CURSO DE FARMÁCIA
Prof. Dr. Rafael Roehrs
Apostila de Química Analítica Qualitativa experimental
1 - O surgimento da Química Analítica
1.1- Análise Gravimétrica
Nas últimas décadas do século XVIII e o começo do XIX a análise química dos compostos, minerais, orgânicos e biológicos, desenvolveu-se e ampliou-se consideravelmente. Os métodos que usavam a balança (métodos gravimétricos) sofreram pronunciado refinamento desde a época de Lavoisier. A balança, por sua vez, normalmente construída por exímios artesãos, sob encomenda, sofreu grande aperfeiçoamento e a partir de 1850 já era comercializada por várias firmas. A parte quantitativa da análise foi aperfeiçoada graças aos esforços de químicos de vários países da Europa. Na Alemanha destacou-se Martin Heinrich Klaproth (1743-1817), contemporâneo de Lavoisier, cuja preocupação principal era seguir uma metodologia analítica rigorosamente científica na determinação da proporção dos componentes nos compostos. Para isto adotou técnicas e métodos analíticos que levaram a resultados mais rigorosos que os obtidos normalmente pelos outros químicos e suscitaram a descoberta de novos elementos. Na análise percentual de compostos minerais, por exemplo, mostrou que muitas vezes o valor que deixava de ser considerado para totalizar 100 poderia ser atribuído a novas substâncias. Assim, foi levado a descobrir algumas "terras": óxidos de zircônio, urânio, telúrio e titânio. Essas, somente muitos anos mais tarde, forneceram os respectivos elementos obtidos por outros químicos usando métodos de redução.
Na França, Louis Nicolas Vauquelin (1763 - 1829) trabalhava com compostos orgânicos e com análise de compostos inorgânicos. Embora seus métodos não fossem tão rigorosos como os de Klaproth descobriu o metal cromo e uma "terra", a glicinia ou berilia, cujo metal só foi isolado muitos anos mais tarde. Na Inglaterra, William Hyde Wollaston (1766 - 1828), um médico versado em física e química, dedicou-se ao estudo das propriedades da platina, metal já conhecido desde 1750. Seus estudos levaram a descobrir, em 1803, o paládio e o rodio, encontrados como impurezas da platina. Um seu associado, Smithson Tennant (1761 - 1815), que também estudava a platina, descobriu em 1804 dois novos elementos, o iridio e o osmio, em resíduos de dissolução de platina bruta com água régia. Na Rússia, Karl Karlovitch Klaus (1796 - 1864), um farmacêutico e químico, muito versado no estudo de metais semelhantes à platina, descobriu em 1844 o elemento rênio.
1.2 - Análise Volumétrica
Os métodos da análise química chamada volumétrica, relativa às soluções, seus equipamentos de laboratório e técnicas associadas, começaram lentamente a evoluir a partir de 1750. Já em 1729 C.L. Geoffroy procurava determinar a "força" de vinagres indiretamente pesando a quantidade de álcali necessária para neutralizá-los. O ponto de neutralização era determinado pela cessação do ruído da reação ou pela ausência de efervescência. Nas décadas seguintes, essa prática de neutralização foi usada para estimar a força de ácidos fortes, como o nítrico.
Também, em muitos casos, usava-se a mudança de cor de uma substância adicionada (indicador) como o tornassol, a curcuma e outras. Esses indicadores adquirem cor diferente ao se atingir o ponto de neutralização ácido-base.
Os equipamentos de vidro utilizados, cilindros graduados, pipetas, buretas graduadas volumetricamente, foram inicialmente desenvolvidos entre 1782 e 1806. As medidas eram grosseiras e os resultados não muito confiáveis e não havia sido desenvolvida uma maneira de aferir os resultados usando-se soluções padrões. Análises volumétricas mais precisas começaram a surgir a partir de 1824 com o trabalho de Gay-Lussac sobre titulação quantitativa de ácidos e bases. Mas, somente a partir de 1850, observou-se uma popularização destes métodos de análise.
Karl Friedrich Mohr (1806 - 1879), um farmacêutico muito interessado em química analítica foi responsável por um número grande de aperfeiçoamentos dos equipamentos e métodos usados na análise gravimétrica e na volumétrica. Desenvolveu-se também o uso de substâncias padrões na alcalimetria (ácido oxálico) e o chamado sal de Mohr (sulfato ferroso amoniacal) na oxidimetria. Em 1855, publicou um livro intitulado Lehrbuch der chemisch-analytischen Tritiermethode ou Tratado do Método Titrimétrico de análise química.Nele, descreveu os métodos de análise volumétrica de soluções e propôs vários melhoramentos nos procedimentos de análise. Outros métodos de análise surgiram entre os quais um
chamado de iodometria, introduzido por Bunsen a partir de 1853, para a determinação quantitativa de agentes oxidantes.
1.3 - Métodos Instrumentais
Os métodos instrumentais básicos da Química Analítica desenvolveram-se, consideravelmente, na segunda metade do século XIX à partir de 1875, embora as técnicas físicas já fossem conhecidas anteriormente. A produção de vidros ópticos de melhor qualidade permitiu, neste século, a aplicação mais freqüente de refratômetros, espectrômetros, polarímetros e microscópios, aos problemas de interesse químico. O espectrômetro, particularmente, sofreu muitos aperfeiçoamentos que permitiram fazer análise de elementos difíceis de serem estudados usando o método de queima de Bunsen. A química astronômica progrediu muito com o trabalho de um colega de Bunsen, Gustav Robert Kirchhoff (1824 - 1887), que em 1859 enunciou suas leis da espectroscopia. Mostrou-se que um corpo incandescente emite um espectro contínuo de luz e que um corpo excitado produz um espectro com linhas brilhantes. Os gases aquecidos, quando submetidos à luz branca, absorvem as mesmas cores emitidas por seus vapores quando excitados.
Usando essas leis Kirchoff e Bunsen descobriram vários elementos a partir de 1860. Os astrônomos com uso do espectrômetros passaram a determinar a composição química das estrelas. Os químicos passaram a utilizá-lo com freqüência nos seus estudos e nas suas análises. A utilização da luz em análise orgânica iniciou-se com a polarimetria. Esta técnica utiliza o fenômeno de polarização da luz , descoberta por Huygens, no século XVII. Jean Baptiste Biot (1774 - 1862), cristalógrafo francês, em 1813, descobriu que a luz, ao atravessar uma placa de quartzo ou alguns líquidos, tem seu plano de polarização girado. Verificou-se esse fenômeno com a essência de terebentina, alguns óleos naturais, como o de limão ou uma solução alcoólica de cânfora.
A partir de 1828 foram feitos vários melhoramentos nos polarímetros. Passou-se a usar um prisma especial, invenção de William Nicol (1768 - 1851), para separar a luz polarizada incidente em dois feixes, e utilizou-se luz monocromática alguns anos mais tarde. O polarímetro tornou-se mais popular depois que se descobriu como usar luz branca introduzindo-se no caminho óptico uma cunha de quartzo compensadora. Como o açucares são opticamente ativos, o polarímetro passou a ser adotado na análise de alimentos, particularmente na determinação da sacarose, na indústria açucareira, a partir de 1860. O uso de luz polarizada se estendeu ao estudo do isomerismo óptico de compostos e complexos orgânicos, a partir de 1891.
Os avanços da Óptica levaram à melhoria dos microscópios, que, a partir de 1820, passaram a ser usados regularmente. Um dos responsáveis por estes avanços foi Ernst Abbe (1840 - 1905), um físico, que em 1872 desenvolveu um condensador de luz o qual fica na parte inferior da platina do microscópio. Também foi responsável, em 1886, pelo aperfeiçoamento do refratômetro, comumente usado em química orgânica. A análise eletroquímica que está baseada na eletrólise de soluções, a partir de 1865, passou a ser usada como método de análise química quantitativa. O. Wolcott Gibbs (1822 - 1908), a partir de 1864, descreveu métodos de determinação eletrolítica de metais. Determinou cobre, níquel, bismuto, prata, e por via indireta, a partir dos dióxidos, o manganês e o chumbo. Este processo de análise se tornou popular, tendo estudos mostrado a importância das diferenças de potencial usados na eletrodeposição. Também surgiram melhoramentos nos métodos usados: foram desenvolvidos eletrodos rotatórios e de telas metálicas, com excelentes resultados.
Muitos desses avanços foram obtidos por Alexander Classen (1843 - 1934), na Alemanha, que publicou um livro sobre este tipo de análise, Handbuch des chemischen Analyse durch Electrolyse. Ao final do século XIX, uma variedade considerável de instrumentos e métodos tinham sido desenvolvida e eram regularmente usados em química analítica. Muitos deles, passaram a serem usados nas indústrias, principalmente nas de alimentos e de remédios. A evolução do uso foi também conseqüência da disponibilidade de excelentes instrumentos produzidos por indústrias especiais que surgiram e ainda hoje se mantém ativas.
A alquimia medieval acabou fundando, com seus estudos sobre os metais, as bases da química moderna. Diversas novas substâncias foram descobertas pelos alquimistas, como o arsênico. Eles também deixaram como legado alguns procedimentos que usamos até hoje, como o famoso "banho-maria", devido à uma alquimista chamada Maria, a Judia. Ironia do destino, o desejo dos alquimistas de transmutar os metais tornou-se realidade nos nossos dias com a fissão e fusão nuclear.
A psicologia moderna também incorporou muito da simbologia da alquimia. Carl Jung reexaminou a simbologia alquímica procurando mostrar o significado oculto destes símbolos e sua importância como um caminho espiritual. Mas com certeza a maior influência da alquimia foi nas chamadas ciências ocultas. Não há ramo do ocultismo ocidental que não tenha recebido alguma idéia da alquimia, e que não a referencie. Acima de tudo, a alquimia deixou para nós uma mensagem poderosa de busca pela perfeição. Em um mundo tomado pelo culto ao dinheiro, à aparência exterior, em que pouco o homem busca a si próprio e ao seu íntimo, as vozes dos antigos alquimistas aparecem como um chamado para que o homem reencontre seu lado espiritual e superior.
2 - Medidas de Segurança no Laboratório
As regras gerais de segurança em laboratório resultam de vários anos de esforços de entidades e pessoas preocupadas em tornar o trabalho no laboratório uma atividade segura.
Para tirar o máximo de proveito delas, é necessário que todos os usuários as conheçam e as pratiquem, desde o primeiro instante que pretenderem permanecer em um laboratório.
O objetivo deste guia é reduzir a níveis mínimos de exposição usuários de laboratório.
As regras e procedimentos aqui descritos são estabelecidos para a segurança de todos, mas dependem do comportamento individual. As regras de segurança em laboratório são regras simples, fáceis de memorizar e de seguir.
INICIALMENTE:
Leia todas as instruções relacionadas à prática que irá realizar. Leia e compreenda o protocolo experimental
antes de o executar. Organize os materiais que serão utilizados, (lavar, se necessário) e, se estiver trabalhando em grupo, divida as tarefas entre os colegas.
Use os EPI’s (Equipamentos de Proteção Individual) necessários que estarão elencados no item específico da prática, os permanentes são: óculos de segurança e avental.
Não será permitida a participação do aluno nas aulas de laboratório, se o mesmo não estiver com avental, óculos, calça comprida e sapatos fechados. Sapatos de salto alto não são recomendados.
Só leve para o interior do laboratório: esta apostila, calculadora e uma caneta. São rigorosamente PROIBIDOS: estojos, pastas, roupas, alimentos, celulares, etc. Colocar seus pertences nos armários localizados no corredor. Use um cadeado seu para isso.
Localize os equipamentos de segurança como extintores, chuveiros de emergência, “lava-olhos”, recipientes de areia, portas corta-fogo, etc. Localize as saídas de emergência.
2.1 - Primeiras regras: A vestimenta
Vestimenta Apropriada (mínima)
Avental longo até os joelhos, de mangas compridas, com fios de algodão na composição do tecido e abotoados no momento das práticas.
Calça comprida de tecido não inteiramente sintético. Sapato fechado, de couro ou assemelhado.
Óculos de segurança.
Luvas apropriadas, quando necessário. Máscaras apropriadas, quando necessário.
Indumentária Proibida
Bermuda, mini-saia ou short. Sandália, Chinelo, Sapato aberto.
Uso de lente de contato sem óculos de segurança, pois vapores corrosivos podem ficar presos entre a lente e a córnea e, em caso de algum líquido espirrar no olho, o “lava-olhos“ não é eficiente.
Uso de braceletes, jóias, correntes ou outros adereços. Avental de “nylon” ou 100% poliéster.
2.2 Hábitos Individuais
Faça no Laboratório
Lavar as mãos entre dois procedimentos. Lavar as mãos antes de sair do laboratório.
Certifique-se da localização do chuveiro de emergência, “lava-olhos” e suas operacionalizações. Conheça a localização e os tipos de extintores de incêndio no laboratório.
Conheça a localização das saídas de emergências.
Não Faça no Laboratório
Fumar, comer, beber (pode contaminar reagentes, comprometer aparelhos e provocar intoxicação).
Não correr, por maior que seja sua pressa, isso representa um risco para si e para os outros, pois podem estar transportando materiais perigosos.
Sentar-se ou debruçar-se na bancada. Sentar no chão.
Usar cabelo comprido solto. Trabalhar solitário no laboratório.
Manusear sólidos e líquidos desconhecidos apenas por curiosidade.
NUNCA efetuar procedimentos ou experiências sem a autorização do professor.
Levar as mãos à boca ou aos olhos se estiver manuseando algum composto do laboratório observar este cuidado de forma a evitar problemas mais graves à saúde.
Colocar bolsas, roupas, livros, etc. sobre a bancada.
Brincar no laboratório. Esteja sempre atento à experiência.
Receber colegas no laboratório. Atenda-os no corredor quando for imprescindível.
Cuidados necessários durante a manipulação de reagentes:
Num laboratório de química é muito importante que a pessoa assuma uma postura cuidadosa e também responsável durante a realização das experiências.
Os cuidados que se deve tomar em um laboratório têm por finalidade evitar acidentes, mas não somente isso, eles também têm o objetivo de economizar reagentes, que geralmente são caros, sendo assim, o cuidado nos laboratórios de química é de fundamental importância para o bom rendimento em um laboratório.
Ao usar pipeta ou outro equipamento volumétrico para medida e transferência de solução, deixe o mesmo SEMPRE à direita do frasco estoque para que todos utilizaram o mesmo sem misturar os reagentes.
Não pipete aspirando com a boca, use pêra de segurança ou dispensador (macro). Repare nas indicações dos equipamentos: nas pipetas que são de transferência total (com 2 traços) sopra-se no final da transferência, nos equipamentos de transferência calibrada (com 1 traço) já foi descontada a gota que fica no final. Obs: quando necessitar soprar utilizar o procedimento padrão da pêra de segurança ou dispensador.
Não use o mesmo equipamento volumétrico para medir soluções diferentes.
Ao utilizar uma solução de trabalho ou sólidos, transferir a quantidade aproximada do recipiente estoque para recipiente menor, etiquetando o mesmo e deixando SEMPRE à direita do estoque correspondente. Ao utilizar pipetas, espátulas ou outros equipamentos de manuseio de reagentes, mantenha os mesmos sempre à direita dos frascos.
Volumes de soluções padronizadas, tiradas dos recipientes de origem e não utilizadas, devem ser descartados não retornado ao recipiente de origem, podem ter sido contaminadas, isto só deve ser feito no final da prática.
Verificar sempre a toxidez e a possibilidade de inflamar dos compostos químicos. Conheça as propriedades físicas, químicas e toxicológicas das substâncias com que vai lidar, bem como métodos de descarte dos resíduos gerados.
Antes de usar qualquer reagente, leia cuidadosamente o rótulo do frasco para ter certeza de que aquele é o reagente desejado, não usar produto que esteja sem rótulo.
Abra frascos o mais longe possível do rosto e evite aspirar ar neste momento.
Ao introduzir espátula, pipeta ou outro objeto qualquer nos frascos de reagentes, verificar se estes objetos estão limpos e secos.
Não contaminar o ar do laboratório. Fechar o frasco logo após o uso, sem trocar as tampas.
Não transporte soluções em recipientes de boca largas ou recipiente estoque, se tiver que efetuá-lo por certa distância, triplique sua atenção durante o percurso e solicite um colega que o acompanhe.
Não armazene substâncias oxidantes próximas a líquidos voláteis e/ou inflamáveis.
Não leve à boca qualquer reagente químico, nem mesmo o mais diluído. Nunca teste um produto químico pelo sabor e odor.
Certifique-se da concentração e da data de preparação de uma solução antes de usá-la.
Atitudes Individuais com Soluções
Observação: Cerca de 80% das soluções químicas concentradas são nocivas aos organismos vivos,
principalmente se ministradas por via oral, devido à facilidade de absorção.
Atitudes Individuais com soluções de Ácidos
Ao preparar soluções aquosas de um ácido, colocar o ácido concentrado lentamente na água, nunca o contrário, isto pode causar projeção do mesmo. A diluição que ocorre é exotérmica, elevando consideravelmente a temperatura do sistema.
Ácido sulfúrico derramado sobre a bancada pode ser rapidamente neutralizado com carbonato ou bicarbonato de sódio em pó.
Ácido clorídrico derramado pode ser neutralizado com amônia, que produz cloreto de amônia, em forma de névoa branca.
Precauções de segurança no descarte de resíduos
Ao final da atividade, lavar todas as vidrarias utilizadas e mantenha a bancada limpa.
Após o uso de cada reagente ou atividade, identifique o recipiente específico e descarte os resíduos, se necessitar armazenar, etiquetar os mesmos de forma clara e duradoura.
Não descarte nenhum reagente na pia sem orientação dos professores (os reagentes podem ser recuperados quando separados corretamente). Na dúvida consulte os professores.
O descarte deverá ser efetuado em recipientes apropriados* separando-se os diversos tipos de resíduos gerados em categorias definidas anteriormente com o professor responsável, este cuidado é muito importante para a posterior recuperação das substâncias que compõe cada atividade experimental e diminuição da geração de resíduos químicos, promovendo maior segurança, menor desperdício de reagentes e conservação da natureza pela não contaminação do meio ambiente.
Cada um fazendo a sua parte não haverá significativa contaminação do ambiente em que vivemos e como futuros profissionais devemos nos preocupar muito com este aspecto tão relevante no mundo atual.
Colabore. Separar. Segregue e ajude a diminuir a contaminação ambiental.
Rotulagem* – símbolos de risco (ONU:GHS, 2005) ghs: The Globally Harmonized System of Classification &
Labelling of Chemicals, Sistema Harmonizado Globalmente para Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos.
Definições
São "perigosas", na acepção da Diretiva 1999/45/CE (Comunidade Européia), as substâncias e preparações:
Explosivas: substâncias e preparações sólidas, líquidas, pastosas ou gelatinosas que podem reagir
exotermicamente e com uma rápida libertação de gases mesmo sem a intervenção do oxigênio do ar e que, em determinadas condições de ensaio, detonam, deflagram rapidamente ou, sob o efeito do calor, explodem em caso de confinamento parcial.
Comburentes: substâncias e preparações que, em contacto com outras substâncias, especialmente com
Extremamente inflamáveis: substâncias e preparações líquidas, cujo ponto de inflamação é extremamente
baixo e cujo ponto de ebulição é baixo e substâncias e preparações gasosas que, à temperatura e pressão normais, são inflamáveis ao ar.
Facilmente inflamáveis: substâncias e preparações que podem aquecer até ao ponto de inflamação em
contacto com o ar a uma temperatura normal, sem emprego de energia, ou
substâncias e preparações no estado sólido, que se podem inflamar facilmente por breve contacto com uma fonte de inflamação e que continuam a arder ou a consumir-se após a retirada da fonte de inflamação, ou substâncias e preparações no estado líquido, cujo ponto de inflamação é muito baixo, ou
substâncias e preparações que, em contacto com a água ou ar úmido, libertam gases extremamente inflamáveis em quantidades perigosas.
Inflamáveis: substâncias e preparações líquidas cujo ponto de inflamação é baixo.
Muito tóxicas: substâncias e preparações que, quando inaladas, ingeridas ou absorvidas através da pele,
mesmo em muito pequena quantidade, podem causar a morte ou riscos de afecções agudas ou crônicas.
Tóxicas: substâncias e preparações que, quando inaladas, ingeridas ou absorvidas através da pele, mesmo
em pequena quantidade, podem causar a morte ou riscos de afecções agudas ou crônicas.
Nocivas: substâncias e preparações que, quando inaladas, ingeridas ou absorvidas através da pele, podem
causar a morte ou riscos de afecções agudas ou crônicas.
Corrosivas: substâncias e preparações que, em contacto com tecidos vivos, podem exercer sobre estes uma
ação destrutiva.
Irritantes: substâncias e preparações não corrosivas que, em contacto direto, prolongado ou repetido com a
pele ou as mucosas, podem provocar uma reação inflamatória.
Sensibilizantes: substâncias e preparações que, por inalação ou penetração cutânea, podem causar uma
reação de hipersensibilização tal, que uma exposição posterior à substância ou à preparação produza efeitos nefastos característicos.
Cancerígenas: substâncias e preparações que, por inalação, ingestão ou penetração cutânea, podem
provocar cancro ou aumentar a sua incidência.
Mutagênicas: substâncias e preparações que, por inalação, ingestão ou penetração cutânea, podem
produzir defeitos genéticos hereditários ou aumentar a sua freqüência.
Tóxicas para a reprodução: substâncias e preparações que, por inalação, ingestão ou penetração cutânea,
podem causar ou aumentar a freqüência de efeitos prejudiciais não hereditários na progenitura ou atentar às funções ou capacidades reprodutoras masculinas ou femininas.
Perigosas para o ambiente: substâncias e preparações que, se penetrarem no ambiente, representam ou
Figura 1. Pictogramas e classes de perigo do GHS. (Fonte: www.unece.org/trans/danger/publi/ghs/ghs.html)
Limpeza do Material
Frascos, béqueres, pesa-filtros e material não volumétrico = são geralmente limpos com uma escova e uma solução morna de detergente; enxaguados com água corrente e, finalmente duas vezes com água pura (deionizada ou destilada). Secagem em estufa.
Buretas, pipetas e outros materiais volumétricos = devem ter a superfície interna bem limpa para que o líquido em seu interior não fique aderido em algumas partes e se desfaça em gotas e manchas; deve ficar uma película lisa e uniforme. Lavar na pia com uma solução de lavagem. Secagem por evaporação à temperatura ambiente.
Soluções de Lavagem
Solução Sulfocrômica = solução a 10% de dicromato de potássio em ácido sulfúrico concentrado. Essa
solução é guardada em frascos de vidro e pode ser utilizada repetidamente, enquanto mantiver a coloração marrom-avermelhada. Dá bons resultados a quente (100 °C) e age lentamente a frio. Destrói tecidos, móveis e livros. Mantenha longe da água. (OBS: Por questões ambientais não é recomendada a utilização deste
Solução Alcoólica de hidróxido de potássio (KOH) a 50% = útil para eliminar substâncias gordurosas ou
carbonizadas. Não deixe em contato com material volumétrico por mais de 5 minutos, pois ataca lentamente o vidro.
Solução Sulfopermangânica = solução a 4% de permanganato de potássio levemente acidulada em ácido
sulfúrico. Desengordurante, porém perigosa.
Solução Sulfonítrica = ácido sulfúrico + ácido nítrico concentrado (3:1 ou 3:2). Não pode armazenar e
deve-se trabalhar na capela de exaustão.
2.3 - Cuidados com aquecimento: Reação exotérmica, chama direta, resistência elétrica e banho de água quente (antigo banho-maria).
Não aquecer bruscamente qualquer substância.
Nunca dirija a abertura de tubos de ensaio ou frascos para si ou para outrem durante o aquecimento.
Cuidado ao aquecer recipientes de vidro diretamente na chama; sempre que possível, utilizar tripé e tela, luvas de amianto ou pinça de madeira, no caso de tubos.
Não deixe sem o aviso "cuidado material aquecido", equipamento ou vidraria que tenha sido removida de sua fonte de aquecimento, ainda quente e deixado repousar em lugar que possa ser tocado por alguém desavisado, lembre-se que o vidro quente pode ter a mesma aparência que a do vidro frio.
Cuidado com chapas elétricas. Elas podem estar quentes, verificar-a aproximando a mão lentamente das mesmas.
Não utilizar "chama exposta" em locais onde esteja ocorrendo manuseio de solventes voláteis, tais como éter, acetona, metanol, etanol, etc.
Não aquecer fora das capelas substâncias que gerem vapores ou “fumos” tóxicos. Antes de iniciar qualquer experimento, certificar-se de que há água nas torneiras.
Quando o fogo irromper em um béquer ou balão de reação, tampar o frasco com uma rolha, toalha ou vidro de relógio, de modo a impedir a entrada de ar.
desligue as fontes de calor quando terminar o seu uso e nunca abandone os equipamentos quando em uso.
2.4 - Manuseio e Cuidados com Frascos de Reagentes
Leia cuidadosamente o rótulo do frasco antes de utilizá-lo, habitue-se a lê-lo mais de uma vez, ao pegá-lo e novamente antes de usá-lo.
Ao utilizar uma substância sólida ou líquida dos frascos de reagentes, pegue o frasco de modo que sua mão proteja o rótulo e incline-o de modo que o fluxo escoe do lado oposto ao rótulo.
Muito cuidado com as tampas dos frascos, não permita que ela seja contaminada ou contamine-se. Se necessário use o auxílio de vidros de relógio, placas de Petri, etc. para evitar que isso aconteça.
Ao acondicionar um reagente, procure certificar-se de que o frasco está devidamente limpo, proceda à ambientação do mesmo com a solução que ele vai conter (passar 3 pequenas alíquotas da solução no interior do frasco, descartando-as para ambientação do mesmo, se a quantidade de solução for pequena, recomenda-se apenas uma alíquota) e certifique-se antes da compatibilidade com o frasco, por exemplo, substâncias sensíveis à luz, não podem ser acondicionadas em embalagens translúcidas, mas sim em embalagens âmbar; verificar também a compatibilidade com embalagens de diferentes materiais, como vidro e plástico, por exemplo, uma substância cáustica deve ser guardada em recipiente de plástico pela propriedade que tem de atacar o vidro, um exemplo disso é a soda cáustica ou NaOH(aq).
Não cheire diretamente frascos de nenhum produto, aprenda a técnica adequada e passar a utilizá-la sempre, mesmo que o frasco contenha perfume.
Os cuidados com o descarte de frascos vazios de reagentes não devem ser menores que os cuidados com o descarte de soluções que eles dão origem, pois os mesmos estão contaminados pelos reagentes que continham.
Algumas substâncias corrosivas e os cuidados ao manuseá-las
Em um laboratório existem diversas substâncias corrosivas, sendo as principais, os ácidos, as bases e os halogênios. A maior parte delas provocam queimaduras sérias e devem ser manipuladas com cuidado, de forma a evitar o contato com a pele, mucosas, olhos e boca. Alguns destes compostos liberam vapores corrosivos, sendo necessário, então, evitar o contato com as mucosas nasais, pois senão pode ocorrer dano grave às vias respiratórias, caso a inalação seja prolongada.
No caso dos ácidos e das bases fortes, eles produzem reação bastante exotérmica quando em contato com a água, sendo importante, nunca adicionar água ao ácido ou à base, mas sim a base ou o ácido à água, sendo isso feito de maneira lenta e com agitação, se possível com resfriamento externo.
ácido acético glacial: libera vapores irritantes; trabalhar em capela.
ácido bromídrico: apresenta-se em solução aquosa de concentração variada; libera vapores altamente
irritantes e deve ser manipulado em capela.
ácido bromo-acético: provoca queimaduras na pele; deve ser protegido da luz e da umidade. ácido clorídrico: libera vapores corrosivos que podem ser fatais; manipulá-lo em capela eficiente. ácido fórmico: produz sérias queimaduras; trabalhar com luvas.
ácido malônico: sólido bastante irritante; deve-se evitar contato com a pele.
ácido nítrico concentrado: libera vapores corrosivos; deve-se trabalhar em capela eficiente.
ácido nítrico fumegante: é composto por ácido nítrico a 95% e contém óxidos de nitrogênio; seus vapores
são altamente corrosivos e sufocantes; deve-se trabalhar em capela.
ácido sulfúrico concentrado: provoca sérias queimaduras; usar luvas.
ácido sulfúrico fumegante: é extremamente corrosivo e possui odor irritante de SO3; deve-se trabalhar em
capela.
amônia: gás incolor, corrosivo e tóxico, possui odor irritante e a inalação de seus vapores pode provocar
asfixia, sendo bom trabalhar em capela.
bromo: é um líquido volátil, irritante e corrosivo, ataca rapidamente tecidos orgânicos, provoca sérias
queimaduras, trabalhar em capela eficiente, usar luvas.
dietilamina: líquido altamente alcalino, irritante à pele e também às vias respiratórias; deve-se evitar
contato com a pele e trabalhar em local arejado.
iodo: sólido facilmente sublimável, os seus vapores são tóxicos e corrosivos; deve-se trabalhar em capela
eficiente.
Hidróxido de sódio e hidróxido de potássio: altamente corrosivo; deve-se evitar contato com a pele e os
olhos.
Utilização de compostos inflamáveis
Os compostos inflamáveis manuseados de forma incorreta são a principal causa de incêndios em laboratórios.
Os líquidos inflamáveis são aqueles que apresentam ponto de fulgor abaixo de 70°C, sendo o ponto de fulgor, a menor temperatura em que os vapores de uma determinada substância, em contanto com o ar, se inflamam quando presente uma chama.
Os compostos inflamáveis devem ser manipulados longe de chamas, deve-se evitar também que seus vapores sejam liberados dentro do ambiente do laboratório. O éter etílico merece grande cuidado, devido à sua grande volatilidade e inflamabilidade.
No caso de aquecer este líquido, deve-se utilizar chapa aquecedora ou banho de água quente pré-aquecido e nunca bico de gás.
Incêndio no laboratório
Em caso de um incêndio no laboratório, é de fundamental importância que os alunos mantenham a calma e sigam as orientações do professor.
O registro geral de gás deve ser o primeiro a ser fechado, para evitar o agravamento do incêndio, além disso, deve-se desligar todos os equipamentos elétricos, sendo importante, desligar a chave geral do laboratório.
Os incêndios podem ser causados por diversas situações, caso ele tenha se iniciado em um pequeno recipiente é recomendado colocar um pano úmido em cima do recipiente, abafando-o e acabando com o foco. No entanto, pode ocorrer um de tamanho maior, sendo assim mais grave, para contornar esta situação é bom utilizar areia seca ou extintores de incêndio. Não use água ou óleo, pois eles servem para espalhar ainda mais o fogo.
Os incêndios em um laboratório podem ser de três tipos:
classe A: os causados por papel, madeira, ou qualquer outro material que deixe cinzas ou brasas, neste
caso, deve ser utilizado um material que esfrie e molhe o foco do incêndio. Os extintores de água devem ser utilizados nos casos de incêndios de classe A.
classe B: os causados por líquidos inflamáveis, do tipo, gasolina, óleos, querosene, entre outros,
deve-se tomar uma atitude rápida de resfriar e abafar o local. Os extintores de pó químico devem deve-ser utilizados nos incêndios de classe B.
classe C: os causados por equipamentos elétricos, que deve ser combatidos por qualquer agente não
condutor de eletricidade. Os extintores de CO2(g) devem ser utilizados no caso de incêndios de classe
C.
2.5 - Cuidados com Aparelhagem, Equipamentos e Vidrarias Laboratoriais
Caso esteja usando um aparelho pela primeira vez, leia sempre o manual antes e consulte o professor. Antes de iniciar a montagem, inspecione a aparelhagem, certifique-se de que ela esteja completa, intacta e em condições de uso.
Verificar se os fios e as tomadas estão em perfeitas condições antes de conectá-los à rede elétrica. Sempre verificar a voltagem do equipamento (110/220 V) antes de ligá-lo. Não instalar nem operar equipamentos elétricos sobre superfícies úmidas.
Não utilizar material de vidro trincado, quebrado, com arestas cortantes.
NUNCA seque equipamentos volumétricos utilizando estufas aquecidas ou ar comprimido, isto danificaria a
calibração volumétrica da vidraria, modificando sua estrutura sólida e assim sua condição de exatidão da medida necessária.
Ao introduzir peças de vidro em uma rolha (tubo, termômetro, etc.), envolver o vidro com toalha e umedecer o tubo e a rolha antes e no decorrer da operação. Se necessário, colocar uma gota de glicerina ou vaselina. Manter as duas mãos próximas enquanto efetua movimentos giratórios com a peça, sem forçar demais.
2.6 - Equipamentos de Proteção e Primeiros Socorros
Equipamentos de Proteção Coletiva
Capela de uso geral: utilizada para os diversos tipos de análise que incluam o manuseio de substâncias
químicas ou particuladas.
Chuveiro de emergência: quando ácidos, bases ou quaisquer outras substâncias tóxicas entrarem em
contato com a pele do indivíduo. Sua localização deve permitir acesso fácil e rápido.
Lavador de olhos: quando ocorrerem respingos no rosto e nos olhos durante operações laboratoriais. Fazer
a lavagem com os olhos bem abertos!
Extintores - Tipos básicos de extintores:
Água pressurizada: é indicado para classes de incêndio tipo A (papel, madeira, plástico). Dentro do
cilindro existe gás junto com água sobre pressão. Quando acionado o gatilho, a água é expelida resfriando o material, tornando a temperatura inferior ao ponto de ignição. Não deve ser utilizado em classes de incêndio tipo C (equipamento elétrico), pois pode acarretar choque elétrico.
Gás carbônico (CO2): é indicado para classes de incêndio tipo C, mas pode também ser utilizado em
incêndio tipo B. Dentro do cilindro contem dióxido de carbono, um agente extintor não tóxico, não condutor de eletricidade, de baixíssima temperatura, que recobre o fogo em forma de uma camada gasosa, deslocando o oxigênio indispensável à combustão, extinguindo o fogo por abafamento.
Pó químico seco: é indicado para classe de incêndio tipo B (gasolina, vapores de solventes), mas pode
ser utilizado em incêndio tipo C. Dentro do cilindro existe um composto químico em pó, normalmente bicarbonato de sódio, com um gás propulsor, normalmente dióxido de carbono ou nitrogênio. Ao entrar em contato com as chamas, o pó se decompõe, produzindo CO2, que desloca rapidamente o
oxigênio indispensável à combustão e extingue o fogo por abafamento.
Equipamentos de Proteção Individual – EPI
Pipetadores mecânicos (pêras de borracha) e automáticos (macros): impedem que substâncias sejam
ingeridas pelo indivíduo durante a pipetagem.
Avental ou Guarda-Pó (jaleco): protege as roupas contra borrifos químicos ou biológicos e também
proteção adicional ao corpo. Deve ter fios de algodão, cobrir até os joelhos as roupas e ter mangas compridas.
Luvas de proteção: oferecem proteção contra queimaduras químicas, riscos biológicos, calor ou frio
excessivo, mordidas e outros riscos físicos, além de fornecerem elevado grau de proteção contra dermatites. Devem ter as seguintes características: baixa permeabilidade, alta resistência e boa flexibilidade.
Óculos de segurança e protetores faciais: contra impacto, penetração de materiais estranhos, reagentes
químicos, culturas microbianas, material biológico, emissão de fagulhas de vidro, emissão de vapores, ocorrência de refluxos, radiações.
Mantas contra-fogo: utilizadas em caso de incêndio.
Máscara de proteção respiratória: usada em operações que envolvem a geração de vapores tóxicos.
Intoxicação:
Com ÁCIDOS: ingerir leite de magnésia e procurar um médico. Com ÁLCALIS: ingerir vinagre diluído e procurar um médico.
Não provocar vômito. Afetando os Olhos
Aplicar soro fisiológico 0,9% intercalando com água abundante no lavador de olhos.
RESPINGOS DE ÁCIDOS: lavar com água, abrindo os olhos e caso seja necessário, virar as pálpebras. A seguir,
lavar com solução diluída de bicarbonato de sódio.
RESPINGOS DE ÁLCALIS: lavar com água, abrindo os olhos e caso seja necessário, virar as pálpebras. A
seguir, lavar com solução diluída de ácido bórico.
Caixa de primeiros socorros
Quaisquer problemas médicos, alergias conhecidas a produtos químicos ou medicação que possam por em risco a integridade física do acadêmico ou dos colegas devem ser comunicados ao docente responsável, que atuará em conformidade tomando as devidas providências.
Em um laboratório de química é importante a existência de uma caixa de primeiros socorros, sendo de importância a sua localização em um local de fácil acesso.
Alguns artigos são de importância em seu interior: vaselina, azeite; solução aquosa de ácido acético a 1%; pomada para queimaduras; solução aquosa de cloreto férrico a 1%; borracha cirúrgica; etanol, glicerina e soro fisiológico; solução aquosa de bicarbonato de sódio a 1%; solução aquosa de ácido bórico a 1%; gaze, esparadrapo, algodão, atadura; tesoura e pinça metálica.
Estes são artigos de importância em uma caixa de primeiros socorros.
Em caso de acidente ocorrido em laboratório é de grande importância a comunicação imediata ao professor, cabendo aos alunos manterem a calma e seguirem as instruções passadas pelo professor.
É também importante a presença de extintores de incêndio, sendo estes em suas várias categorias, mas principalmente o de pó químico e o de gás carbônico, isso será determinado de acordo com os materiais de uso dos laboratórios.
Queimaduras em laboratório
Caso ocorra alguma queimadura leve, é possível a aplicação de pomadas para queimaduras, no entanto, podem ocorrer queimaduras do tipo mais graves, com formação de empolas, ou bolhas, sendo nestes casos, importante a aplicação de solução de bicarbonato a 1% e a procura de um médico, sendo importante a não retirada de roupas ou outros materiais que estejam "colados" no local da queimadura, sendo importante evitar o choque térmico no local. Até a condução do acidentado a um médico é fundamental manter o paciente aquecido.
As queimaduras em um laboratório de química, podem ser de dois tipos diferentes, sendo possível a queimadura térmica e a queimadura química, que pode ser causada por reagentes químicos.
Queimaduras químicas:
causadas por ácidos - deve-se lavar o local, imediatamente, com muita água e depois, com solução de bicarbonato de sódio a 1%, e depois com água novamente. Nos casos mais sérios, devem fazer um tratamento do local com etano aquoso a 70% e secar o local, aplicando pomada para queimaduras.
causadas por bases - deve-se lavar o local, imediatamente, com bastante água e depois, com solução de ácido acético a 1% e novamente, lavar o local com água.
causadas por sódio - deve-se retirar TODOS os fragmentos de sódio ainda presentes no local, depois disso deve-se lavar o local com bastante água e também com solução de ácido acético a 1%, sendo necessário cobrir o local com uma gaze embebida em azeite.
causadas por bromo - deve-se lavar com bastante água e fazer aplicação de glicerina no local afetado, sendo que depois de um certo tempo, deve-se retirar a glicerina e fazer o tratamento para queimaduras.
Em outros casos de queimaduras químicas, deve-se lavar o local com etanol e depois com sabão e água morna, aplicando depois, pomada para queimaduras.
Nestes casos e em outros, deve-se tomar os cuidados necessários e procurar um médico para uma verificação da intensidade da queimadura. Nunca faça estes procedimentos sem a presença e permissão do professor.
3 - Técnicas de Reações Analíticas
A análise qualitativa é a parte de química analítica que se preocupa com a identificação dos constituintes de uma amostra, que pode ser de natureza mineral, vegetal ou animal. O procedimento para a identificação de uma espécie química consiste em provocar, na mesma, uma variação em suas propriedades, que possa ser facilmente observada e que corresponda com a constituição da dita substância. O agente que promove a variação, chama-se reagente, pois reage quimicamente com o produto que se deseja reconhecer. Pode-se trabalhar com o reagente dissolvido ou não em solução, logo existem dois tipos de ensaios: reações por via seca e reações por via úmida.
As primeiras são aplicáveis a substâncias sólidas, e as últimas, a substâncias em solução. Os ensaios por via seca parecem ter perdido sua popularidade; no entanto, freqüentemente eles fornecem informações úteis num período de tempo comparativamente mais curto.
A análise qualitativa pode ser conduzida em várias escalas. Em macroanálise, a quantidade de substâncias empregada é de 0,5- 1g e o volume de solução tomado para análise é cerca de 20 mL. Na chamada semimicroanálise, a quantidade usada para análise é reduzida por fator de 0,1- 0,05, isto é, para cerca de 0,05g e o volume de solução para cerca de 1 mL. Para microanálise o fator é da ordem de 0,01
ou menos. Não há uma linha nítida de demarcação entre semimicro e microanálise. A primeira é chamada análise por centigramas, e a última, análise por miligrama, mas estes termos, apenas, indicam as quantidades usadas em análise. Para uma análise de rotina, a escolha se situa entre semimicro e macroanálise. A maioria das reações por via seca pode ser usada com pequenas modificações para a semimicroanálise. São empregadas técnicas diferentes para reações por via úmida em macro, semimicro e microanálise.
2.1- Reações por Via Seca
Vários ensaios úteis podem ser conduzidos por via seca, isto é, sem dissolver a amostra. Esses ensaios, muitas vezes, são considerados etapas preliminares para a identificação das amostras em estudo.
2.1.1- Aquecimento
Estes ensaios podem ser realizados em tubos fechados numa das extremidades (contendo ou não reagente) e em tubos abertos nas duas extremidades. O ensaio, utilizando o segundo tubo, é realizado quando se necessita de forte oxidação para a identificação da espécie desejada. O aquecimento da amostra (com ou sem reagente) presente em ambos, pode ocorrer uma sublimação ou o material pode fundir-se ou decompor-se, acompanhado de modificação na cor, ou desprender um gás que pode ser reconhecido por certas propriedades características.
a) Formação de gases ou vapores incolores Introduzem-se duas tiras de papel de tornassol (azul e vermelho) previamente umedecidas próximo à abertura do tubo de ensaio que contém a amostra.
1- Papel de tornassol vermelho passa para azul: amoníacos dos sais amoniacais (sulfato, cloreto, acetato)
2- Papel de tornassol azul passa para vermelho: ácidos voláteis (acético, cianídricos e sulfídricos), ácido fluorídrico (corrosão do vidro) e gás carbônico (turvação da água de cal).
3- Descoram o tornassol: gás sulfúrico de sulfitos (não alcalinos), alguns sulfatos, sulfetos, tiossulfatos (com sublimação do enxofre)
4- Não agem sobre um tornassol: oxigênios dos peróxidos, cloratos, bromatos, iodatos, nitratos e outros (intensificam a combustão), condensam nas paredes dos tubos, água (gotas incolores) e mercúrio (gotas cinzentas) .
b) Formação de gases ou vapores coloridos
1- Cloro: amarelo- esverdeado colore em violáceo a água alcalina de anilina 2- Bromo: vermelho colore em azul a água de anilina
3- Nitrosos: vermelhos colorem em azul a solução sulfúrica de difenilamina 4- Iodo: roxo característico
2.1.2- Ensaios do Maçarico de Sopro
Utiliza-se para estes ensaios uma chama de um bico de Bunsen. Ele é efetuado numa cavidade na superfície do bloco de carvão, sendo a amostra em exame misturada com carbonato de sódio e umedecida para formar uma pasta queimada na chama redutora (interna, azul), sobre a superfície de carvão vegetal. O carvão além de servir como suporte, participa da reação exercendo a ação redutora ao queimar-se. As reações que se passam podem ser exemplificadas com a análise do acetato de chumbo (Pb(Ac)2):
A água e o gás carbônico formados evoluem pelo aquecimento; o óxido de sódio (Na2O) infiltra-se no carvão
Parte deste óxido chumbo (PbCO3) fica na superfície do carvão, nas vizinhanças do ensaio; a porção restante
é reduzida ao metal (Pb):
2.1.3- Ensaios da chama
Os compostos de certos metais são volatilizados na chama de Bunsen, comunicando-lhe cores características. Os cloretos estão entre os compostos mais voláteis. O ensaio é conduzido com a imersão de um fio de platina em ácido clorídrico concentrado e numa porção da amostra em exame, ou seja os cloretos são preparados in situ, em seguida esse mesmo fio umedecido é levado à chama. A tabela abaixo mostra as cores de diferentes metais.
A chama de sódio mascara a de outros elementos como, por exemplo, a do potássio. As misturas podem ser detectadas rapidamente com um espectroscópio de visão direta. Um método mais simples é observar a chama através de duas espessuras de vidro de azul de cobalto, onde a coloração amarela devida ao sódio é mascarada ou absorvida; a coloração devida ao potássio aparece, então, carmesim.
Ao colocar os sais na chama observamos que a sua coloração se altera, em função do somente do cátion desse sal, pois utilizamos vários cloretos e cada um emitiu uma cor diferente:
CaCl2 (Cloreto de Cálcio) emitiu uma cor próxima de Vermelho-Alaranjado;
BaCl2 (Cloreto de Bário) emitiu uma cor próxima de Amarelo-Alaranjado;
K2SO4 (Sulafato de Potássio) emitiu uma cor perto do Violeta;
LiCl (Cloreto de Lítio) emitiu um tom Rosa-Avermelhado; SrCl2 (Cloreto de Estrôncio) emitiu cores próximas do Vermelho;
CuSO4 (Sulfato de Cobre) emitiu uma cor próxima de Verde;
NaCl (Cloreto de Sódio) emitiu uma cor Amarela;
As emissões acontecem a nível atômico ou molecular pela excitação de um ou mais elétrons que absorvem energia térmica no presente caso, passando a um estado excitado obedecendo sempre os limites de transição permitidos dentro da eletrosfera em seu sub-nível. A desexcitação desse elétron ou elétrons acontece de maneira muito rápida com a conseqüente emissão de fótons com comprimento de onda específico para o átomo em questão.
2.1.4- Ensaios com pérolas
As pérolas comumente usadas nos ensaios por via seca são as de bórax ou de sal de fósforo.
a) Pérolas de Bórax
O bórax cristalizado, Na2B4O7.10H2O, levado à chama oxidante1 por meio de um fio de platina, funde a
Continuando o aquecimento entra em fusão ígnea e deixa, pelo esfriamento, uma massa vítrea (bórax fundido), que tem o aspecto de uma pérola transparente.
Aquecendo-se, até fusão, a pérola transparente de bórax com os óxidos metálicos (ou compostos susceptíveis de dar óxidos metálicos) nas regiões de oxidação e de redução de uma chama, obtêm-se boratos coloridos ou incolores, utilizados na caracterização dos respectivos metais.
No item 4, referente a classificação dos cátions, será abordado esse ensaio para alguns cátions.
b) Pérola de Sal de Fósforo
O sal de fósforo (Na(NH4)HPO4.4H2O) aquecido num fio de platina, funde em água de cristalização e se
transforma em uma pérola transparente de metafosfato de sódio (NaPO3).
A pérola de sal de fósforo tem a propriedade (como o bórax) de verificar os óxidos metálicos, dando origem a fosfatos de colorações características, ou incolores, que identificam o metal.
O bórax é mais usado porque adere melhor ao fio de platina, facilitando, a análise. Há pérolas que são mais nítidas com o sal de fósforo (molibdênio, tungstênio) e outras com o bórax (cério, vanádio). Em geral as colorações das pérolas são semelhantes.
2.2- Ensaios Por Via Úmida
Investigações preliminares são realizadas antes de se realizar estes ensaios. São observações válidas para as etapas subseqüentes de investigação das amostras:
1- Observar a cor, odor e qualquer propriedade física especial 2- Observar a reação ao papel de tornassol.
a) A solução é neutra: estão ausentes os ácidos livres, bases livres, sais ácidos e sais que apresentam uma reação ácida ou alcalina, devido à hidrólise.
b) A solução apresenta reação alcalina: isso pode ser devido a hidróxidos dos metais alcalinos e alcalino- terrosos, carbonatos, sulfetos, hipocloritos e peróxidos de metais alcalinos etc.
c) A solução apresenta reação ácida: pode ser causada por ácidos livres, sais ácidos, sais que produzem uma reação ácida, devido à hidrólise, ou uma solução de sais em ácidos.
3- Evaporar a solução à secura e observar a cor e aspecto do resíduo. Se não houver resíduo, apenas as substâncias voláteis podem estar presentes, tais como: dióxido de carbono, amônia, dióxido de enxofre, gás sulfídrico, ácido clorídrico, bromídrico e iodídrico, ácido fluorídrico, ácido nítrico ou sais de amônio.
Após a etapa preliminar, percebe-se que a adição de um reagente a solução que contém a amostra em estudo leva a formação de um precipitado, por desprendimento de gás, ou por mudança de cor. A maioria das reações de análise qualitativa é conduzida por via úmida; maiores detalhes serão dados nos itens seguintes.
2.3 - O Bico de Bunsen
É a fonte de calor mais utilizada no laboratório. Trata-se de um aparelho para queimar gases combustíveis, gerando assim calor.
O queimador consiste em um tubo de aço de 12,7 cm de altura por 0,95 cm de diâmetro interno que fica enroscado na base. O gás é introduzido no queimador próximo à base. Nessa altura encontram-se também dois orifícios através dos quais o ar penetra. Esses orifícios são bloqueados parcialmente ou totalmente com um colarinho concêntrico ao queimador.
Quando o regulador de entrada do ar é colocado numa posição que não deixa o ar entrar no queimador, a combustão do gás é incompleta e a chama formada é muito luminosa e de cor amarela e quando o regulador de entrada do ar permite a passagem de um pouco de ar a chama será menos luminosa e mais quente. Quando o ar é alimentado corretamente obtém-se uma chama não luminosa e de cor azul, com poder de aquecimento elevado.
Os ensaios na chama devem ser feitos com uma chama quase incolor a azul, que permaneça na boca do queimador e deve-se distinguir a formação de dois cones na chama.
A reação que ocorre na chama é:
C4H10 + n.O2 → 4CO2 + x.H2O
Quando se usa oxigênio puro como gás oxidante, a temperatura da zona mais quente da chama pode alcançar 20000 C. Quando se emprega ar como oxidante, a combustão do butano é incompleta e a temperatura alcançada é de 8000 C.
A luminosidade da chama se deve à presença de uma pequena quantidade de hidrocarbonetos insaturados (ex.: etileno, propileno, acetileno). O etileno se aquece na chama, se decompõe em metano e carbono, de acordo com a seguinte reação:
O carbono é incandescente e empresta seu brilho à chama. Quando se fornece mais ar ao queimador, o carbono se queima e a chama perde a luminosidade pois os demais componentes do gás ardem numa chama não luminosa.
Segundo Vogel, a chama não luminosa do Bico de Bunsen se compõe de três partes (ver figura): Um cone interno azul (ADB) – essa zona situa-se próxima da boca do queimador.
Uma ponta luminosa (D) que só é visível quando as aberturas para o ar estão um pouco fechadas. Um manto externo (ACBD) onde se produz a combustão completa do gás
As principais zonas de uma chama do Bico de Bunsen diferem entre si quanto a distribuição do calor e são as seguintes:
Base da chama ou Zona de temperatura mais baixa – isso ocorre porque o gás que está sendo queimado é resfriado pelo gás que está subindo pelo corpo do queimador. Essa zona é utilizada na pesquisa de
compostos muito voláteis e que são reconhecidos pelas cores características que emprestam à chama (ensaios na chama).
Zona de Fusão – é a parte mais quente da chama. Localiza-se a cerca de um terço da altura da chama, entre o cone interno e o cone externo, exatamente na parte mais larga da chama. Nessa zona a temperatura alcança 1200 – 15000 C e é muito utilizada para os ensaios de fusão de substâncias pouco voláteis e ensaios na pérola.
Zona Oxidante Inferior – situa-se na altura da zona de fusão, na periferia do cone externo. É apropriada para oxidar compostos dissolvidos em fundentes vítreos tais como bórax ou carbonato de sódio.
Zona Oxidante Superior – é o vértice superior do cone externo. Aí ocorre a maior oxidação no queimador pois há um grande excesso de oxigênio. A chama não é muito quente. É utilizada nas operações de oxidação que não necessitam de uma temperatura muito alta.
Zona Redutora Superior – é o vértice do cone interno. É o maior poder redutor que se pode obter da chama, porém só é luminosa e de alto poder redutor quando se diminui a entrada de ar. É utilizada na redução enérgica dos óxidos metálicos (ensaios sobre carvão).
Zona Redutora Inferior – situa-se na mesma altura da zona oxidante inferior. O poder redutor é menor que na zona redutora superior. É utilizada para reduzir óxidos dissolvidos em substâncias vítreas.
2.3 - Análise Funcional e Sistemática
A análise funcional e sistemática de uma solução deve ser iniciada pelos ensaios preliminares, seguida de ensaios para ânions e separação e identificação dos cátions presentes. Essa identificação é feita com a adição de reagentes específicos (ácido clorídrico, gás sulfídrico, amônia, sulfeto de amônio ou carbonato de amônio) que promoverá a formação de precipitados e em seguida eles são analisados. Os grupos de cátions são classificados de acordo com a adição desses reagentes específicos. A classificação dos ânions, adotada por Arthur Vogel, envolve a identificação por produtos voláteis obtidos por tratamento com ácidos e os que dependem de reações em solução. Este procedimento é chamado de ensaio.
O estudo da análise sistemática será iniciado através do estudo de cátions e ânions no que consistem suas classificações e reações. Serão discutidos os procedimentos de como tratar os produtos de cada reação no que tange diferenciação entre os cátions e ânions: quais os reagentes que distingue um cátion de um mesmo grupo e quais procedimentos e/ ou ensaios distinguem os ânions. Na classificação ainda dos ânions estão presentes as reações que compõe os ensaios confirmatórios para ânions.
4 - Classificações dos Cátions (íons metálicos) em Grupos Analíticos
Para fins de análise qualitativa sistemática, os cátions são classificados em cinco grupos, tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes, ou seja, os íons de comportamento análogo são reunidos dentro de um grupo. Os reagentes usados para a classificação dos cátions mais comuns são o ácido clorídrico, o ácido sulfídrico (sulfeto de hidrogênio), o sulfeto de amônio e o carbonato de amônio. A classificação baseia-se no modo como os cátions reagem a tais reagentes pela formação ou não de precipitados.
Os cincos grupos e suas características são, como se segue:
Grupo I Classificação dos Cátions (íons metálicos) em Grupos Analíticos: Os cátions deste grupo formam precipitados com ácido clorídrico diluído. Os íons deste grupo são: chumbo (Pb2+), mercúrio (I) (Hg22+), e prata (Ag+).
Grupo II: Os cátions deste grupo não reagem com ácido clorídrico, mas formam precipitados com ácido sulfídrico em meio ácido mineral diluído. Os íons deste grupo são: mercúrio (II) (Hg2+), cobre (Cu2+), bismuto (Bi3+), cádmio (Cd2+), arsênio (III) (As3+), arsênio (V) (As5+), antimônio (III) (Sb3+), antimônio (V) (Sb5+), estanho (II) (Sn2+), estanho (III) (Sn3+) e estanho (IV) (Sn4+). Os quatro primeiros formam o subgrupo II.A, e os seis últimos, o subgrupo II.B. Enquanto os sulfetos dos cátions do grupo II.A são insolúveis em polissulfeto de amônio, os do grupo II.B são solúveis.
Grupo III: Os cátions deste grupo não reagem nem com ácido clorídrico e nem com ácido sulfídrico em meio ácido mineral diluído. Todavia, formam precipitados com sulfeto de amônio em meio neutro ou amoniacal. Os cátions deste grupo são: cobalto (II) (Co2+), níquel (II) (Ni2+), ferro (II) (Fe2+), ferro (III) (Fe3+), cromo (III) (Cr3+), alumínio (Al3+), zinco (Zn2+) e manganês (II) (Mn2+).
Curiosidade: Vaitsman e Olymar classificam os cátions que não estão em negrito em grupo III e os em negrito em grupo IV. A solução que contém o primeiro grupo, após acidificada com HCl conc. é aquecida com cloreto de amônia (sólido) e hidróxido de amônio conc., formando hidróxidos. A solução que contém o segundo grupo tradada com ácico sulfídrico leva a formação de sulfetos.
Grupo IV: Os cátions deste grupo não reagem nem com reagentes do grupo I, nem do II, nem do III. Eles formam precipitados com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio em meio neutro ou levemente ácido. Os cátions deste grupo são: cálcio (Ca2+), estrôncio (Sr2+) e bário (Ba2+).
Grupo V: Os cátions comuns, que não reagem com nenhum dos reagentes dos grupos anteriores, formam o último grupo, que inclui os íons magnésio (Mg2+), sódio (Na+), potássio (K+), amônio (NH4+), lítio (Li+) e hidrogênio (H+).
O sistema de grupo de cátions pode ser estendido para satisfazer a inclusão de íons menos comuns, como o tungstênio, molibdênio, titânio, vanádio e berílio que têm importantes aplicações industriais. São denominados íons menos comuns ou mais raros devido sua análise qualitativa de rotina ser menos comum. Logo, nosso estudo se restringirá apenas aos cátions que ocorrem com mais freqüência nas amostras comuns. Sendo que serão estudadas apenas as reações mais importantes de um número limitado de cátions.
