QUI 072 Química Analítica V Análise Instrumental. Aula 9 Introdução Métodos de Separação

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1 Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas Depto. de Química QUI 072 Química Analítica V Análise Instrumental Aula 9 Introdução Métodos de Separação Julio C. J. Silva Juiz de Fora, 2014

2 Introdução Técnicas analíticas um número pequeno apresenta seletividade para uma única espécie química Concomitantes espécies diversas presentes na matriz Interferentes espécies que afetam o sinal analítico Separações estratégia empregada para isolar a espécie de interesse Estratégias usadas para reduzir interferências (efeitos de matriz) modificação de matriz, o mascaramento e a diluição

3 Introdução

4 O processo de Separaçã

5 Separação por Precipitação Requer alta diferença de solubilidade entre o analito e os potenciais interferentes Produto de solubilidade (Kps) hidróxidos e sulfetos Limitações : 1) Coprecipitação 2) Velocidade de precipitação 3) Formação de precipitados coloidais

6 Separação por Precipitação Separações baseadas na acidez

7 Separação por Precipitação Separações baseadas na formação de sulfetos

8 Separação por Extração A extensão segundo a qual os solutos, orgânicos ou inorgânicos, distribuem entre duas fases liquidas imiscíveis difere significativamente Essa característica pode ser usada para separações de espécies químicas Lei de distribuição fenômeno de equilíbrio que explica a partição de um soluto entre duas fases líquidas imiscíveis (aq) A(org) K (constante de distribuição) = [A] org /[A] aq Constantes de distribuição úteis para calcular a concentração do analito que permanece em solução após i extrações

9 Exemplo: Extração líquido-líquido Separação por Extração

10 Separação por Extração Constantes de distribuição (K): [A] i concentração de A que permanece em solução aquosa [A] o concentração original V aq Volume da fase aquosa V org Volume da fase orgânica K constante de distribuição

11 Separação por Extração Exemplo: A constante de distribuição do iodo entre um solvente orgânico e a água é 85. Encontre a concentração de I 2 que permanece na fase aquosa após a extração de 50 ml de 1,0 x 10-3 mol L-1 de iodo com as seguintes quantidades de solvente orgânico: a) 50 ml b) Duas porções de 25 ml c) Cinco porções de 10 ml d) Qual a estratégia mais eficiente? [A] i = (V aq /V org x K + V aq ) i x [A] o

12 Separação por Extração [A] i = (V aq /V org x K + V aq ) i x [A] o

13 Separação por Extração 2HQ (org) + M 2+ (aq) MQ 2(org) + 2H + (aq) K = [MQ 2 ] org. [H + ] 2 aq/[m +2 ] aq. [HQ] 2 org

14 Separação em Fase Sólida Limitações da extração líquido-líquido: 1 Solventes devem ser imiscíveis com a água e não formar emulsões 2 Grandes volumes de solventes 3 Procedimento moroso Extração em fase sólida (extração liquido sólido) boa alternativa Membranas, pequenas colunas descartáveis (seringas ou cartuchos) Funcionamento:

15 Separação em Fase Sólida Funcionamento:

16 Separação em Fase Sólida Separação de íons por troca iônica processo no qual íons presos num sólido poroso são trocados por íons presentes em uma solução levada ao contato com o sólido Resinas trocadoras de Íons Resinas trocadoras de cátions contém grupos ácidos (-SO 3- H + ) xr-so 3- H + (sólido) + M x+ (solução) (-SO 3- H + )xm x+ (sólido) + xh + (solução) Resinas trocadoras de ânions contém grupos básicos (-N(CH 3 ) 3+ OH - ) xr-n(ch 3 ) 3+ OH - + A x- [R-N(CH 3 ) 3+ ]xa x- + xoh -

17 Separação em Fase Sólida Equilíbrio de troca iônica lei da ação das massas Ca 2+ (solução) + 2H + (resina) Ca 2+ (resina) + 2H + (solução) K = ([H + ] 2 aq. [Ca 2+ ] res )/([H + ] 2 res. [Ca 2+ ] aq ) Separação de troca iônica um dos íons deve prevalecer em ambas as fases. Por exemplo H+ [Ca 2+ ] aq << [H + ] aq [Ca 2+ ] res << [H + ] res Assim: (K. [H + ] 2 res)/[h + ] 2 aq= [Ca 2+ ] res /[Ca 2+ ] aq K = [Ca 2+ ] res /[Ca 2+ ] aq

18 Separações Cromatográficas Método amplo permite a separação, a identificação e a determinação de componentes químicos em amostras complexas Cromatografia técnica na qual os componentes de uma mistura são separados com base nas diferenças de velocidade nas quais são transportados através de uma fase estacionária fixo por uma fase estacionária móvel (liquido ou gás) Classificação dos métodos cromatográficos:

19 Separações Cromatográficas

20 Referências - Juliano, V. F. Notas de Aula. Depto de Química. UFMG Faria, L.C. Notas de Aula. Instituto de Química. UFG Silva, L.L.R. Notas de Aula. FACESA. UFVJM D. A. SKOOG, F. J. HOLLER e T. A. NIEMAN Princípios de Análise Instrumental, 5 a ed., Saunders, A. I. VOGEL - Análise Analítica Quantitativa, LTC, 6ª ed., Rio de Janeiro. - D. A. SKOOG, D. M. WEST e F. J. HOLLER Fundamentals of Analytical Chemistry, 6 a ed., Saunders, Galen W. Ewing. Métodos Instrumentais de Análise Química (Volume 1). Editora Edgard Blücher/Ed. da Universida