexante capaz de formar quelatos com praticamente todos os metais da tabela periódica com exceção dos metais alcalinos A estequiometria da reação de complexação de qualquer íon metálico independemente da valência do mesmo com o EDTA é sempre de 11 O pH influencia na capacidade complexante do EDTA sendo que para alguns metais como por exemplo Cálcio e Magnésio o pH tem que estar em pH alcalino para propiciar a reação A visualização do ponto final pode ser obtida com o uso de indicadores metalocrômicos 2 Considerações sobre ácido etilenodiaminotetracético Solução padrão de EDTA 01 M deve der preparada em solução tampão devido às desprotonações do EDTA Essa solução pode ser preparada a partir da dissolução de uma massa convenientemente calculada pesada e dissolvida em água do sal dissódico do EDTA dihidratado O composto deve ser dessecado a 80oC por 2 horas ICT514 Métodos de Análise Química 19 3 Objetivos Determinar o teor de Mg em sais através de titulação complexiométrica com EDTA 4 Materiais Bureta de 25 mL 3 Erlenmeyer de 150 mL Espátula Pisseta de água 2 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteur Pipeta volumétrica de 10 mL Pipetador 5 Reagentes Solução indicadora de negro de eriocromo T Solução tampão pH 10 de NH4OHNH4Cl Solução de ácido etilenodiaminotetracético 01 molL1 Amostras sal de cloreto de magnésio hidratado 6 Procedimento experimental 61 Procedimento a Fazer os cálculos para descobrir a massa aproximada do sal de Magnésio hidratado que deve ser pesada e transferida para erlenmeyer de maneira a gastar um volume da solução de EDTA 01M que perfaça aproximadamente 60 do volume total da bureta considere em seus cálculos que o sal de Magnésio seja MgCl26H2O b Pesar com exatidão a massa do sal de Magnésio calculada no item a e transferir quantitativamente para erlenmeyer Acrescentar água destilada até os 50 mL aproximadamente dissolvendo completamente a amostra c Acrescentar 10 mL da solução tampão pH 10 na capela e 3 gotas do indicador negro de eriocromo T d Titular com a solução padrão de EDTA até mudança de cor do indicador de vermelho para azul e Anotar o volume gasto f Repetir os procedimentos dos itens b c d e e por mais duas vezes g Efetuar os cálculos e estabelecer o teor de magnésio no sal em mm ICT514 Métodos de Análise Química 20 62 Questionário 621 Demonstrar todos os cálculos que foram efetuados para permitir a execução da prática bem como demonstrar os cálculos envolvidos na determinação do teor de Magnésio 622 Explicar e demonstrar com cálculos como 500 mL de uma solução tampão pH 10 constituído de NH3NH4Cl poderia ser preparada 623 Explicar como funcionam os indicadores metalocrômicos 7 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 21 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de magnésio em sal Grupo Massa de Amostra mg Volume gasto de EDTA mL Concentração de Magnésio molL 1 2 3 4 5 ICT514 Métodos de Análise Química 22 Experimento 05 Determinação de cloro ativo em amostra de água sanitária 1 Introdução A titulação redox constitui um método eletroquímico de análise o qual é baseado nas propriedades de transferências de elétrons entres espécies químicas ou seja numa reação de oxidaçãoredução entre o titulante e o analito e que é útil na determinação direta de elementos que apresentam mais de um estado de valência O método de titulação iodimétrica direta referese a titulações com uma solução padrão de iodo O método de titulação iodimétrica indireta às vezes denominada iodometria corresponde a titulação do iodo liberado em reações químicas O iodo é um agente oxidante fraco empregado primariamente na determinação de redutores fortes As soluções padrão de iodo têm aplicações relativamente limitadas comparadas com outros oxidantes descritos aqui por causa de seu potencial de eletrodo significativamente inferior Ocasionalmente entretanto esse baixo potencial é vantajoso porque confere um grau de seletividade que torna possível a determinação de agentes redutores fortes na presença de redutores fracos Uma vantagem importante do iodo é a disponibilidade de um indicador sensível e reversível para as titulações Entretanto as soluções de iodo carecem de estabilidade e precisam ser padronizadas regularmente As substâncias que possuem potenciais de redução menores que o do sistema I2I são oxidados pelo iodo e portanto podem ser titulados com uma solução padrão desta substância Iodimetria Por outro lado os íons iodeto exercem uma ação redutora sobre sistemas fortemente oxidantes com a formação de quantidade equivalente de iodo A solução padrão de iodato de potássio tem duas importantes aplicações A primeira é que ela serve como fonte de quantidades conhecidas de iodo em titulações A solução deve ser adicionada a soluções fortemente ácidas Ela não pode ser empregada em meio neutro ou pouco ácido A segunda aplicação é a determinação iodimétrica da acidez das soluções ou a padronização de ácidos fortes A quantidade de iodo liberada é equivalente a acidez da solução O iodato de potássio é um excelente padrão primário para soluções de tiossulfato Nessa aplicação quantidades conhecidas do reagente de grau padrão primárias são dissolvidas em água contendo um excesso de iodeto de potássio Para a indicação do ponto final podese utilizar os indicadores específicos Os indicadores específicos são substâncias que reagem de um modo específico com um dos participantes reagentes ou produtos da titulação para produzir uma mudança de cor visto que as substâncias que formam o amido formam complexos de adsorção complexo tipo transferência de carga com o iodo na forma de íons I3 conferindo à solução uma coloração azul intensa Em iodometria é comum o uso de indicadores ICT514 Métodos de Análise Química 23 porque a viragem é menos perceptível devido ao cansaço visual a que o analista é submetido O indicador geralmente usado é uma solução aquosa de amido com o qual se pode determinar concentrações de iodo em soluções 2 Objetivos Determinação do teor de hipoclorito em água sanitária comercial por titulação redox utilizando iodo como indicador 3 Materiais Bureta de 25 mL 3 Erlenmeyer de 150 mL Pipeta graduada de 10 mL Pipeta graduada de 5 mL 2 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteur Pipeta volumétrica de 1 mL Proveta de 25 mL 4 Reagentes Solução 025 molL1 de iodeto de potássio Solução 005 molL1 padronizada de tiossulfato de sódio preparála com água recémdestilada e padronizar Conservar em frasco de vidro âmbar acrescentando ainda 3 gotas de clorofórmio se a conservação for necessária por mais de uma semana Suspensão indicadora de amido fazer uma pasta com 1g de amido e algumas gotas de água destilada adicionandoa em seguida sobhomogeneização sobre 10000 mL de água destilada fervente acrescentar 2g de iodeto de potássio e agitar para dissolução e homogeneização Solução concentrada de ácido acético CH3COOH pa título 995 mm massa específica 105 gmL1 5 Procedimento experimental 51 Procedimento a Verificar no rótulo do frasco de alvejante comercial a concentração apresentada pelo fabricante Com as informações do rótulo calcular a molaridade aparente Para os cálculos iniciais considerar 2 de hipoclorito b Calcule qual o volume de amostra que deve ser transferida para erlenmeyer de maneira que ao se titular seja gasto um volume aproximado de 150 mL da solução titulante ICT514 Métodos de Análise Química 24 c acrescentar aproximadamente 15 ml de água destilada 5 ml de solução concentrada de ácido acético e 10 ml de solução 025 molL1 de iodeto de potássio homogeneizando o meio após cada adição d titular o iodo liberado com a solução 005 molL1 padronizada de tiossulfato de sódio de uma bureta até cor amarelopalhano meio e acrescentar 1 ml de suspensão indicadora de amido e prosseguir a titulação até o brusco desaparecimento da cor azul no meio f anotar o volume consumido e fornecer o teor de cloroativo na amostra original em mv e exprimindoo como cloro e hipoclorito de sódio 52 Questionário 521 Demonstrar os cálculos que permitiram estabelecer o teor de cloro ativo na amostra original 522 Diferenciar os métodos de titulação de oxido redução em relação ao uso ou não de indicador químico exemplificando cada um deles 523 Pesquise sobre o método volumétrico de óxidoredução denominado iodometria 524 Como funciona o indicador para a análise de cloro ativo por iodometria 525 Escreva as reações envolvidas neste experimento 526 Qual a importância do controle do pH neste experimento 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 25 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de hipoclorito em água sanitária Grupo Volume de amostra mL Volume gasto de tiossulfato mL Concentração de Hipoclorito molL 1 2 3 4 5 ICT514 Métodos de Análise Química 26 Experimento 06 Curvas de pH e determinação do ponto de neutralização 1 Introdução 11 Titulações ácido forte base forte O gráfico do pH da solução analito em função do volume do titulante adicionado é chamada de curva de pH Numa curva típica inicialmente o pH cai lentamente no ponto estequiométrico existe um decréscimo repentino de pH passando pelo valor 7 Neste ponto o indicador muda de cor ou o pH acusa uma mudança brusca no valor de pH As titulações terminam neste ponto mas para efeito didático continuamos a titulação até observar uma variação pequena no valor de pHNa titulação de um ácido forte com uma base forte ou uma base forte com um ácido forte o pH no início muda lentamente no ponto estequiométrico muda rapidamente passando por pH 7 e então novamente muda lentamente a variação do pH durante a titulação de uma base forte 25 ml de NaOH 025 M com um ácido forte HCl 034 M O ponto estequiométrico ocorre em pH7 b A variação do pH durante uma titulação típica de um ácido forte o analito com uma base forte o titulante O ponto estequiométrico ocorre em pH 7 12 Titulação base forteácido fraco ou base fracaácido forte A principal característica a ser destacada neste caso é que o ponto estequiométrico não ocorre em pH 7 Além disso embora o pH mude rapidamente próximo ao ponto estequiométrico não chega a ser tão abruptamente como no caso da titulação ácido fortebase forte Ácidos fracos não são normalmente titulados com bases fracas porque o ponto final não é nítido ICT514 Métodos de Análise Química 27 O pH de uma solução no ponto estequiométrico de uma titulação ácidobase depende das propriedades do sal formado na reação de neutralização Por exemplo no ponto estequiométrico da titulação de amônia aquosa com ácido clorídrico o soluto é o cloreto de amônio Como o NH4 é um ácido esperamos que a solução seja ácida com um pH menor que 7 O mesmo é verdadeiro para o ponto estequiométrico da titulação de qualquer base fraca e ácido forteUma base forte domina um ácido fraco assim uma solução de um sal de base forte e um ácido fraco é básicaUm ácido forte domina uma base fraca assim uma solução de um sal de base fraca e um ácido forte é ácida c A curva de pH para a titulação de um ácido fraco com uma base forte 25 ml de CH3COOHaq01 M com NaOH aq 015 M O ponto estequiométrico S ocorre no lado básico de pH 7 porque o ânion CH3CO2 é básico d Uma curva típica de pH para a titulação de uma base fraca com um ácido forte O ponto estequiométrico S ocorre no lado ácido de pH 7 porque o sal formado pela reação de neutralização tem um cátion ácido 13 Indicadores ácidobase O método mais simples confiável e rápido para se determinar o pH de uma solução e de acompanhar monitorar uma titulação é usar o pHmetro que usa um eletrodo especial para medir a concentração de íons H3OUm indicador ácidobase é um corante solúvel em água cuja cor depende do pH A mudança rápida em pH ocorre no ponto estequiométrico de um titulação é sinalizada por uma mudança rápida da cor do corante à medida que responde ao pH O corante é um ácido fraco que tem cor na sua forma ácida HIn e outra na sua forma base conjugada In A mudança de cor resulta do efeito do próton H em HIn ele muda a característica da molécula de forma que a absorção de luz característica em HIn é diferente daquela de In Quando a concentração de HIn é muito maior do que In a solução tem a forma da forma ácida quando a concentração de In é maior a solução tem a cor de HIn Por ser um ácido fraco um indicador faz parte de um equilíbrio de transferência de H ICT514 Métodos de Análise Química 28 O ponto final é aquele em que as concentrações de HIn e In são iguais Quando substituímos essa igualdade na expressão para KIn vemos que no ponto final H3O KIn isso é a mudança de cor ocorre quando pH pKIn A cor começa a mudar cerca de 1 unidade de pH antes do valor de pKIn e é completada cerca de 1 unidade depois de pKIn A tabela 113 fornece valores de pKIn para os indicadores mais comuns Um indicador muito comum é a fenolftaleína A forma ácida dessa grande molécula orgânica não tem cor sua forma de base conjugada é rosa 2 Objetivos Construção das curvas de titulação e determinação do ponto final das titulações empregando a titulação potenciométrica 3 Materiais Bureta de 25 mL 3 Béquer de 25mL forma alta Bastão de Vidro Pipeta volumétrica de 10 mL 2 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteur pHmetro Agitador magnético ICT514 Métodos de Análise Química 29 4 Reagentes Soluções de HCl 01 M NaOH 01 M Acido acético 01 M Hidróxido de amônio 01 M Solução de indicador fenolftaleína 5 Procedimento experimental a Coloque em uma bureta de 25 ml a solução de NaOH 01 M preparada b Coloque em um bequer de 25 ml 10 ml da solução 01 M de HCl e meça o pH Anote em uma tabela como mostrado no exemplo c Adicione 1 ml da solução de NaOH da bureta à solução de HCl no béquer e meça o pH anote na tabela d Repita o procedimento C até completar 8 ml e A partir desse ponto comece a adicionar alíquotas de 05 ml medido o pH entre cada adição até 12 mL após esse ponto volte a adicionar 1 ml da solução de NaOH e meça o pH anote na tabela até completar 15 mL f Construa um gráfico de volume adicionado ml versus pH como mostrado na figura g Determine o volume de NaOH que foi necessário para neutralizar a solução de HCl onde o pH é igual a 70 Compare com o valor determinado teoricamente Explique possíveis variações nos resultados h Repita este procedimento para acido acético e NaOH 52 Questionário 1 Calcule a concentração de H de cada solução analisada a partir do valor de pH obtido Compare com o valor previsto teoricamente a partir da concentração da solução 2 Explique por que em algumas soluções o valor teórico difere do valor experimental ICT514 Métodos de Análise Química 30 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 31 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da construção da curva de calibração Volume de titulante pH Volume de titulante pH ICT514 Métodos de Análise Química 32 Experimento 07 Determinação potenciometria de ácido fosfórico em refrigerantes 1 Introdução O refrigerante destacase como uma das bebidas mais consumidas no mundo São vários os refrigerantes disponíveis no mercado porém os produzidos tipo cola possuem grande destaque dentre eles o mais consumido é a CocaCola JUNIOR et al 2016 Apesar da grande popularidade existem vários debates e pesquisas a fim de comprovar seu malefício para saúde humana como a descalcificação dos ossos diabetes e a obesidade Os refrigerantes tipo cola tem como composição aromatizantes naturais água gaseificada açúcar cafeína extrato de noz de cola corante caramelo IV e o ácido fosfórico cuja fórmula molecular é H3PO4 o qual tem a função de acidulante e flavorizante fornecendo o sabor característico de qualquer refrigerante Segundo a ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária a atribuição de aditivos para bebidas não alcoólicas estabelece como limite máximo de ácido fosfórico o valor de 0070g100mL A titulação potenciométrica envolve medidas do potencial de um eletrodo indicador adequado em função do volume do titulante nos fornecendo informações sobre os íons dissolvidos na amostra Titulações potenciométricas fornecem dados mais confiáveis que aqueles gerados por métodos que empregam indicadores químicos convencionais utilizando como base a mudança de cor como detecção do ponto final sendo a potenciometria um método indicado para soluções coloridas ou turvas e na detecção da presença de espécies insuspeitas SKOOG et al 2006 2 Objetivos Realizar a determinação analítica de uma analito ácido fosfórico em amostra comercial empregando técnica eletroanalítica potenciometria 3 Materiais Bureta de 25 mL 3 Béquer de 20mL forma alta Pipeta volumétrica de 15 mL Agitador magnético 2 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteur pHmetro ICT514 Métodos de Análise Química 33 4 Reagentes Solução de 01 mol L1 de ácido fosfórico 50 mL da solução de H3PO4 Indicador Fenolftaleína Solução de 01 mol L1 de hidróxido de sódio 100 mL da solução de NaOH Amostra de refrigerante sabor cola Coca Cola Pepsi etc 5 Procedimento experimental a Transferir 15 mL do refrigerante descarbonatado para um béquer e avolumar com água destilada conforme for necessário Titular com a solução de NaOH padronizada usando alíquotas de 05 mL sucessivas até aproximadamente pH 10 Caso o volume adicionado seja ligeiramente diferente de 05 mL anoteo precisamente Continue a titulação até atingir um pH constante geralmente maior que 12 b Medir e anotar o valor de pH da solução antes de iniciar a titulação e após cada adição de titulante com o auxílio de um potenciômetro e um eletrodo de vidro combinado 52 Questionário Construir os gráficos de pH vs volume do titulante adicionado e 1ª e 2ª derivadas para as 2 titulações realizadas Na titulação do H3PO4 com NaOH são observados apenas o 1º e o 2º ponto de equivalência Por quê Por meio do gráfico da 2ª derivada calcular a concentração em mol L1 da solução de H3PO4 com base no 1º ponto de equivalência Realizar novamente o cálculo usando o 2º ponto de equivalência Comparar e comentar os resultados Estimar os valores de pKa1 e pKa2 com base na curva de titulação Comparar os valores obtidos experimentalmente com os da literatura Calcular o teor de ácido fosfórico em mol L1 e g L1 da amostra de refrigerante utilizando o volume do 1º e 2º ponto de equivalência obtido através do gráfico de 2ª derivada Comentar sobre os resultados obtidos Quais as vantagens em realizar a determinação de H3PO4 por titulação potenciométrica em relação à volumetria de neutralização utilizando indicadores ICT514 Métodos de Análise Química 34 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 35 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de ácido fosfórico em refrigerante Grupo Volume de amostra mL Volume de titulante mL Concentração de H3PO4 molL 1 2 3 4 5 ICT514 Métodos de Análise Química 36 Experimento 08 Determinação do teor de ácido acetilsalicílico em aspirina por condutimetria 1 Introdução Ácidos fracos são eletrólitos fracos pois não se dissociam totalmente em íons quando em solução ou seja o ácido fraco representado pela fórmula geral HA quando dissolvido numa solução aquosa permanece em quantidade significativa na forma de HA não dissociado Ácidos orgânicos compõem um grande subgrupo de ácidos fracos como o ácido acético encontrado no vinagre e o ácido cítrico encontrados nas frutas cítricas Ácidos fracos de origem mineral incluem o ácido bórico usado como antiséptico e o ácido fosfórico presente em bebidas refrigerantes Outros exemplos são o HCN e o acido carbônico H2CO3 Medidas de condutância elétrica permitem diferenciar eletrólitos fracos e fortes Eletrólitos fortes seguem a lei de Kohlrausch enquanto que eletrólitos fracos seguem a lei de diluição de Ostwald Examinando a dependência da condutividade com a concentração é possível determinar a condutividade de eletrólitos a uma diluição infinita e desta forma calcular o grau de dissociação e a constante de dissociação de eletrólitos fracos A condutância L de um condutor é definida como sendo o inverso de sua resistência de acordo com a seguinte equação L R1 k x ad k condutividade ou condutância específica d comprimento do condutor a área do condutor ad constante da célula Então de posse da constante da célula podese calcular a condutividade de diversas soluções Quando examinamos a dependência da concentração na condutividade de eletrólitos observamos que a condutividade basicamente aumenta com o aumento da concentração devido ao aumento do número de cargas íons em solução Uma análise cuidadosa das figuras nos permite afirmar que a condutividade não é a melhor grandeza para se comparar os eletrólitos devido a sua forte dependência em relação à concentração mais acentuada no caso dos eletrólitos fortes 2 Considerações sobre aspirina O ácido Acetilsalicílico cuja sigla é AAS é um princípio ativo dos medicamentos mais consumidos no mundo todo A síntese foi descoberta por um químico da empresa Bayer em 1897 Felix Hoffmann Em 1899 a Bayer obteve patente sobre esse medicamento com o nome de aspirinaA aspirina é rapidamente absorvida no trato gastrointestinal O fármaco é parcialmente hidrolizado para ICT514 Métodos de Análise Química 37 o salicilato na primeira passagem pelo fígado e amplamente distribuída pela maioria dos tecidos A aspirina é metabolizada para salicilato 99 e o tempo de meiavida na eliminação é de 15 minutos onde o Salicilato é excretado pelos rins Solução de aspirina Pese um comprimido de aspirina e dissolva num copo com água aquecendo ligeiramente Perfaça o volume de 250 ml num balão graduado A solução de aspirina fica sempre turva por conter um excipiente amido 3 Objetivos Titulação do ácido acetilsalícílíco com uma base forte por meio de titulação condutimétrica 4 Materiais Condutivímetro Bureta de 25 mL 2 Bastão de Vidro Béquer de 100 mL 3 Béquer de 50 mL Pipeta graduada de 1mL Pipeta volumétrica de 10 mL 5 Reagentes Borax Solução de hidróxido de sódio 0001 molL1 Amostra solução de aspirina Solução de ácido clorídrico 0001 molL1 6 Procedimento experimental 61 Procedimento a Para um outro copo pipete 100 ml da solução de aspirina e perfaça 150 ml com água b Prepare uma montagem constituída por i uma bureta cheia com uma solução de NaOH ii bequér de 250 ml de forma alta com 50 ml de HCl medidos rigorosamente ao qual se adicionam 100 ml água destilada e uma barra de agitação iii Condutimetro com a célula condutimétrica mergulhada no ácido até ao orifício lateral para se fazer a circulação e um agitador magnético c Adicione 01 ml de NaOH de cada vez até 25 antes do ponto de equivalência d Aumente as adições de base para 025 ml até cerca de 25 depois do pe e 25 depois do ponto de equivalência adicione 01 ml de cada vez ICT514 Métodos de Análise Química 38 f Titulação da amostra para outro copo pipete 100 ml da solução de aspirina e perfaça 150 ml com água Titule condutimétricamente com a solução de hidróxido de potássio adicionando sempre 01 ml de NaOH 0100M 62 Questionário 611 Apresente tabelas com os volumes de base adicionados e valores de pH lidos e volumes de base adicionados e condutividade lidos 622 Apresente os gráficos de pH vs volume de base adicionado para cada uma das titulações potenciométricas e condutividade vs volume de base adicionado para as titulações condutimétricas 623 Com o valor obtido na primeira titularão potenciométrica determine a concentração da solução de hidróxido de potássio usando o ácido clorídrico como padrão Para tal desenhe a curva de titulação pH vol titulante e determine o ponto final da titulação 624 A partir da curva de titularão obtida no segundo ensaio determine do mesmo modo a concentração de ácido acetilsalicilico na solução de aspirina e com o valor obtido calcule a percentagem de matéria ativa existente num comprimido 625 Faça idêntico cálculo a partir dos resultados obtidos na titulação condutimétrica determinando o ponto de equivalência da titulação 626 Compare os dois métodos usados 8 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 39 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da construção da curva de calibração e determinação por condutimetria Volume de titulante µS Volume de titulante µS ICT514 Métodos de Análise Química 40 Experimento 09 Determinação do coeficiente de absortividade molar de soluções de KMnO4 e K2CrO4 1 Introdução Originalmente o termo espectroscopia designava o estudo da interação entre radiação e matéria como uma função do comprimento de onda λ De fato historicamente espectroscopia referiase a ao uso de luz visível dispersa de acordo com seu comprimento de onda São três os principais tipos de processo pelos quais a radiação interage com a amostra e é analisada i Espectrometria de absorção Correlaciona a quantidade da energia absorvida em função do comprimento de onda da radiação incidente ii Espectrometria de emissão Analisa a quantidade de energia emitida por uma amostra contra o comprimento de onda da radiação absorvida Consiste fundamentalmente na reemissão de energia previamente absorvida pela amostra iii Espectrometria de espalhamento ou de dispersão Determina a quantidade da energia espalhada dispersa em função de parâmetros tais como o comprimento de onda ângulo de incidência e o ângulo de polarização da radiação incidente A lei de LambertBeer também conhecida como Lei de Beer relaciona a absorção da luz radiação eletromagnética em geral com as propriedades do material pela qual a luz está passando Essa lei diz que existe uma dependência logarítmica entre a transmitância ou transmissividade T da luz através de uma substancia e o produto entre o coeficiente de absorção da substancia a distância que a luz percorre dentro de substancia caminho percorrido l O coeficiente de absorção pode ser escrito como um produto entre uma grandeza chamada de absortividade molar dos absorvedores ε e a concentração c A absortividade molar está associado com transições eletrônicas rotacionais ou vibracionais de cada espécie podendo ser considerada como uma impressão digital de cada espécie química O coeficiente de absorção pode ser definido também como um produto entro uma seção de choque de absorção σ e a densidade numérica N de absorvedores 2 Objetivos Aprender o os princípios da espectrofotometria e sua utilização Conhecer a Lei de LambertBeer e obter espectros de absorbância de diferentes espécies químicas na fase liquida KMnO4 e K2CrO4 3 Materiais Espectrofotômetro 12 balões volumétricos de 50 mL Pipeta graduada de 1 mL 1 béquer de 250 mL 3 cubetas de vidro 02 Béqueres 250 mL descarte ICT514 Métodos de Análise Química 41 4 Reagentes Solução de K2CrO4 002molL 250 mL Solução de KMnO4 002 molL 250 mL 5 Procedimento experimental a Pipetar 1 mL de cada solução estoque de concentração 02 molL e transferir para um balão volumétrico de 50 mL Completar o volume com água destilada até o menisco e homogeneizar a solução b Complete a tabela com os valores das absorbâncias medidas Se necessário calcule a absorbância corrigida das soluções Ac c Construir um único gráfico exibindo a absorbância Ac em função do comprimento de onda mostrando os dois conjuntos de pontos experimentais Utilize bolinhas e triângulos para marcar os pontos referentes ao KMnO4 e K2CrO4 respectivamente Obs Lembrese de utilizar a expressão Ac Abs solução Abs solvente para calcular a absorbância corrigida das soluções se necessário Caso o espectrofotômetro permita a determinação direta da absorbância corrigida desconsidere as colunas 2 3 e 4 da tabela de resultados d Calcule a resolução dos espectros em torno dos comprimentos de onda 415nm e 850nm e determine a absortividade molar para o comprimento de onda com máxima absorbância 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 42 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação do coeficiente de absortividade Comprimento de onda nm Absorbância Água Absorbância Solução de KMnO4 Absorbância Solução de KMnO4 corrigida Absorbância Solução de K2CrO4 Absorbância Solução de K2CrO4 corrigida 200 250 300 355 360 365 370 375 390 400 415 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 650 700 750 800 850 900 950 ICT514 Métodos de Análise Química 43 Experimento 10 Determinação de Ferro empregando 110fenatrolina como agente cromogênico 1 Introdução A espectrofotometria visível e ultravioleta é um dos métodos analíticos mais usados nas determinações analíticas em diversas áreas É aplicada para determinações de compostos orgânicos e inorgânicos como por exemplo na identificação do princípio ativo de fármacos A espectrometria de absorção molecular é valiosa para a identificação dos grupos funcionais na molécula Mais importante entretanto são as aplicações da espectroscopia de absorção visível ultravioleta para a determinação quantitativa de compostos contendo grupos absorventes A região ultravioleta do espectro é geralmente considerada na faixa de 200 a 400 nm e a região do visível entre 400 a 800 nm Energias dessa magnitude correspondem muitas vezes à diferença entre estados eletrônicos de muitas moléculas A absorção da região visível e ultravioleta depende em primeiro lugar do número e do arranjo dos elétrons nas moléculas ou íons absorventes Como consequência o pico de absorção pode ser correlacionado com o tipo de ligação que existe na espécie que está sendo estudada De um ponto de vista prático o aspecto mais importante do cálculo quântico é a determinação de quanta luz é absorvida pela amostra Isto é descrito pela lei de Beer Lambert que dá a relação entre a intensidade da luz incidindo na solução I0 e a intensidade da luz saindo da solução I Log I0 I Acl A absorbância absortividade molecular ou coeficiente de extinção c concentração do material absorvedor l espessura da amostra da amostra através da qual a luz passa A absorção pelos compostos orgânicos e inorgânicos é relacionada com uma deficiência de elétrons na molécula Nos inorgânicos o comprimento de onda de absorção das transições dd depende do metal envolvido do número de grupos coordenados da basicidade dos átomos doadores e da geometria dos grupos coordenados Nos compostos orgânicos os que possuem dupla ligação absorvem fortemente no ultravioleta remoto Os compostos que possuem ligações simples e duplas alternadamente chamadas de ligações conjugadas produzem absorção em comprimentos de ondas maiores Quanto mais extenso for o sistema conjugado mais longos serão os comprimentos de onda absorvidos podendo chegar à região do visível Espectrofotômetros são instrumentos capazes de registrar dados de absorbância ou transmitância em função do comprimento de onda Este registro é ICT514 Métodos de Análise Química 44 chamado de espectro de absorção ou de espectro de transmissão segundo o dado registrado for de absorbância ou transmitância respectivamente O espectro de absorção é característico para cada espécie química sendo possível a identificação de uma espécie química por seu espectro de absorção A característica mais importante dos espectrofotômetros é a seleção de radiações monocromáticas o que possibilita inúmeras determinações quantitativas regidas pela Lei de Beer Quando a região espectral usada é a ultravioletavisível são necessários componentes óticos de quartzo e detectores altamente sensíveis capazes de detectar radiações nessa extensa faixa espectral em que atua o instrumento Os espectrofotômetros em geral contêm cinco componentes principais fontes de radiação monocromador recipientes para conter as soluções detectores e indicadores de sinal A reação entre íons ferrosos e a 110fenantrolina originando um complexo de cor vermelha constituise a base de um método sensível para a determinação do ferro A intensidade da cor produzida é independente do pH no intervalo 20 a 90 O complexo é opticamente estável por longo período de tempo O ferro deve estar presente em formato ferroso e assim um agente redutor é adicionado antes do desenvolvimento da reação corada Empregase a hidroxilamina que reduz o FeIII segundo a Equação 1 2Fe3 2NH2OH 2OH 2Fe2 N2 4H2O 1 Figura 01 Espectro ultravioleta do complexo Fefenatrolina O pH é ajustado a um valor entre 6 e 3 pela adição de acetato de sódio Uma discussão sobre as aplicações desse método e interferências a que esta sujeito é apresentada por EBSandell Colorimetric Determinationof Traces of Metals 3rd Interscience New York 1959 pp 537542 ICT514 Métodos de Análise Química 45 3 Objetivos Obtenção de um espectro de absorção verificação da Lei de LambertBeer para o sistema FeII 1 10fenantrolina e determinação espectrofotométrica de um íon metálico 3 Materiais Espectrofotômetro Pipeta volumétrica de 4 e 5 mL 10 Balões volumétricos de 25 mL 2 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteur Pipeta graduada de 1 2 5 10 e 15 mL 4 Reagentes a 110fenantrolina dissolver 01g do monohidrato da substancia em 100 mL de água destilada Se necessário aquecer para promover a dissolução bAcetato de Sódio Dissolver 10 g da substancia em 100 mL de água c Solução Padrão de íon ferroso Pesar com exatidão cerca de 007 g de sulfato ferroso amonical pa Dissolver o sal em água e transferir a solução resultante a um balão volumétrico de 1 L Adicionar 25 mL de H2SO4 concentrado completar o volume e homogeneizar A partir da massa de sal ferroso empregado calcular a concentração da solução em µg de FeIImL 5 Procedimento experimental Tomar 10 balões volumétricos de 25 mL e preparar as soluções de acordo com a Tabela abaixo Balão nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Solução c mL 05 125 25 45 70 95 120 Água mL 120 Amostra 50 Obs Se possível usar o mesmo material volumétrico para medir os volumes de padrão e da amostra Após a adição da solução c conforme informado no quadro adicionar a cada balão 5 mL da solução a e 40 mL da solução b Completar o volume de todas as soluções homogeneizálas e mantêlas em repouso por no mínimo 3 minutos Curva analítica Verificação da lei de LambertBeer Medir a ABORBANCIA de cada uma das soluções 2 a 9 com referência à solução 1 no comprimento de onda de máxima absorção ver o espectro de absorção Representar graficamente as absorbâncias em função das respectivas ICT514 Métodos de Análise Química 46 concentrações de FeII das soluções 2 a 8 O sistema obedece a Lei de LambertBeer se os pontos podem ser unidos através de uma reta que passe pela origem dos eixos coordenados Tendo em conta a curva analítica e a absorbância da solução 9 calcular a concentração de ferro na amostra exprimindo o resultado em µm FemL da solução original 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 47 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de Fe empregando a espectrofotometria Grupo Volume de amostra mL Absorbância medida Concentração de Fe molL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ICT514 Métodos de Análise Química 48 Experimento 11 Determinação de cafeína e ácido benzoico em bebidas 1 Introdução A espectrofotometria visível e ultravioleta é um dos métodos analíticos mais usados nas determinações analíticas em diversas áreas É aplicada para determinações de compostos orgânicos e inorgânicos como por exemplo na identificação do princípio ativo de fármacos A radiação eletromagnética pode interagir com a matéria isto é substâncias químicas podem absorver ou emitir radiação A capacidade de interação é proporcional ao tipo de substância e sua concentração que é dada pela Lei de Beer A absorbância está linearmente relacionada com a concentração das espécies absorventes c e o comprimento do caminho ótico b que a radiação percorre no meio absorvente A técnica espectroscópica é baseada na no aumento de energia em função do aumento da frequência da radiação incidida e a interação de espécies eou moléculas químicas com a energia radiante Quando uma espécie química absorve energia na forma de fótons seus elétrons ficam excitados e ocorre uma transição de um orbital de mais baixa energia para outro de maior energia Um exemplo disso são moléculas que apresentam duplas ligações CC no benzeno e CO a carbonila por exemplo os quais proporcionam a absorção de luz por meio da transição eletrônica de duplas ligações de modo que o elétron que está no orbital pi ligante vai para o orbital π antiligante que tem maior energia Essas espécies químicas são denominadas cromóforos ou substâncias que trazem a cor Métodos espectroscópicos de análise têm como característica comum à interação da radiação eletromagnética com a matéria Existe uma relação de proporcionalidade entre a quantidade de radiação absorvida por uma espécie química e a concentração dessa espécie Essa relação é que permite a quantificação nas amostras Quando a radiação eletromagnética atravessa uma amostra certas frequências podem ser seletivamente removidas por absorção um processo pelo qual a energia eletromagnética é transferida para os átomos íons ou moléculas que compõe a amostra A cafeína é um alcalóide de grande uso sendo consumido pela população principalmente através de chás café bebidas energéticas e de fármacos como antigripais É encontrada naturalmente em grande quantidade nas sementes de café e folhas de chá verde Esta substância atinge o Sistema Nervoso Central aumentando a capacidade de alerta e melhorando o desempenho de atividades que exijam vigilância Mas em excesso esta substância pode causar insônia nervosismo palpitação do coração entre outros sintomas desconfortáveis A cafeína é um dos principais ingredientes das bebidas energéticas os quais são denominados pela ANVISA como composto líquido pronto para consumo e são fiscalizados dentre outros fatores segundo o teor de cafeína o qual não deve ultrapassar 350mgL Assim a quantificação de cafeína de diferentes marcas de bebidas através da espectrofotometria verificando as quantidades obtidas é de vital importância com vista ao controle de qualidade das mesmas ICT514 Métodos de Análise Química 49 Figura 01 Espectro ultravioleta do ácido benzoico e da cafeína em 001 M de HCl 2 Objetivos Determinação espectrofotométrica de cafeína e ácido benzoico em bebidas visando o controle nutricional 3 Materiais Espectrofotômetro Pipeta volumétrica de 10 mL Pipetas volumétricas de 1 2 3 4 e 5 mL 2 Balões volumétricos de 5 mL 3 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteur 10 Balões volumétricos de 25mL Bureta de 25 mL 4 Reagentes Solução de ácido benzóico 50mgL1 Solução de cafeína 100 mgL1 Amostras de bebidas comerciais Solução de HCl 01 M diluir 82 mL de HCl 37 mv em 1 litro 5 Procedimento experimental 51 Procedimento a Preparar soluções de ácido benzoico contendo 2 4 6 8 e 10 mgL1 em 0010M HCl Para preparar a solução 2 mgL1 de ácido benzóico adicione 1 mL do padrão mais 5 mL de uma solução 010 M de HCl em um balão volumétrico de 25 mL Para preparar as outras soluções de ácido ICT514 Métodos de Análise Química 50 benzóico adicione 2 4 6 e 8 mL do padrão de ácido benzóico para preparar as outras soluções padrões Identifique os balões de acordo com as soluções preparadas Nos mesmo balões prepare as soluções de cafeína adicionando volumes equivalente para o preparo de soluções contendo 4 8 12 16 e 20 mgL1 em 001 M de HCl APÓS a adição das soluções estoque de ácido benzóico e cafeína complete o volume até o menisco com água desmineralizada b Preparar aproximadamente 20 mL da amostra de bebida previamente aquecida para liberação do CO2 e filtrada para remoção de partículas sólidas Após resfriamento pipetar 40 mL e adicionar a um balão volumétrico de 50 mL Em seguida adicionar 5mL de solução de 01 M de HCl e em seguida complete o volume até o menisco com água desmineralizada Prepare uma segunda amostra contendo 20 mL da amostra de bebida da mesma maneira que foi preparada a amostra com 40 mL c Realize a varredura do espectro de 350 a 210 nm para a construção do espectro de absorção do ácido benzóico e da cafeína com água branco e repita o procedimento com a solução 3 preparada 6 mL e 12 mL de ácido benzóico e cafeína respectivamente Identifique os comprimentos de onda ótima e para as determinações dos analitos buscando a melhor seletividade e menor sinal de fundo Realize a calibração nos s selecionados por meio da medida de absorbância de cada solução padrão preparada sempre lendo da mais diluída para a mais concentrada Construa a curva de calibração para o método d Realize a leitura das amostras 2100 e 4100 nos s selecionados Em seguida utilizando a curva de calibração determine a concentração dos analitos nas amostra NÃO ESQUECER DE CONSIDERAR O FATOR DE DILUIÇÃO DAS AMOSTRAS e Repetir a determinação das amostras mais duas vezes e realizar a leitura do branco 10 vezes para o calculo do limite de detecção e quantificação f Comparar o valor obtido com o informado no rótulo pelo fabricante 52 Questionário 521 Demonstrar todos os cálculos que foram efetuados para permitir a execução da prática bem como demonstrar os cálculos envolvidos na determinação do teor dos analitos 522 Explicar e demonstrar como foi construída a curva analítica e informar os parâmetros estatísticos e a equação da reta 523 Demostrar os cálculos para a obtenção dos limites de detecção LOD e de quantificação LOQ para os dois analitos ICT514 Métodos de Análise Química 51 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 52 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de cafeína empregando a espectrofotometria Grupo Absorbância medida Concentração de cafeína molL medida Concentração de cafeína molL na amostra 1 2 3 4 5 6 ICT514 Métodos de Análise Química 53 Experimento 12 Determinação de sódio e potássio em bebidas empregando a fotometria de chama 1 Introdução A fotometria de chama é a mais simples das técnicas analíticas de espectrometria atômica pois se baseia na emissão de radiação Nesse caso a amostra contendo cátions metálicos é inserida em uma chama e analisada pela quantidade de radiação emitida pelas espécies atômicas ou iônicas excitadas Os elementos ao receberem energia de uma chama geram espécies excitadas que ao retornarem para o estado fundamental liberam parte da energia recebida na forma de radiação em um comprimento de onda característico Apesar da simplicidade da técnica diversos conceitos importantes estão envolvidos no desenvolvimento de experimentos usando a fotometria de chama desde os princípios de espectroscopia até a estatística no tratamento de dados passando por preparo de amostra Uma vez que um átomo de um determinado elemento origina um espectro característico de raias concluise que existem diferentes níveis energéticos e que estes são característicos para cada elemento Além das transições entre os estados excitados e o fundamental existem também transições entre os diferentes estados excitados Assim um espectro de emissão de um dado elemento pode ser relativamente complexo Considerando que a razão entre o número de átomos nos estados excitados e o número de átomos no estado fundamental é muito pequena podese considerar que o espectro de absorção de um dado elemento é associado às transições entre o estado fundamental e os estados de energia mais elevada Desta forma um espectro de absorção é mais simples que um espectro de emissão ou até mesmo o molecular Átomos na fase gasosa podem ser excitados pela própria chama ou por uma fonte externa Se forem excitados pela chama ao retornarem para o estado fundamental liberam a energia na forma de radiação eletromagnética Essa é a base da espectrometria de emissão atômica que antigamente era conhecida como fotometria de chama e é utilizada largamente em análises clínicas controle de qualidade de alimentos além de inúmeras outras aplicações para averiguar a quantidade de íons de metais alcalinos e alcalinoterrosos Esses elementos emitem radiação eletromagnética na região do visível em uma chama argás combustível GLP que opera em uma temperatura entre 1700 e 1900C Dessa forma a energia fornecida é baixa porém suficiente para excitar Na K Li e Ca e consequentemente gerar a emissão de linhas atômicas características para cada elemento A intensidade de cada linha emitida depende da concentração da espécie excitada e da probabilidade de ocorrência da transição eletrônica A fotometria de chama constitui uma das técnicas de emissão atômica a qual emprega a chama como fonte de energia para excitação Essa técnica é adequada para análise de traços de metais que apresentam baixas energias de excitação tais como metais alcalinos os quais são facilmente excitados na temperatura de uma chama ordinária de ICT514 Métodos de Análise Química 54 argás GLP A relação entre a intensidade de uma linha de emissão decorrente do retorno do átomo do estado excitado para o fundamental selecionada por um filtro óptico adequado e a concentração do elemento em ensaio na amostra constitui o fundamento da análise quantitativa 2 Objetivos Observar os princípios envolvidos em fotometria de chama e quantificação de sódio e potássio em amostra de bebida 3 Materiais Fotômetro de chama Pipeta volumétrica de 2 4 6 8 e 10 mL Pipeta graduada de 25 mL 2 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteur 5 Balões volumétricos de 25 mL 4 Reagentes Preparar as seguintes soluções a Solução padrão de cloreto ou sulfato de sódio contendo 80 µgmL em Na Cada grupo deve preparar 200 mL dessa solução em água deionizada e conservála em frasco de polietileno b Solução padrão de cloreto nitrato ou sulfato de potássio contendo 40 µgmL em K Cada grupo deve preparar 100 mL dessa solução em água deionizada e conservála em frasco de polietileno c Diluir a amostra para um balão de 100 mL 5 Procedimento experimental Método da curva de calibração Tomar 5 balões volumétricos de 25 mL e preparar soluções mistas de Na e K de acordo com a Tabela a seguir Balão nº 1 2 3 4 5 VNa mL 20 40 60 80 100 VK mL 20 40 60 80 100 Completar o volume de todos os balões com água deionizada Empregar água como branco para ajustar a leitura de intensidade de emissão I a zero e a solução padrão mais concentrada ICT514 Métodos de Análise Química 55 solução 5 para ajustar a leitura de I 100 Efetuar a calibração nos indicadores de Na e K simultaneamente Atomizar as demais soluções e fazer as leituras simultâneas de emissão do Na e do K para cada uma Lavar o capilar aspirando água destilada e conferir a leitura de I 0 aspirando água deionizada após a leitura de cada solução Pipetar alíquotas da amostra e diluir até que a leitura se situe no intervalo da curva analítica estabelecida Construir as curvas analíticas representando INa vs Na e IK vs K Determinar as concentrações de Na e de K na amostra através das respectivas curvas analíticas e exprimir os resultados em µgmL de cada elemento analisado Método das adições de analito Determinação de Na na amostra Tomar 5 balões volumétricos de 25 mL e preparar soluções de acordo com a Tabela abaixo Balão nº 1 2 3 4 5 Vamostra original mL 100 100 100 100 100 Vpadrão Na5 µgmL mL 00 20 40 60 80 Completar o volume de todos os balões com água deionizada Calibrar o aparelho no indicador de Na I 0 aspirando água deionizada e I 100 aspirando a solução mais concentrada solução 5 Atomizar as demais soluções efetuandose as respectivas leituras de emissão do Na Lavar o capilar aspirando água destilada e conferir a leitura de I 0 aspirando água deionizada após a leitura de cada solução Representar graficamente INa vs Na padrão colocandose a origem dos eixos coordenados no centro da escala horizontal Determinar a concentração de Na na amostra exprimindo o resultado em µgmL do elemento analisado Comparar os resultados das análises de sódio obtidos através dos dois métodos empregados Explicar as eventuais diferenças obtidas Discutir as vantagens e desvantagens de cada método utilizado Nota Os filtros ópticos empregados nos fotômetros de chama transmitem as seguintes linhas de emissão filtro para K 768 nm filtro para Na 589 nm ICT514 Métodos de Análise Química 56 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 57 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de K e Na empregando a fotometria de chama Grupo Volume de amostra mL Intensidade de emissão Concentração de de K e Na molL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ICT514 Métodos de Análise Química 58 Experimento 13 Determinação de Cu em cachaça por Espectrometria de Absorção Atômica em Chama FAAS 1 Introdução O espectrômetro de absorção atômica é um equipamento que permite a análise quantitativa de elementos metálicos em soluções líquidas gasosas e sólidas Os componentes básicos de um espectrômetro incluem fonte de radiação sistema de atomização conjunto monocromador detector e processador Nos equipamentos mais antigos utilizamse moduladores mecânicos chopper e nos mais modernos a modulação é feita eletrônica ou mecanicamente A atomização pode ser feita em chama em tubo aquecido acoplado ao gerador de hidretos através da geração de vapor a frio e eletrotermicamente em forno de grafite ou outros sistemas alternativos As três principais fontes de radiação nas quais se promove a excitação de elementos capazes de emitir radiação nas rregiões visível e ultravioleta do espectro eletromagnético são as seguintes lâmpada de catodo oco HCL do inglês Hallow Cathod Lamp As lâmpadas de catodo oco são construídas em um tubo de vidro preenchido com gás inerte onde em uma das extremidades posicionamse os eletrodos sendo um cátodo confeccionado com o próprio elemento metálico de interesse ou revestido pelo elemento de interesse e um ânodo constituído por um bastão de zircônio ou tungstênio a outra extremidade é selada com uma janela transparente ao comprimento de onda de interesse sendo geralmente quartzo O funcionamento básico de uma HCL consiste na aplicação de uma diferença de potencial entre o cátodo e o ânodo promovendose uma descarga dentro de um recipiente lacrado contendo um gás nobre neônio ou argônio à baixa pressão 1 a 4 mm Hg A tensão aplicada varia entre 150 e 400 volts provocandose a ionização do gás de enchimento Os íons cátions formados são atraídos e acelerados em direção ao catodo negativo colidindo violentamente com as paredes internas da cavidade do mesmo arrancando átomos que ficam no estado vapor e confinados no interior do catodo oco Esses átomos sofrem colisôes com osíons do gás de enchimento ArouNe recebendo energia suficiente para que ocorram transiçõeseletrônicas num processo denominado de excitação O átomo no estado excitado é instável e readquire sua estabilidade quando volta ao estado fundamental emita energia armazenada na forma de radiação eletromagnética cujos comprimentos de onda é são característico s do elemento que constitui o catodo O atomizador é uma parte importantíssima da AAS pois neste dispositivo serão gerados os átomos gasosos no estado fundamental que absorverão a radiação de comprimento de onda característico proveniente da fonte de radiação e conseqüentemente ser determinada a concentração do elemento de interesse Com um nebulizador pneumático operando pela ação de fluxo de gás ICT514 Métodos de Análise Química 59 comprimido a solução da amostra é aspirada do seu recipiente e nebulizada na forma de um aerossol gotículas dispersas em gás em uma câmara de nebulização Com nebulizadores pneumáticos a taxa de aspiração da solução da amostra varia de 4 a 7 mlmin1 mas somente 5 a 10 da amostra é introduzida na chama e o restante é descartado A evaporação do solvente das gotículas na chama é denominada A chama tem a finalidade de transformar íons e moléculas em átomos no estado fundamental Figura 1 O tipo de chama mais utilizado em AAS é a mistura aracetileno numa proporção relativamente elevada de oxidante em relação ao combustível chama azul As mudanças na proporção oxidantecombustível podem alterar os equilíbrios melhorando significativamente a eficiência de atomização A chama redutora amarela é obtida aumentandose a quantidade de acetileno em relação ao ar promovendo um aumento da pressão parcial de uma série de produtos da combustão por exemplo CO facilitando a atomização de elementos com tendências a formação de óxidos refratários Por outro lado a chama oxidante azul clara é obtida diminuindo a quantidade de acetileno em relação ao ar favorecendo aqueles elementos cuja eficiência de atomização se dá via formação de óxidos Figura 1 Sistema de atomização em espectrometria de absorção atômica ICT514 Métodos de Análise Química 60 2 Considerações sobre o preparo das amostras O prétratamento de uma amostra em um procedimento analítico também é na grande maioria dos casos a etapa mais custosa e que demanda maiores habilidades do analista A preparação de amostras sólidas muitas vezes implica em processos de digestãodissolução eou extração dos analitos antes da medida de suas concentrações Um procedimento de digestão pode consumir até 61 do tempo total gasto no processamento analítico podendo ser responsável por até 30 do erro total da análise Um procedimento ideal para preparação de amostras deve apresentar algumas características tais como simplicidade velocidade uso de pequenos volumes de reagentes e ser passível de aplicação em diferentes tipos de amostras Na literatura clássica vários procedimentos de digestão de amostras podem ser encontrados para aplicação nos mais diversos tipos de amostrasA digestão ácida empregando aquecimento induzido por energia de microondas é uma metodologia atualmente bem estabelecida para o tratamento de amostras visando a determinação de metais Estas técnicas de digestão assim como os procedimentos convencionais requerem na grande maioria dos casos o uso de ácidos concentrados Embora a introdução dos fornos de microondas tenha permitido abreviar os tempos de digestão a principal limitação desta técnica está relacionada ao alto custo dos instrumentos empregados 3 Objetivos Observar os princípios envolvidos na espectrometria de absorção atômica em chama e quantificação de cobre em amostra de cachaça 4 Materiais Espectrômetro de absorção atômica Bastão de Vidro Pipeta volumétrica de 10 mL Pipeta graduada de 1mL 2 Béquer de 50 mL Pipeta de Pasteour 5 Balões volumétricos de 50 mL Pipeta graduada de 25 mL 6 Reagentes Amostra de vinagre ICT514 Métodos de Análise Química 61 7 Procedimento experimental 71 Procedimento 72 Questionário 711 8 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 62 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de cobre em cachaça Grupo Volume de amostra mL Concentração molL Erro SD e RSD 1 2 3 4 5 ICT514 Métodos de Análise Química 63 Experimento 14 Determinação da concentração de cafeína em refrigerante a base de cola por CLAE 1 Introdução A cromatografia é um método físicoquímico de separação Ela está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura que ocorre devido a diferentes interações entre duas fases imiscíveis a fase móvel e a fase estacionária A grande variedade de combinações entre fases móveis e estacionárias a torna uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação A cromatografia pode ser utilizada para a identificação de compostos por comparação com padrões previamente existentes para a purificação de compostos separandose as substâncias indesejáveis e para a separação dos componentes de uma mistura Dentre as técnicas cromatográficas a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência CLAE se destaca devido a sua aplicabilidade O grande avanço na cromatografia em coluna foi o desenvolvimento e a utilização de suportes com partículas diminutas responsáveis pela alta eficiência as quais tornam necessário o uso de bombas de alta pressão para a eluição da fase móvel devido a sua baixa permeabilidade As fases móveis utilizadas em CLAE devem possuir alto grau de pureza e estar livres de oxigênio ou outros gases dissolvidos sendo filtradas e de gaseificadas antes do uso Separações analíticas são predominantemente realizadas em fase reversa sendo a fase C18 octadecilsílica a mais usada ao passo que são preferidas fases que atuem no modo normal para fins preparativos em vista de que separações no modo reverso utilizam fases móveis aquosas A cafeína é comumente encontrada em muitas bebidas como café chá refrigerantes a base de cola entre outras Ela é um estimulante do sistema nervoso central o que explica porque muitas pessoas fazem o uso destas bebidas para sentiremse alertas Assim como muitas moléculas orgânicas conjugadas a cafeína Figura 1 absorve radiação em comprimentos de onda ao redor de 260 nm região do UV Um sistema conjugado é aquele contendo duplas ligações separadas por simples ligação Este padrão conjugado pode se repetir muitas vezes na molécula Figura 1 Estrutura da molécula de cafeína ICT514 Métodos de Análise Química 64 2 Objetivos O experimento visa a determinação de cafeína empregando a cromatografia líquida de alta eficiência CLAE em amostras de refrigerantes comerciais a base de cola 3 Materiais Cromatógrafo Líquido Coluna C18 250x4mm Bequér de 250 mL Banho ultrassônico 5 balões volumétrico de 50 mL Funil de separação de 125 mL Pipeta volumétrica de 5mL Pipeta volumétrica de 50 mL Suporte para funil de separação Pisseta de água destilada 4 Reagentes Diclorometano Ácido perclórico 199 Cafeína Amostras de refrigerantes Metanol grau HPLCUV Água destilada 5 Procedimento experimental 51 Procedimento 511 Soluções a preparar Preparar as seguintes soluções em balões volumétricos pesando rigorosamente os sólidos solução de cafeína 1 001 g em 1000 mL solução de cafeína 2 002 g em 1000 mL solução de cafeína 3 0015 g em 500 mL solução de cafeína 4 002 g em 500 mL solução de cafeína 5 0025 g em 500 mL solução de cafeína 6 003 g em 500 mL solução de cafeína 7 0037 g em 500 mL solução de café solúvel descafeinado 05 g em 100 mL solução de café solúvel 01 g em 100 mL Para as soluções de café em primeiro lugar pesase rigorosamente cada um dos sólidos e dissolvemse em copos de 50 mL Depois da dissolução o líquido é transferido para um balão volumétrico de 100 mL e estes são preenchidos com água destilada até ao traço Depois de homogeneizar a solução esta deve ser ICT514 Métodos de Análise Química 65 filtrada num filtro de pregas A amostra de cola deve ser desgaseificada em vácuo à trompa Preparar o eluente a utilizar misturando 500 mL de metanol grau HPLC com 500 mL de uma solução aquosa contendo de ácido perclórico 199 Filtrar o eluente com a montagem apropriada para esse efeito 512 Condições experimentais Caudal de eluente entre 10 e 15 mLmin desde que a pressão seja inferior a 110120 bar Velocidade do papel do registador 05 ou 20 num dos cromatogramas cmmin Atenuação no registador entre 2 e 32 Comprimento de onda de detecção 225 nm 513 Técnica Para fazer as injeções das soluções a Cada um dos padrões e cada uma das amostras soluções dos cafés e da cola devem ser misturados com volumes iguais da solução de ácido benzóico por ex para copos de 50 mLpipetar 100 mL de cada e misturar com 100 mL da solução de ácido benzoico também com pipeta b Lavar a seringa com água destilada e várias vezes com a solução que vai ensaiar c Em seguida com a válvula em posição de load faça passar cerca de 2mL da solução por duas vezes nos tubos da válvula tendo o cuidado de não introduzir ar quando pressiona o êmbolo da seringa Não retirar a seringa após a 2ª introdução de solução a analisar d Para introduzir a amostra na coluna rodar a válvula de injeção da posição de loadpara a posição de inject Simultaneamente iniciar o registro do cromatograma no registadorintegrador carregar em INJECT A Pode agora retirar a seringa da válvula e Depois de terminar o registo da banda da cafeína parar o registro do cromatograma carregando novamente em INJECT A no registadorintegrador f Proceder à injeção dos padrões de cafeína 1 a 7 contendo a mesma concentração de ác benzóico Para a análise das amostras repita b a e mas agora com cada uma das soluções de café e da cola todas contendo a mesma concentração de ác benzóico As amostras devem ser injetadas na válvula através de um filtro especial em forma de disco que lhe será fornecido pelo professor g Deve verificar se a reta de calibração tem a forma adequada e se as áreas das bandas da cafeína obtidas para as amostras são tais que a determinação da concentração de cafeína pode ser feita por interpolação com os valores disponíveis para os padrões exceto para o café descafeinado Se isso não suceder deverá preparar e injetar novos padrões de cafeína de forma a que a quantificação possa ser feita corretamente ICT514 Métodos de Análise Química 66 52 Questionário 711Qual a vantagem em utilizar uma coluna do tipo da LiChrosorb RP18 na análise efectuada Qual o mecanismo de separação neste tipo de cromatografia 722 Comente a separação obtida e a ordem de aparecimento dos componentes 723 Tem alguma sugestão no sentido de melhorar a separação nas análises de cafeína nos cafés Justifique 6 Referências BACCAN N ANDRADE J C GODINHO O E S BARONE J S Química Analítica Quantitativa Elementar 2a edição Campinas Editora da UNICAMP 1995 SKOOG D A WEST D M HOLLER F J CROUCH S R Fundamentos de Química Analítica Tradução Marco Tadeu Grassi Revisão Técnica Célio Pasquini São Paulo Pioneira Thomson Learning 2006 OHLWEILER OA Química analítica quantitativa 3a edição Volume 2 Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 VOGEL AI Análise Química Quantitativa 5aedição Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1992 Conclusão ICT514 Métodos de Análise Química 67 Métodos de Análise Química Bacharelado em Ciência e Tecnologia ICTUNIFALMG Nomes Aula Data Resultados da determinação de cafeína em refrigerantes por HPLC Grupo VolumemL Volume mL Concentração molL 1 2 3 4 5