“Estudo dos fundamentos de técnicas analíticas e suas aplicações em determinações analíticas”
OBJETIVOS GERAIS
Estudar as técnicas usuais para determinações analíticas qualitativas e quantitativas. Aprender questionar e aplicar os aspectos teóricos e práticos envolvidos nestas diversas técnicas. Desenvolver habilidades para o trabalho prático em laboratório.
“É a parte da química que estuda os princípios teóricos e práticos das análises químicas, envolvendo os processos de identificação e quantificação de diversas espécies químicas que compõem um material”
- Análise Qualitativa: Identificação da natureza de substâncias presentes em uma amostra desconhecida.
- Análise Quantitativa: Determinação das quantidades de substâncias presentes em uma amostra desconhecida.
- Separar os íons
- Subdividir cada grupo em subgrupos com a finalidade de facilitar a separação e a identificação de cada íon;
- Separar e identificar cada íon na amostra usando-se reagentes gerais e específicos.
Clássica: utiliza métodos baseados em medidas de volume (Volumetria) e de massa (Gravimetria).
Instrumental: utiliza métodos que empregam equipamentos para medidas de propriedades elétricas, ópticas, térmicas, etc. das substâncias em análise.
OS DESAFIOS DA QUÍMICA ANALÍTICA
• Análises Ambientais (água, ar, solo...), Análises Clínicas (tecidos, fluidos biológicos), Análises Toxicológicas, Arqueologia,Indústria Química, Farmacêutica, Alimentícia, Controle de Qualidade.
Análises Qualitativas: Métodos Clássicos são análises baseadas em reações químicas. Métodos Instrumentais análises realizadas através do Espectrofotometria de Absorção Atômica, Espectroscopia – UV-Vis – IV, Espectroscopia de Massa e Cromatografia.
Análise por Via Seca: Os ensaios são feitos sem dissolver a amostra, através do Teste de Chama e Formação da Pérola de Bórax, outros.
Alguns metais são volatilizados na chama de Bunsen, produzindo-lhe cores características. Os cloretos estão entre os compostos mais voláteis e são preparados, misturando o composto com um pouco de HCl concentrado, antes de realizar o ensaio. É utilizado um fio de platina ou Ni-Cr (níquel-cromo), que serve como suporte para a amostra.
Análise por Via úmida:
SUBSTÂNCIA PROBLEMA (ANALITO) + REAGENTE = Composto com propriedades características
(elemento químico ou íon a ser determinado)
Detecção:Formação de Precipitado, Formação de Complexos Coloridos, Desprendimento de gases.
Condições:Temperatura, tempo, pH, concentração dos reagentes, solvente, agitação.
Condições:Temperatura, tempo, pH, concentração dos reagentes, solvente, agitação.
Equilíbrio Químico
Solubilidade e Produto de Solubilidade (Kps):Para sais pouco solúveis (solubilidade < 0,01 mol/L).
(Produto Iônico)
Produto de Solubilidade (Kps).
Exemplo: A solubilidade do cloreto de prata é 1,05x10-5 mol/L. Calcule seu Kps.
Resolução:
Solubilidade e Produto de Solubilidade (Kps)
O Kps é o valor alcançado pelo produto iônico quando se estabelece o equilíbrio entre a fase sólida do sal pouco solúvel e a solução.
-Se o produto iônico é diferente do Kps, o sistema tenderá a justar-se de tal modo que o produto iônico atinja o valor do Kps.
-Se o produto iônico for maior que o Kps _ precipitação do sal sólido.
-Se o produto iônico for menor que o Kps _ parte do sal sólido passará para a solução.
-Se o produto iônico for maior que o Kps _ precipitação do sal sólido.
-Se o produto iônico for menor que o Kps _ parte do sal sólido passará para a solução.
Classificação Analítica dos Cátions e Ânions
Os cátions são separados em grupos, com base em algumas propriedades comuns. Cada grupo possui um reagente que forma compostos insolúveis com cada um dos cátions do grupo, com exceção do grupo I.
Marcha Analítica: Processo sistemático de identificação de íons inorgânicos em uma amostra mediante a formação de complexos ou sais insolúveis que apresentam certas características. A identificação de cada íon deve ocorrer após a separação (eliminação) de todos os outros íons que impedem sua identificação (ou seja, que reagem com o reagente usado).
Portanto, durante a marcha analítica, juntamente com as reações de identificação dos diferentes íons, deve-se recorrer também às reações de separação dos mesmos.
Observações:Estado físico (sólida, líquida, 2 fases), Cor, Odor, Solubilidade em água, Solubilidade em ácidos minerais diluídos, pH.
Identificação de Cátions
Grupo I: Metais alcalinos (Na+ e K+), NH4+.
Propriedades: Maioria dos seus sais são de coloração branca e solúveis em água. Não existe um reagente capaz de formar precipitados com todos eles.
Sódio: sais de sódio ] cor branca, solúveis em água.
NaOH: Muito solúvel em água, fonte de íons OH-
Potássio: Propriedades dos sais de potássio similares às do sódio.
Amônio: Embora o íon NH4+ não seja um cátion metálico, está incluído neste grupo porque seus sais tem propriedades similares às dos metais alcalinos.
Reações dos Íons Sódio
Teste da chama: muito sensível, cor amarela intensa e persistente. Reações com Acetato de Zinco e Uranila.
Reações dos Íons Potássio
Teste da chama: Cor violeta que se extingue rapidamente e mascarada pelo sódio, usar vidro de cobalto para visualização da cor (teste complementar).
Reação com Cobaltonitrito de sódio - Na3Co(NO2)6.
Reação com Ácido Perclórico K+ + ClO4- KClO4 (s)
Reações dos Íons Amônio
Reação com Cobaltonitrito de sódio: mesmo procedimento do K+.
Reação com base forte:
Grupo II: Metais alcalinos terrosos (Mg2+, Ba2+, Ca2+ e Sr2+)
Propriedades: Insolubilidade dos seus carbonatos em água.
Reagente de grupo: Carbonato de Amônio, na presença de NH3 e NH4Cl.
Magnésio: Os íons magnésio apresentam-se incolores em soluções, seus sais são de caráter iônico brancos ou incolores, a menos que esteja presente um ânion colorido. O hidróxido de magnésio é um de seus compostos menos solúveis.
Cálcio: O cálcio é o elemento mais abundante dos metais alcalinos terrosos. Seus compostos menos solúveis são os carbonatos e oxalatos.
Estrôncio: O estrôncio possui propriedades intermediárias entre o cálcio e o bário.
Bário: O Bário é o elemento mais pesado desses quatro elementos e seus íons são muito tóxicos. O cromato de bário é um dos compostos menos encontrados na análise qualitativa. Caso Celobar® !! (BaSO4 x BaCO3)
Produtos de solubilidade de hidróxidos e de alguns sais dos metais alcalinos terrosos.
Reações dos íons Mg2+
Reação com Carbonato de Amônio:
Reação com Fosfato Básico de Sódio:Quando se adiciona uma solução de fosfato básico de sódio a uma solução contendo íons magnésio tamponada com hidróxido de amônio-cloreto de amônio, há a formação de um precipitado branco cristalino de MgNH4PO4.6H2O de acordo com as equações:
HPO42- + OH- D H2O + PO43-
Mg2+ + NH4+ + PO43- + 6H2O D MgNH4PO4.6H2O
Teste da Chama:Cálcio (Vermelho tijolo), Bário (Verde amarelado), Estrôncio (Vermelho Carmim), Magnésio ( não produz cor à chama).
Reação com Carbonato de Amônio – Formação de ppt branco
Ca2+ + CO32- CaCO3 (s)
Sr2+ + CO32- SrCO3 (s)
Ba2+ + CO32- BaCO3 (s)
(Insolúveis em NH4Cl e solúveis em HAc)
Reação com Dicromato de Potássio (Bário)
Cr2O72- + 2Ba2+ + H2O 2BaCrO4 (s) + 2H+
Reação com Sulfato de Amônio (Ba2+ e Sr2+)
Reação com Oxalato de Amônio
(NH4)2C2O4 + M2+ MC2O4 (s)
♥A solubilidade dos oxalatos aumentam na ordem Ca2+, Sr2+ e Ba2+.
Grupo V: Ag+, Pb2+ e Hg22+
Propriedades:Forma precipitados brancos quando tratados com HCl diluído.
Reagente de grupo: HCl
• PRATA: Forma compostos em 3 estados de oxidação: +1, +2 e +3.
Forma muitos complexos e compostos pouco solúveis em água.
• CHUMBO: Forma compostos em 2 estados de oxidação: +2 e +4.
• MERCÚRIO: Forma compostos em 2 estados de oxidação: +1 e +2.
No estado de oxidação +1, o íon existe como um dímero +Hg-Hg+ ou Hg22+
Identificação de Ânions
No caso dos ânions não existe uma seqüência de análise, assim as reações são feita de forma individual. Nesta disciplina iremos estudar apenas cinco ânions:
SO42-, NO3-, CO3-2, Cl- e Br-
Ensaios preliminares: Cor da amostra, Solubilidade em água, pH da solução, Reação com AgNO3 e BaCl2
Marcha (Procedimento) para a separação dos ânions em grupos
1. Tratamento da amostra com nitrato de prata (AgNO3).
Cloreto e Brometo: Seus sais de prata são insolúveis em água e no ácido nítrico diluído.
Precipitado Branco: AgCl
Precipitado Amarelo: AgBr
Reações de Confirmação
Cloreto: Reação com H2SO4 concentrado
NaCl (s)+ H2SO4 HCl + Na + + HSO4-
HCl + NH3 (g) NH4Cl (s)
Brometo: Reação com H2SO4 concentrado
NaBr(s)+ H2SO4 HBr + Na+ + HSO4-
2HBr + H2SO4 Br2 + SO2 + 2H2O
Carbonato: Seus sais de prata são insolúveis em água.Efervescência quando se adiciona HNO3 para dissolvê-los.
Tratamento com ácidos
CO3-2 + 2H+ H2CO3 H2O + CO2 (g)
Tratamento com hidróxido de Bário
CO2 + 2OH- CO3-2 + H2O
CO3-2 + Ba2+ BaCO3 (s)
Nitrato e Sulfato: Seus sais de prata são solúveis em água e no ácido nítrico diluído. Solução incolor.
Tratamento com acetato de Chumbo:
Precipitado Branco: Sulfato
Precipitado Ausente: Nitrato
Reações de Confirmação
Sulfato:
Ba2+ + SO42+ BaSO4(s)
Nitrato: Reação com Zinco metálico em meio alcalino.
Reações para íons Nitrato (NO3-)
Pela ação de Zn metálico na presença de NaOH os íons NO3- são reduzidos a NH3.
4Zn + 8NaOH 4Na2ZnO2 + 4H2
4H2 + NaNO3 NH3 + 2 H2O + NaOH
4Zn + 7NaOH + NaNO3 4Na2ZnO2 + NH3 + 2H2O
Métodos auxiliares na Identificação de fármacos – Métodos clássicos
Reações para ânions comuns (Farmacopéia Brasileira)
* Carbonato: Adição de ácido a Produz efervescência.
* Sulfato: BaCl2 10% a Precipitado branco, insol. em HCl e HNO3
* Cloreto: AgNO3 5% a Precipitado branco caseoso, insol. em HNO3 e sol. em NH4OH 6N
Exemplos:
CLORIDRATO DE PROPRANOLOL
Identificação
F. Responde às Reação do íon cloreto
GLIBENCLAMIDA
Identificação
E. Misturar 0,2 g da amostra com 0,25 g carbonato de sódio anidro e 0,25 g de carbonato de potássio. Incinerar a mistura por 10 minutos, esfriar, adicionar ao resíduo l0 ml de água quente, agitar por um minuto e filtrar. O filtrado responde às reações dos íons cloreto e sulfato.
Reações para cátions comuns (Farmacopéia Brasileira)
• Alumínio. NH4OH conc. a Precipitado gelatinoso branco, insol. em excesso de amônia
• Cálcio. Oxalato de amônio, ppt branco insol. em ác. acético e sol. em HCl
• Ferro. Tiocianato de amônio, cor vermelha intensa que não desaparece com adição de ác. minerais diluídos.
• Lítio. Carbonato de sódio, ppt branco, sol. em cloreto de amônio.
• Sódio. Em solução acidulada com HCl em chama produz cor amarela intensa.
Exemplos:
- Li2CO3
IDENTIFICAÇÃO
. Carbonato
. Lítio
- ALENDRONATO DE SÓDIO
. Sódio
BACCAN, N.; Andrade, J.C.; Godinho, O.E.S.; Barone, J.S. Introdução à semimicroanálise qualitativa, 7 ed., Edgard Blücher, São Paulo, 1997.
Vogel, A.I. Química analítica qualitativa, São Paulo, Mestre Jou, 5 ed. 1996.
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