Campus Dois Vizinhos QUÍMICA ANALÍTICA. Profa. Dra. RENATA PAULA HERRERA BRANDELERO

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1 Campus Dois Vizinhos QUÍMICA ANALÍTICA Profa. Dra. RENATA PAULA HERRERA BRANDELERO

2 Campus Dois Vizinhos QUÍMICA ANALÍTICA E OUTRAS CIÊNCIAS ANÁLISE DE SOLOS ANÁLISES FITOTÉCNICAS PÓS-COLHEITA PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS MELHORAMENTO VEGETAL E ANIMAL

3 QUÍMICA ANALÍTICA QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA ÊNFASE NAS PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS ANALITOS (SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS DE INTERESSE) E NA SUA IDENTIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO. QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA ÊNFASE NOS MÉTODOS ANALÍTICOS PARA QUANTIFICAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DO ANALITO EM UM MEIO (AR, ÁGUA, SOLO, ALIMENTOS...), sendo que os métodos analíticos podem ser clássicos ou instrumentais. FUNDAMENTO A química analítica fundamenta-se em reações em solução aquosa que transforma o analito em um produto que se pode analisar por métodos quantitativos ou qualitativos. Exemplos: Reações de Neutralização permite avaliar o teor de um ácido através de métodos titulométricos; Reações de Precipitação permite avaliar o teor de um precipitado, através de métodos gravimétrico; Reação de complexação permite avaliar um analito através da formação de um complexo que pode ser determinado por titulação (iodometria, argenteometria...)

4 FLUXOGRAMA DOS MÉTODOS ANALÍTICOS PREPARO DE SOLUÇÃO

5 Soluções Antes de analisar uma substância é preciso transformar em algo que podemos enxergar por um método analítico apropriado, este passo envolve reações químicas entre substância que muitas vezes estão em solução. O preparo de soluções é uma etapa fundamental para a química analítica. Define-se solução como uma mistura homogênea, ou seja uniforme, entre um soluto e o solvente. O solvente está sempre em maior proporção que o soluto.

6 Tipos de soluções Soluções líquidas, a solução está na fase líquida. Soluções sólidas, exemplo as ligas metálicas, como o bronze, o aço-inox, são exemplo de soluções onde o soluto e o solvente estão no estado sólido. Os sólidos devem interagir entre si. Soluções gasosas, tanto o soluto como o solvente estão no estado gasoso. O ar é um exemplo de solução gasosa.

7 Soluções líquidas Nas soluções líquidas nem sempre o soluto e o solvente estão inicialmente no mesmo estado físico. Assim existem soluções líquidas entre: Líquidos-líquidos. Tanto o soluto como o solvente estão no estado líquido estes para formar uma solução precisam ser miscíveis, ou seja, devem apresentar a mesma polaridade. Solventes polares dissolvem solutos polares e apolares dissolvem solutos apolares. Líquidos-sólidos solúveis. Soro fisiológico, sucos, muito medicamentos, muitas soluções químicas. O soluto deve ser solúvel no solvente Líquidos-gás. Ex. refrigerantes.o soluto está na fase gasosa.

8 Solubilidade A capacidade de um soluto em dissolver-se em solvente a uma dada temperatura é chamada de solubilidade. A solubilidade depende da natureza (polaridade, capacidade de interação soluto/solvente) do soluto e do solvente, bem como da temperatura. Pode-se medir a solubilidade de uma composto pelo coeficiente de solubilidade que corresponde a massa de um soluto dispersa em 100 g de solvente. O coeficiente de solubilidade pode ser expresso em uma gráfico da quantidade de soluto em uma quantidade de solvente em uma dada temperatura. Com a elevação da temperatura a interação entre soluto e solvente aumentam e da mesma forma a solubilidade aumenta para processos endotérmicos. Em processos exotérmicos a solubilidade diminuí com o aumento da temperatura. O princípio de Le Châtelier explica a influência da temperatura no equilíbrio de solubilidade.

9 De acordo com a solubilidade podemos classificar as soluções como: Insaturadas soluções que estão abaixo do limite definido pelo coeficiente de solubilidade. Saturadas a quantidade de soluto e solvente é a mesma do coeficiente de solubilidade, nesta solução a quantidade máxima de soluto está dispersa no solvente. Saturadas com corpo de fundo soluções que ultrapassaram o Saturadas com corpo de fundo soluções que ultrapassaram o limite definido pelo coeficiente de solubilidade.

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11 Campus Dois Vizinhos 4,5 e 8 soluções supersaturadas 3, 10, 6, 9 7 soluções saturadas 1 e 2 soluções insaturadas

12 MECANISMOS DE SOLUBILIDADE A solubilidade é resultado da afinidade química das substâncias. Como regra geral pode-se dizer: semelhante dissolve semelhante Como definir a semelhança entre as substâncias químicas? Podemos definir a semelhança entre os compostas pela sua propriedades químicas. A polaridade é uma propriedade importante para definir a semelhança entre os compostos. Vamos conversar sobre polaridade!

13 Polaridade das substâncias químicas As moléculas podem ser classificadas quanto a polaridade em polares (existem dipolo entre os elementos que forma 1 ou mais ligação das moléculas) e em apolares (a molécula é formada somente por elementos com a mesma afinidade e não existem dipolos entre os elementos químicos da molécula ou o momento de dipolo é nulo). Entenda por dipolos (regiões com carga positiva ou negativa). Os dipolos são formados por substâncias que apresentam diferença de eletronegatividade o e momento de dipolo diferente de zero.

14 Eletronegatividade Eletronegatividade é a capacidade de um elemento químico em atrair elétrons. Os elétrons são carregados negativamente e assim são atraídos pelo núcleo dos átomos. Quanto menor o raio atômico (distância entre o núcleo e o elétron mais externo da eletrosfera) o elemento será mais eletronegativo pois os elétrons estão mais atraídos pelo núcleo.

15 Valor do raio atômico

16 AUMENTA A ELETRONEGATIVIDADE F O e N são os elementos mais eletronegativos da tabela periódica AUMENTA A ELE ETRONEGATIVIDADE

17 Moléculas Polares e apolares Observar a ligação entre os átomos que compõem a molécula, a ligação pode ser polar e apolar

18 Moléculas químicas (polaridade) Quais destas moléculas é apolar? Etanol Anfifílica Água Polar Octano (hidrocarboneto da gasolina) Apolar

19 Momento de dipolo MOMENTO DE DIPOLO o momento de dipolo é uma soma vetorial da eletronegatividade dos elementos, se for diferente de zero a molécula será polar, para fazer a soma dos momentos de dipolo é necessário conhecer a geometria analítica da molécula, se a geometria permitir momento de dipolo igual a zero a molécula será apolar.

20 Geometria e Momento de Dipolo Tetraédrica Geometria Linear Geometria L Trigonal

21 angular Piramidal

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23 Interações químicas A possibilidade das substâncias realizarem interação química determina a solubilidade, as principais interações químicas são: Interação por ligação de hidrogênio é realizada quando o hidrogênio liga-se á atomos com alta eletronegatividade. Os elementos F (flúor), O (oxigênio) e N (nitrogênio) são os mais eletronegativos da tabela periódica e realizam ligação de hidrogênio, as ligações de hidrogênio são fracas, mas são estabelecidas em grande quantidade o que explica a solubilidade de uma grande quantidade de substância orgânicas (monossacarídios e aminoácidos) em água.

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25 Solvatação Solvatação é um processo que explica a dissolução de substância iônica, como os sais nestes processo ao solvente envolve os íons até romper o retículo cristalino e ocorrer a solubilização do sal. A água possui estas propriedades por ser A água possui estas propriedades por ser formada por dipolos carregados, como cargas opostas atraem-se, os cátions são atraídos pelo dipolo negativo da água, e os ânions são atraídos pelo dipolo positivo da água. Quando a energia de hidratação é maior que a energia reticular o sal dissolve-se.

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27 Dissociação/Ionização Dissociação/Ionização: Os compostos que em água dissociação/ionizam em íons carregados são polares e o processo de dissociação/ionizaçao ocorre quando o soluto reage com a água. Os ácidos e as bases realizam este processo. Ionização (envolve ligações covalentes); Dissociação (envolve ligações iônicas). HCl + HOH H 3 O+ + Cl- (ionização) NH 3 + HOH NH 4+ + OH- (ionização) NaOH + HOH Na+ + OH- (dissociação) C 2 H 4 O 2 +HOH C 2 H 3 O H 3 O + (dissociação)

28 PROCEDIMENTO PADRÃO

29 Concentração de soluções A razão numérica entre a quantidade de soluto e o volume da solução é chamada de concentração da solução. A concentração pode ser expressa em unidades de concentração, as unidades de concentração mais utilizadas são: molaridade, normalidade, ppm, ppb, percentual em massa/massa, massa/volume, volume/volume.

30 Unidades de Concentração Concentração molar (número de mol do soluto dissolvido por litro de solução); Concentração normal (número de equivalentes de soluto dissolvido por litro de solução); Concentração percentual (quantidade de massa em uma solução expressa como uma percentagem da massa total) Concentrações em ppm (μg/ml ou mg/l), ppb (ng/ml ou μg/l )

31 Concentração Molar É uma unidade de concentração onde a massa é expressa em número de mol por volume da solução em litros. É representada por M e dada em mol/l M = nmol Vs (L) nmol massa ( g ) Massa Molar Se Massa molar é MM, então temos: = M = m MMVs.

32 Mol e Massa Molar 1 mol = 6,02 x átomos ou moléculas. Os átomos são constituídos por prótons, nêutrons e elétrons que ocupam lugar no espaço e apresentam massa. 1mol de oxigênio pesam 16 g, assim o peso atômico é 16g/mol. 1 mol de água pesam 18 g, assim a massa molar é igual a 18g/mol.

33 Campus Dois Vizinhos Normalidade Normalidad e= número de equivalente gramas Volume da solução (L) n. equivalente= m E N = E m. Vs

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35 Normalidade

36 CONCENTRAÇÃO PERCENTUAL CONCENTRAÇÃO ppm e ppb

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38 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO - sala 1. Descreva a preparação de 2,0 L de BaCl2 0,108 mol.l-1, a partir do BaCl 2.2H 2 O (244,3 g/mol) 2. Calcular a concentração molar de etanol em uma solução aquosa que contém 2,30g de C 2 H 5 OH (46,07 g/mol) em 3,5 L de solução. 3. Calcular as concentrações molares e de equilíbrio para as espécies do soluto presentes em uma solução aquosa que contém 285 mg de ácido tricloroacético, Cl3CCOOH (163,4 g/mol) em 10 ml ( o ácido é 73 % ionizável em água). 4. Descreva a preparação de 10 ml de uma solução de HCl com concentração igual 6N a partir de uma solução concentrada com 1,18 de gravidade específica e 37% (m/m) de HCl. 5. Descreva a preparação de 1000 ml de uma solução de H 2 SO 4 com concentração igual a 0,1 N a partir de um solução concentrada com 1,84 de gravidade específica e 98% (m/m) de H 2 SO Descreva a preparação de 500 ml de uma solução de Ca(0H) 2 a 0,7%.

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40 Campus Dois Vizinhos Diluições de soluções A concentração é uma relação de soluto e solvente, assim podemos expressar uma solução como: massa soluto/volume de solvente (concentração em m/v).diluição significa adicionar mais água em uma solução para diminuir a concentração. A massa pode ser expressa em número de mol (n), ou seja m/m, onde m é a massa de soluto e M (massa molar). A concentração fica igual a: C= n/v. Esta fórmula implica que a relação entre concentração e volume é inversamente proporcional. No processo de diluição a massa é uma constante o que muda é o volume, assim n1=c1v1 (solução mãe), na solução diluída (solução trabalho) n2=c2v2, se n1=n2 então C1V1=C2V2. Assim é possível calcular o volume para diluir uma solução até atingir um concentração desejada.

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44 Campus Dois Vizinhos Exercícios de Fixação - sala 1) Para preparar 1,2 litros de solução 0,4M de HCl, a partir do ácido concentrado (16M), o volume de água, em litros, a ser utilizado será? 2)Na preparação de 500mL de uma solução aquosa de H 2 SO 4 de concentração 3 mol/l, a partir de uma solução de concentração 15mol/L do ácido, deve-se diluir o seguinte volume da solução concentrada. 3)Uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), para ser utilizada em baterias de chumbo de veículos automotivos, deve apresentar concentração igual a 4mol/L. O volume total de uma solução adequada para se utilizar nestas baterias, que pode ser obtido a partir de 500mL de solução de H 2 SO 4 de concentração 18mol/L, será? 4) Uma solução mãe tem 0,5M de P, a partir de uma sal de NaHPO 4. Como proceder para preparar as seguintes soluções de trabalho. 1) 200 ppm, 2) 400 ppm, 3) 600 ppm e 4) 800 ppm.