Disciplina Metodologia Analítica QUI102. I semestre AULA 01 Profa. Maria Auxiliadora Costa Matos

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1 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 1 Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química Disciplina Metodologia Analítica QUI102 I semestre 2017 AULA 01 Profa. Maria Auxiliadora Costa Matos

2 Semana Data (Quarta-feira) CRONOGRAMA - I semestre/2017 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 2 Atividades h h 2 15-Mar Aula (Amostragem e tratamento de amostras) Aula (Amostragem e 3 22-Mar Aula (Amostragem e tratamento de amostras) Fotometria/Anal. Term 4 29-Mar Aula (Amostragem e tratamento de amostras) Fotometria/Anal. Term 5 05-Apr Aula (Amostragem e tratamento de amostras) Aula (Amostragem e 6 12-Apr Prova 1 (Amostragem e tratamento de Colóquios das práticas 7 19-Apr Não haverá aula (Simpósio SIBE)* 8 26-Apr Ciclo de Práticas: P May Ciclo de Práticas: P04 e P May Ciclo de Práticas: P04 e P May Avaliação teórica 2 (Práticas P02, P03, P04, P05) May 1ª Apresentação oral - Proposta do projeto May Projetos - Experimental Jun Projetos - Experimental Jun Recesso Jun Projetos - Experimental Jun Projetos - Experimental Jul 2ª Apresentação oral do projeto & Entrega do relatório do projeto Jul Prazo final para entrega do relatório do projeto Projetos: Grupo 1 - Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC), Grupo 2 - Espectrometria de absorção Atômica por chama (EAA)

3 CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 3 Nota final= (Valor) Prova 1 (20) + Prova 2 (20) + Relatórios (10) + 1ª Apresentação do projeto PRÁTICAS EXPERIMENTOS + 2ª Apresentação do projeto (15) Prática/Local Experimento Professor + Relatório do projeto (20) P01 P02 P03 P04 P05 Análise Térmica (AT) Lab. Central Analítica Fotometria de Chama (EEC) Lab. Analítica Espectrometria UV/Vis (EAM) Lab. Analítica Espectrometria de Absorção Atômica (EAA) Lab. Analítica e Lab. Central analítica Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC)/Lab. NUPIS Obtenção da curva TG/DTA do Oxalato de Cálcio monoidratado (CaC 2 O 4.H 2 O) Determinação simultânea de sódio e potássio em diferentes marcas de bebidas isotônicas por fotometria de chama. Otimização de um método espectrofotométrico para quantificação de ferro. Determinação de Cobre em Aguardente. Determinação de paracetamol e cafeína em medicamentos por HPLC. *Prof. Maurício. Tutora: M.a Paola Coutinho Profa. Ma. Auxiliadora Tutora: M. a Paola Coutinho Tutora: M.a Paola Coutinho Tutora: M.a Paola Coutinho

4 Referencias Bibliografia Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora Harris, D. C. Análise Química Quantitativa, Editora LTC, 5 a edição, 2001 (6 a ed. 2005, 7 a ed. 2008) 2. Skoog, D. A. Leary J. J., Principles of Instrumental Analysis 4 a Edição, Saunders College Publishing, Fort Worth, 5 th edition, Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J. Fundamentals of Analytical Chemistry, 6 a ed., Saunders, Philadelphia, 1992, ou versão condensada, mesmos autores, Analytical Chemistry, An Introduction, 6 a ed., Saunders, Philadelphia, Bassett J. & Mendham, Vogel: Análise Química Quantitativa, 6ª Edição, Editora LTC, Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S. Fundamentos de Cromatografia. Campinas, Editora UNICAMP, Leite, F., Validação em análise química, 4 edição, Editora Átomo - Campinas,

5 Química Analítica é o ramo da química que envolve a separação, identificação e determinação das quantidades relativas dos componentes de uma amostra. Geologia Geofísica Geoquímica Paleontologia Paleobiologia Ciências do meio Ambiente Ecologia Meteorologia Oceanografia Biologia Botânica Genética Microbiologia Biologia Molecular Zoologia Química Analítica Química Bioquímica Química Inorgânica Química Orgânica Físico-Química Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 5 Física Astrofísica Astronomia Biofísica Engenharia Civil Química Elétrica Mecânica Ciências dos materiais Metalurgia Polimentos Medicina Análise Clinica Química Medicinal Farmácia Toxicologia Agricultura Agronomia Ciências dos animais Ciências da Produção Ciência dos Alimentos Horticultura Ciências Sociais Arqueologia Antropologia Forense

6 1 - Definição do problema analítico Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 6 De um modo geral, a análise química quantitativa pode ser estabelecida em etapas, com grau de importância e influência no resultado final da análise: 2 - Escolha do método analítico adequado 3 - Obtenção de uma amostra representativa - Amostragem. Qual material é necessário para análise? 4 - Preparo da amostra 5 - Análise Química : Calibração e medida 6 - Avaliação: Tratamento & interpretação dos dados, Controle de Qualidade Analítica e Apresentação dos Resultados

7 1 - Definição do problema analítico Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 7 De um modo geral, a análise química quantitativa pode ser estabelecida em etapas, com grau de importância e influência no resultado final da análise: 2 - Escolha do método analítico adequado 3 - Obtenção de uma amostra representativa - Amostragem Qual material é necessário para análise? 4 - Preparo da amostra 5 - Análise Química : Calibração e medida 6 - Avaliação: Tratamento & interpretação dos dados, Controle de Qualidade Analítica e Apresentação dos Resultados

8 1 - Definição do problema analítico Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 8 De um modo geral, a análise química quantitativa pode ser estabelecida em etapas, com grau de importância e influência no resultado final da análise: 2 - Escolha do método analítico adequado 3 - Obtenção de uma amostra representativa - Amostragem Qual material é necessário para análise? 4 - Preparo da amostra 5 - Análise Química : Calibração e medida 6 - Avaliação: Tratamento & interpretação dos dados, Controle de Qualidade Analítica e Apresentação dos Resultados

9 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 9 AMOSTRAGEM É o passo mais importante dentro do contexto da obtenção do resultado final, pois, feita inadequadamente, a análise quantitativa ou qualitativa se esvazia do ponto de vista científico. O que? Método de Análise? Como? AMOSTRAGEM Preservação? Onde e Como Armazenar? Onde? Confiabilidade do resultado Quanto? Amostragem Representativa

10 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 10 AMOSTRAGEM É o passo mais importante dentro do contexto da obtenção do resultado final, pois, feita inadequadamente, a análise quantitativa ou qualitativa se esvazia do ponto de vista científico. O que? Comitê de Ética em Pesquisa envolvendo Seres Humanos Método de Análise Como? Comissão de Ética no Uso de Animais AMOSTRAGEM Preservação Onde e Como Armazenar? Onde? Confiabilidade do resultado Quanto? Amostragem Representativa

11 AMOSTRAGEM Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 11 A amostragem é necessária, pois geralmente, não é possível ou não é conveniente acessar a totalidade de dados, universo amostral ou população. Assim tomam-se informações de parte deste, uma amostra, para inferir atributos sobre o todo. As unidades amostrais que compõem o universo amostral e a amostra podem ser objetos perfeitamente distinguíveis, como um indivíduo vegetal ou animal, um ponto ou um evento, etc. Levantamento em ecossistemas O universo amostral é especificado pelo pesquisador. Ex.: tanque experimental, uma porção de um rio, lago, bacia hidrográfica, estuários, centro urbano, etc. As unidades amostrais são agregados de objetos, com limites arbitrários. Ex.: Volume de água, solo ou sedimentos, ou área de vegetação. Coleta de material Vegetal na Lagoa das Garças, SP (

12 AMOSTRAGEM Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 12 Trata-se da operação de coleta de uma amostra representativa para a análise. Podemos também enquadrá-la como sendo um processo no qual a coleta será de uma porção representativa de um lote, ou seja, que represente a totalidade do material de interesse para que seja realizada a análise. É o processo de selecionar uma amostra bruta representativa de um lote ou população a ser investigada, refletindo adequadamente as propriedades de interesse. AMOSTRAR? COLETAR?

13 AMOSTRAGEM Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 13 Trata-se da operação de coleta de uma amostra representativa para a análise. Podemos também enquadrá-la como sendo um processo no qual a coleta será de uma porção representativa de um lote, ou seja, que represente a totalidade do material de interesse para que seja realizada a análise. É o processo de selecionar uma amostra bruta representativa de um lote ou população a ser investigada, refletindo adequadamente as propriedades de interesse. AMOSTRAR? COLETAR? A diferença entre os termos amostrar e coletar é muito sutil. Amostrar é um termo abrangente e Coletar consiste no ato de retirar, isolar ou de tomar uma alíquota do que se deseja conhecer analiticamente. Mesmo considerando que foi coletada a melhor amostra representativa, sempre haverá necessidade de algum grau de preparação dessa amostra para torná-la disponível analiticamente: Tratamento da Amostra.

14 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 14 MÉTODO ANALÍTICO? MÉTODO DE ANÁLISE? TÉCNICA ANALÍTICA?

15 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 15 MÉTODO ANALÍTICO "Um método em que a quantidade medida é definida pela sequência encontrada em conformidade com o procedimento estabelecido (IUPAC, 1995)". "A abordagem utilizada para examinar a amostra e seu analito". TÉCNICA ANALÍTICA Princípio químico ou físico que pode ser usado para analisar uma amostra.

16 Métodos Clássicos Métodos Instrumentais Métodos de Separações Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 16 MÉTODO ANALÍTICO? MÉTODO DE ANÁLISE? Um método em que a quantidade medida é definida pela sequência encontrada em conformidade com o procedimento estabelecido (IUPAC, 1995). Produzem resultados usando quantidades determinadas experimentalmente, como massa ou volume, juntamente com massas atomicas ou moléculares e reações bem definidas. Utiliza um sinal gerado por um instrumento para detectar a presença de um analito ou determinar a quantiadade de um analito em uma amostra. Utilizado para remover um tipo de substancia química de outra. É necessário quando o objetivo é examinar uma substancia ou um grupo de substancias em uma amostra complexa. Isolar um analito de uma amostra, Remover substancias interferentes, Colocar o analito em uma matriz apropriada.

17 MÉTODO ANALÍTICO & TÉCNICA ANALÍTICA M e d o t o l o g i a A n a l í t i c a Método Clássicos Métodos Instrumentais QUI093 QUI110 QUI128 QUI094 QUI095 Tratamento das amostras Análise gravimétrica Titulações Técnicas de separações Técnicas espectroscópicas* Técnicas de eletroquímicas Outras Técnicas Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 17 (Extrações, cromatografia preparativa, SPE)* CG, CL, EC Espectroscopia molecular, atômica e RMN Potenciometria, Voltametria EM, Métodos térmicos, Análise de superfície * O termo espectrometria é utilizado quando técnicas espectroscópicas são utilizadas em métodos que envolvem química analítica quantitativa.

18 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 18 AMOSTRAS & MÉTODO ANALÍTICO Nível do Constituinte - Intervalo de concentração do constituinte a ser analisado. Dimensão da amostra - Quantidade ou tamanho da amostra. Amostra Matriz Analito

19 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 19 AMOSTRAS & MÉTODO ANALÍTICO Nível do Constituinte - Intervalo de concentração do constituinte a ser analisado Dimensão da amostra - Quantidade ou tamanho da amostra. Amostra Porção do material coletado para análise Ideal que amostra seja a mais representativa possível do restante do material.

20 AMOSTRAS & MÉTODO ANALÍTICO Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 20 Nível do Constituinte - Intervalo de concentração do constituinte a ser analisado Dimensão da amostra - Quantidade ou tamanho da amostra. Amostra Porção do material coletado para análise Ideal que amostra seja a mais representativa possível do restante do material Matriz Conjunto de substancias que compõem uma amostra.

21 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 21 AMOSTRAS & MÉTODO ANALÍTICO 1. Nível do Constituinte - Intervalo de concentração do constituinte a ser analisado. 2. Dimensão da amostra Quantidade ou tamanho da amostra. Amostra Porção do material coletado para análise Ideal que amostra seja a mais representativa possível do restante do material Matriz Conjunto de substancias que compõem uma amostra Analito Substância em particular que interessa medir ou estudar Outros componentes que não sejam de interesse devem ser considerados na seleção do método: Avaliar compatibilidade método-amostra, interferentes - erro no resultado final. Normalmente, o analista não tem conhecimento da composição real das amostras de teste, mas tem consciência da matriz.

22 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 22 AMOSTRAS & MÉTODO ANALÍTICO 1. Nível do Constituinte Classificação quanto contribuição do componente em relação ao total da amostra: Componente Majoritário Constituinte principal Refere-se a substancias que compõem mais de 1 % da amostra. Componente Minoritário Refere-se a substancias que compõem de 0,01 a 1 % da amostra. Componente Residual Refere-se a substancias que compõem menos que 0,01 % da amostra. Constituintes traços 1 ng/g (ppb) a 100 µg/g (ppm) ( a 0,01 % m/m). Constituintes ultra traço menos que 1 ng/g (ppb) % m/m. Skoog, D.A., Fundamentals of Analytical Chemistry, 1992 A quantidade relativa de um substancia em uma amostra é um fator imortante para determinar quais técnicas podem ser utilizadas para a análise.

23 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 23 AMOSTRAS & MÉTODO ANALÍTICO 2. Classificação quanto à dimensão da amostra Macroanálise Referi-se a amostras com massa superior a 0,1 g. Semimicroanálise Referi-se a amostras com massa de 0,01 a 0,1 g. Microanálise Referi-se a amostras com massa de 10-4 a 0,01 g. Ultramicroanálise Referi-se a amostras com massa menor que 10-4 g. Skoog, D.A., Fundamentals of Analytical Chemistry, 1992,

24 RELAÇÃO ENTRE A PRECISÃO E NÍVEL DE CONCENTRAÇÃO DO ANALITO Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 24 A curva de Horwitz estabelecer uma relação matemática para expressar a dependência entre o valor do desvio padrão relativo percentual (Coeficiente de variança) o valor da concentração da substância, pelo exame de resultados cumulativos de estudos colaborativos envolvendo grande faixa de compostos de interesse, matrizes e técnicas analíticas. Curva de Horwitz Revisão de 150 estudos interlaboratoriais, onde analitos diferentes foram medidos com diferentes técnicas, sendo observado que os CV (RSD) dos valores médios relatados pelos diferentes laboratórios aumentavam sempre quando a concentração diminuía. CV 2 (1-0,5 logc) Horwitz, W.;et.al. Assoc. Offic. Anal. Chem. 1980, 63, ou Ana. Chem, 57, 1985,

25 Metodologia Analítica I sem/2017 Profa Ma Auxiliadora - 25 EXERCÍCIO Quais os valores do coeficiente de variança (CV) e desvio padrão (S) esperados para a determinação de um pesticida em amostras de solo que apresenta um nível de concentração previsto em torno de 15 ng pesticida/g de solo? ANALISAM-SE AMOSTRAS E DETERMINAM-SE SUBSTÂNCIAS.