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ANÁLISE INSTRUMENTAL

INTRODUÇÃO À ANÁLISE INSTRUMENTAL

QUÍMICA ANALÍTICA

Métodos Qualitativos

Métodos Quantitativos

“A Química Analítica é a arte de reconhecer

diferentes substâncias e determinar seus

constituintes” Ostwald, 1894


Separação e identificação de componentes

através de técnicas simples Precipitação

Extração

Destilação

Exemplos: VOLUMETRIA E GRAVIMETRIA


Medidas de propriedades físicas das

substâncias através do desenvolvimento de

equipamentos

Condutividade Elétrica

Absorção ou Emissão de Luz


São aqueles também chamados de clássicos, pois fazem uso dos princípios fundamentais da química

A medida de um sinal analítico é diretamente relacionada à concentração do elemento de interesse. Em muitos casos não se conhece perfeitamente a reação química envolvida e, por isso mesmo, esses métodos sempre requerem calibração


Métodos Instrumentais e as Propriedades Físicas

Medidas

Propriedades Características Métodos Instrumentais

Emissão da radiação Espectrometria de emissão

atômica

Absorção da radiação Espectrometria de absorção

atômica

Potencial Elétrico Potenciometria

Resistência Elétrica Condutimetria


Seleção dos Métodos Instrumentais Objetivo da análise Exatidão requerida Teor do componente presente na amostra Recursos disponíveis Número de amostras a analisar Composição química da amostra Quantidade de amostra

O USO DE UM EQUIPAMENTO SOFISTICADO PARA A DETECÇÃO DE UM SINAL ANALÍTICO

NÃO É GARANTIA DE UM RESULTADO EXATO!


PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DE MÉTODOS

ANALÍTICOS

Precisão

Grau de concordância entre dados obtidos através de

um mesmo procedimento

REPETIBILIDADE: Concordância entre resultados obtidos no

mesmo laboratório

REPRODUTIBILIDADE: Concordância obtida entre os resultados

obtidos entre laboratórios diferentes



ANALÍTICOS

Exatidão

Parâmetro que indica o quanto o valor determinado

difere do valor exato, ou daquele tomado como tal

VALOR VERDADEIRO

Vv

Vv

Vv

EXATO E PRECISO

EXATO E

IMPRECISO

INEXATO E

PRECISO

INEXATO E

IMPRECISO

d

a

2a



ANALÍTICOS

Sensibilidade

É dada pela inclinação da curva de calibração na

concentração de interesse, ou pelo coeficiente angular

quando se ajusta uma reta aos dados de sinal analítico e

concentração



ANALÍTICOS

Limite de Detecção

É a concentração do elemento de interesse que produz

um sinal analítico distinguível do ruído

Limite de Determinação

É a menor concentração determinável, tomada como um

valor igual a cinco, ou dez vezes, o limite de detecção



ANALÍTICOS

Faixa ótima de trabalho

É o intervalo de concentração da curva de calibração,

compreendido entre o limite de determinação e o ponto

onde começa o desvio de linearidade

m g L-1

Ab

so

rbâ

nc

ia

F a ix a ó t im a d e t ra b a lh o



ANALÍTICOS

Seletividade

É o parâmetro que indica em que medida um sinal

analítico corresponde apenas à espécie química de

interesse


SINAL versus RUÍDO

RUÍDO: Flutuações aleatórias

observadas quando são feitas

medidas repetidas sobre sinais que

são monitorados continuamente


Calibração em Métodos Instrumentais

Operação inerente aos métodos instrumentais


Calibração Convencional ou Padrão Externo

P1

P2

P3

P4

P5


Adição de Padrão

Am

Pd Am

Sinal Analítico

Amostra

Sinal Analítico

Amostra + Padrão +


Padrão Interno

Sinal Analítico

Sinal Analítico

Sinal Analítico

Pd

Bco

Pds

Am


Ações de Caráter Geral

Laboratório mantido em condições de limpeza e de

segurança

Treinamento técnico e manutenção de disciplina do pessoal

envolvido

Aquisição de insumos, reagentes e vidrarias certificadas

Manutenção e calibração periódica dos equipamentos

Atenção na manipulação dos dados e resultados


Outras ações:

Uso de sala branca

Purificação de reagentes

Prova em branco

Repetições

Análise de amostras certificadas

Análise de amostras padrões

Programas interlaboratoriais


Etapa inicial de qualquer análise!

A ANÁLISE NÃO PODE SER MELHOR DO QUE A

AMOSTRA


Massa

11,1213 g

BALANÇA

± 0,0001 g

11,1213 gramas

BALANÇA

± 0,1 g

11,1 gramas

11,121 g INCORRETO 11,12 g INCORRETO

11,12 g INCORRETO 11,121 g INCORRETO

11,1213 g = 11121,3 mg

4 casas decimais – 1 casa decimal

6 algarismos significativos

11 mg = 0,011 g

2 algarismos significativos – 2 algarismos significaticos

0,1516 – 0,01516 – 0,001516 – 0,0001516


2,0 g = 2.000 mg


(o zero após o dígito 2 é significativo)


ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

Adição e Subtração

Quando duas ou mais quantidades são adicionadas e/ou subtraídas, a soma ou diferença deverá conter tantas casas decimais quantas existirem no componente com o menor número delas

Exemplo:

2,2 + 0,1145 = 2,3145

O resultado a ser tomado deve ser 2,3

1000,0 + 10,05 + 1,066 = 1011,116

O resultado deve ser expresso por 1011,1


Algarismos Significativos

Multiplicação e Divisão

Nestes casos, o resultado deverá conter tantos algarismos significativos quantos estiverem expressos no componente com menor número de significativos

Exemplo:

Na titulação de 24,98 mL de uma solução de HCl foram gastos 25,11 mL de solução de NaOH 0,1041 mol.L-1. Calcular a concentração da solução de HCl.

C HCl = (25,11*0,1041)/24,98=0,104642...

C HCl = 0,1046 mol.L-1


Algarismos Significativos Quando for necessário arredondar números, a seguinte regra

simplificada pode ser seguida: Se o dígito que segue o último

algarismo significativo é igual ou maior que 5, então o último

dígito significativo é aumentado em uma unidade. Caso este

dígito seja menor que 5, o último algarismo significativo é

mantido. Existem outras regras, mas não serão consideradas

aqui


CLASSIFICAÇÃO DOS ERROS:

Erros Determinados

Erros Indeterminados


São erros que podem ser evitados ou cuja

grandeza pode ser determinada Erros Operacionais

Erros Pessoais

Erros Instrumentais ou de Reagentes

Erro de Métodos


Minimização dos erros determinados Calibração do aparelho e aplicação de correções

Corrida de um branco

Corrida de uma determinação de controle

Uso de métodos independentes de análise

Corrida de determinações em paralelo (triplicatas)

Adição de padrão


São erros causados por fatores sobre os quais o analista não tem controle e que em geral são tão inatingíveis que não são passíveis

de serem analisados

Estes erros podem ser submetidos a um tratamento estatístico que permite saber qual o valor mais provável e também a precisão de

uma série de medidas. Admite-se que os erros indeterminados seguem a lei da distribuição normal

(distribuição de Gauss).

ESPECTROFOTOMETRIA

ESPECTROFOTOMETRIA

Utiliza a luz para medir a concentração química de qualquer espécie

Método de análises óptico mais usado nas investigações biológicas e físico-químicas

Espectrofotômetro

Instrumento que permite comparar a radiação absorvida ou transmitida por uma solução que contém uma quantidade desconhecida de soluto, e uma quantidade conhecida da mesma substância

ESPECTROFOTOMETRIA

Propriedades da Luz – Radiação Eletromagnética (REM)

Fluxo de energia através do espaço à velocidade universal da luz com

campos eletros e magnéticos que compõem a onda eletromagnética

onda/partícula

onda: campo elétrico/magnético oscilatórios e perpendiculares entre si

ESPECTROFOTOMETRIA

ESPECTROFOTOMETRIA

Absorção de luz pela matéria

Todas as substâncias podem absorver energia radiante, mesmo o

vidro que parece completamente transparente absorve

comprimentos de ondas que pertencem ao espectro visível

Quando a luz atravessa uma substância, parte da energia é

absorvida: a energia radiante não pode produzir nenhum efeito

sem ser absorvida

A cor das substâncias se deve a absorção de certos

comprimentos de ondas da luz branca que incide sobre elas,

deixando transmitir aos nossos olhos apenas aqueles

comprimentos de ondas não absorvidos

ESPECTROFOTOMETRIA

Absorbância x Transmitância

Absorbância:

Fração da luz que é absorvida pela amostra

Transmitância:

Fração original da luz que passa pela amostra

LEI DE LAMBERT-BEER

Absorbância é diretamente proporcional à concentração da espécie absorvedora de luz e inversamente proporcional ao logaritmo da luz transmitida

A = ε.b.c

A = Absorbância

ε = absortividade molar

b = caminho óptico

c = concentração

O espectrofotômetro é um aparelho que faz

passar um feixe de luz monocromática através de uma

solução, e mede a quantidade de luz que foi absorvida

por essa solução

Usando um prisma o aparelho separa a luz em

feixes com diferentes comprimentos de onda (tal como

acontece no arco-íris com a separação das cores da luz

branca)

ESPECTROFOTÔMETRO Esquema Básico de um Instrumento para Medir a Absorção:

Lâmpada excitadora: luz visível, ultravioleta ou infravermelha que

passará através do monocromador ( lâmp. de hidrogênio)

Fenda de entrada: reduz a luz dispersa e evita a entrada de luz

espalhada no monocromador

Monocromador: instrumento que produz luz com comprimentos de

onda específicos a partir de uma fonte de luz. Ex: prismas

Cor Comprimento

de onda (nm)

Cor Comprimento

de onda (nm)

Ultravioleta <400 Amarelo 570-590

Violeta 400-450 Alaranjado 590-620

Azul 450-500 Vermelho 620-760

Verde 500-570 Infravermelho >760

A espectrofotometria pode ser conceituada como

um procedimento analítico através do qual se determina

a concentração de espécies químicas mediante a absorção

de energia radiante (luz)

A Lei de Lambert-Beer: a absorbância é

proporcional à concentração da espécie química

absorvente, sendo constantes o comprimento de onda, a

espessura atravessada pelo feixe luminoso e demais

fatores. Verifica-se uma relação linear entre absorbância

ou densidade ótica e concentração, e de uma relação

logarítmica entre transmitância e concentração

e é a absorbitividade molar em unidades de L mol-1 cm-1

b é o comprimento da cubeta, expressado em centímetro (cm).

c é a concentração, expressado em mol L-1

A = e.b.c

Lei de Lambert-Beer

MEDIDAS

Leitura em Transmitância

Leitura em Absorbância

Leitura em Concentração

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