É a parte da química que estuda os princípios teóricos e práticos das análises

Aula 01

Profa. Dra. Maria de Lourdes Leite de Moraes

BÁSICA

SKOOG, Fundamentos de quimica analitica, 2ª ed, 2015, Ed Thomson

HARRIS, Daniel C. Análise química quantitativa. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005. VOGEL, Arthur, Química Analítica Qualitativa. São Paulo: Editora Mestre Jow. VOGEL, Arthur . Análise química quantitativa. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.

COMPLEMENTAR

N.D. BACCAN, Introdução a Semi-Microanálise Qualitativa. 2ª ed. Campinas: UNICAMP, 1988.

D. ALEXEÉV, Química Analítica Qualitativa, Lopes da Silva, 1982. 3. R.K. WISMER, Qualtitative Analysis with Ionic Equilibrium, Macmillan Publishing Company, 1991. N.D. BACCAN .,Química analítica quantitativa elementar. 3.ed. rev. ampl. e reestr. São Paulo: Edgard Blücher, 2001. 308 p. ISBN 8521202962

QUÍMICA ANALÍTICA

É a parte da química que estuda os

princípios teóricos e práticos das

análises

químicas

. Tem como objetivo prático a



_{Desenvolver a teoria dos métodos analíticos}



_{Aperfeiçoar os métodos analíticos já existentes}



_{Elaborar novos métodos}



_{Produzir conhecimento científico nas áreas da}

Química e Ciências afins como: bioquímica,

Agronomia, Geoquímica, Farmácia, Medicina,

Biologia, Engenharia, etc.

PAPEL DA QUÍMICA ANALÍTICA NA CIÊNCIA

Química Analítica

Química

Relações entre a

química analítica, outras áreas da química e outras

ciências. A

localização central da QA no

diagrama representa sua importância e a

abrangência de sua interação com

muitas outras

AMBIENTE CIÊNCIAS AGRICULTURA

APLICAÇÕES DA QUÍMICA ANALÍTICA

Medida da quantidade de hidrocarbonetos

(N₂O_x e CO₂) e aldeídos liberados pelos automóveis no

processo de

combustão (controle da poluição do ar)

Determinação de resíduos de pesticidas em alimentos, plantas, solos. ALIMENTOS Determinação

quantitativa de N2 em alimentos estabilizando

seu conteúdo de proteína e, com isso, seu valor nutricional.

MEDICINA

Medidas quantitativas de K+_{, Ca}2+ _{e Na}+ _nos

fluídos de corpo de animais permitindo, asssim, aos fisiologistas

estudarem o papel desses íons em atuar na

condução dos sinais nervosos e contração e

relaxação muscular.

Estudos de contaminação de metais pesados em solos e sua interação

com ácidos húmicos

É um campo da ciência que se dedica ao

desenvolvimento e aperfeiçoamento de métodos de

IDENTIFICAÇÃO, SEPARAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO

de um analito na amostra que está sendo analisada.

MÉTODOS ESTEQUIOMÉTRICOS (OU CLÁSSICOS)

Procura obter respostas ou informações que servirão para definir os constituintes de uma AMOSTRA sob aspectos QUALITATIVOS

e QUANTITATIVOS dentro do MENOR TEMPO possível e de

MENOR CUSTO.

QUÍMICA ANALÍTICA

Dinheiro

Estatística de

amostragem Controle de _{qualidade e}

de produção

MASSA

a) GRAVIMETRIA b) VOLUMETRIA

•

•

•

•

Identificação

Reação Específica Sensibilidade

Seletividade/Interferência

Por quê ocorre uma reação química ? Conceitos de equilíbrio químico

Solução Tampão

Separação e identificação de íons

QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA

QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA

Por quê ocorre uma reação química ?

Conceitos de equilíbrio químico

Solução Tampão

Separação e identificação de íons

Identificação

Reação Específica

Sensibilidade

a) GRAVIMETRIA

b) VOLUMETRIA

•

ÁCIDO/BASE

•

PRECIPITAÇÃO

•

COMPLEXAÇÃO

•

ÓXIDO-REDUÇÃO

QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA

MASSA

Nas análises químicas de substâncias inorgânicas, em geral,

empregam-se soluções aquosas de sais, ácidos e bases. Estas

substâncias são eletrólitos fortes ou fracos, dependendo do

seu grau de ionização ou dissociação. Por exemplo:

Grau de dissociação



= no. de moléculas dissociadas

no. total de moléculas

Varia de 0 a 1 0 _– sem dissociação

1 _– dissociação total

Varia com T e concentração

Dissociação de um ácido forte

Antes da dissociação

Após a dissociação,

_no

_{“equilíbrio”}

Dissociação de um ácido fraco

HA

HA

Antes da dissociação

Após a dissociação,

_no

_{“equilíbrio”}

HA

O efeito de eletrólitos no equilíbrio

H

AsO

+ 3I

_{+ 2H}

_H

3

AsO

+ I

+ H

O

Efeito da carga iônica no equilíbrio

O efeito da adição de eletrólitos sobre o equilíbrio é

INDEPENDENTE

da natureza química do eletrólito, mas

depende de uma grandeza chamada força iônica.

LEI DA AÇÃO DAS MASSAS (Equílibrio Químico)

Guldberg e Waage, 1867

LEI DA AÇÃO DAS MASSAS (Equílibrio Químico)

Todas as reações químicas são reversíveis

Após um t atinge-se o dinâmico, ou seja, no mesmo t(min) o número de moléculas de A e B que reagem é = ao número delas que se formam.

A + B C + D

CaCO_3(s)

CaCO_{3 (s)}

CO_{2 (g)}

CaO_(s)

*CO_{2 (g)}

Ca*CO_{3 (s)}

T_cte

/CaO_(s) CaCO_{3 (s)}

CO_{2 (g)}



*CO_{2 (g)}

T_cte

Para a reação:

A + B C + D

A velocidade da reacao entre A e B é proprcional às suas concentrações

Então:

v = k [A].[B]

Cte da velocidade de reação

Se a rç é reversível:

A + B C + D

Na direção contrária:

C + D A + B

k₂

k₁ [A].[B] [C].[D] =

K_eq = k₁

k₂ [C].[D] [A].[B]

= = Keq Keq = constante de equilibrio da reação Ao atingir o estado de equilibrio

V1 = v2

“A velocidade de rç. quim. (v) é



massas

ativas

das substâncias reagentes”

Termodinamicamente: massas ativas

Atividades (a) { Potencial químico}

Difícil de se determinar experimentalmente ou calcular teoricamente. Um boa aproximação está baseada no estado físico de cada espécie.

a = 1,00 para líquidos puros ou sólidos puros

a = P, isto é, pressão do gás em atmosfera

Atividade

e coeficiente de atividade

Aumentando a diluição: f 1 e a = c~

Então: r s

K_eq = [aC] . [aD]

m _n

[aA] . [aB]

Para solutos em solução a atividade (a) se define por:

Coeficiente de atividade, normalmente < 1.

a

₌

[ ] .f

concentração

Levando-se em conta a definição de a :

atividade

A atividade é usada para contabilizar o efeito de

eletrólitos sobre os equilíbrios químicos

A atividade é = à concentração efetiva e depende

da força iônica do meio

A solubilidade do sulfato de bário é a mesma em iodeto de sódio,

Em nitrato de potássio ou em cloreto de alumínio (aquosos) desde que

A concentração destas espécies tenham força iônica idêntica

Para soluções diluídas onde:

μ



0,01 mol/L de não eletrólitos e de íons de cargas simples,

pode-se considerar

_f

=1 e usa as concentrações molares

μ



0,01 mol/L, ou quando os íons com cargas múltiplas

“Para

uma reação química em , o produto das

concentrações molares (atividades) das substâncias

que

se

formam,

dividido

pelo

produto

das

concentrações molares (atividades) das substâncias

que

reagem

é

constante,

desde

que

cada

concentração (atividade) esteja elevado a um

expoente que corresponda ao coeficiente que

aparece na equação química

representativa”

.

Aplicação da Lei da Ação das Massas a uma reação química.

K_eq =

s r

[C] . [D]

m _n

Equilíbrio Equação Constante de Equilíbrio Dissociação ácido-base Solubilidade Complexação Oxidação-redução Distribuição de fase A

Tipos de Equilíbrio

M_yA_x Mx+ _{+ A}y-

AgCl Ag+ _{+ Cl}-

HAc + H₂O H₃O+ _{+ Ac}-

HA + H₂O H₃O+ _{+ A}- K_a, Constante do ácido

K_a = = 1,74x10[H3O+] [Ac-] -5

[HAc]

NH₄OH NH₄+ _{+ OH}-

XOH OH- _{+ X}+ _K

b, Constante da base

K_b = = 1,75x10[NH4 -5

[NH₄OH]

K_s, Produto de solubilidade

K_s = [Ag+_{] [Cl}-_{] = 1,6x10}-10

Mn+ _{+ a L}b- _ML

a(n-ab)+ K_{ou constante de estabilidade} f, Constante de formacão

Fe2+ _{+ 6 CN}- _[Fe(CN)

6]4- Kf = = 1x10_[Fe2+_{] [CN}-_]6 37

[Fe(CN)₆4-_]

5Fe2+_+MnO

4- + 8H+ Mn2++ 5Fe3++4H2O

K_eq, Constante de equilíbrio da reação

K_eq= = [Fe3+]5 [Mn2-]

[Fe2+_]5_[MnO

4-][H+]8

H₂O Asolvente org. K_d, Coeficiente

de distribuição

X_RED + Y_OX X_ox + Y_red

(H₂O) I2 (CHCl₃)