Universidade do Estado da Bahia Departamento de Ciências Exatas e da Terra Mestrado em Química Analítica Aplicada Química Analítica Avançada
MARCHA ANALÍTICA
Viviane da Silva
Salvador, abril de 2014
1.1.
INTRODUÇÃO
A marcha analítica tem como objetivo a descrição de todas as etapas necessárias para o desenvolvimento de uma Análise Química, isto envolve a identificação e a determinação da quantidade de determinado analito, sendo assim pode-se, dividi-la da seguinte forma: a) b) c) d) e) f) g)
Definição do problema Escolha do método Amostragem Preparação da amostra; Medida da propriedade de um analito Cálculos Estimativa da confiabilidade dos resultados
Neste contexto, os fundamentos relacionados ao equilíbrio Químico devem ser considerados, desde a etapa de amostragem até a etapa de análise, principalmente na etapa da preparação da amostra, pois este processo deve garantir que a amostra esteja na condição apropriada para a medida de determinada propriedade, portanto nesta etapa deve-se dominar os conceitos relacionados ao equilíbrio Químico, pois muitas vezes é necessário realizar a correção do pH, monitorar a temperatura e controlar reações de complexação, dentre outros, que são parâmetros que estão diretamente relacionados ao equilíbrio químico, e que se não controlados de maneira adequada podem levar a resultados incoerentes.
1.2.
Marcha Analítica a) Definição do problema
Esta é a etapa inicial do processo, ela deve estabelecer a motivação para a determinação de determinados parâmetros. Nesta etapa deve-se considerar o analito que se quer determinar, a forma como se quer determinar este analito (será necessário realizar uma especiação?), a complexidade da matriz e o prazo de execução.
b) Escolha do método analítico Esta é uma etapa que deve ser avaliada de forma a englobar vários quesitos como custo; quantidade de amostra disponível; nível de exatidão requerida; quantidade de espécies a ser determinada; quantidade de amostra a ser analisada e concentração da espécie na amostra.
c) Amostragem Esta é uma etapa bastante importante para o processo, isto porque erros cometidos nesta etapa podem comprometer todo o ensaio. É importante que a amostragem seja realizada de forma a se obter uma alíquota representativa de todo o material, conferindo confiabilidade nos resultados, para isto faz-se necessário muitas vezes o uso de habilidades criativas perante determinadas situações, como por exemplo, a coleta de água de rio para determinação de hidrocarbonetos, neste caso, em função da densidade e polaridade o óleo deverá estar na porção da superfície, e caso haja uma curva a tendência é ir para as margens, então é necessário que se proceda a amostragem de forma a levar em consideração este tipo de propriedade. Muitas vezes torna-se impossível obter uma amostra que represente fielmente o universo amostral, no entanto deve-se proceder de forma a evitar ao máximo os erros associados, pois estes erros podem representar de 10 a 1000 % dos erros relacionados à etapa de medida. De acordo com Leite, F. 2003, em processo contínuo, a amostragem sempre será complexa. Segundo o mesmo o amostrador deverá julgar o melhor ponto ou aquele que mais representa uma situação real para a tomada de amostra. Em algumas situações, a coleta é facilitada pela pressão positiva, porém, havendo equilíbrio no processo, como no caso de amostragem de vapores nitrosos (Equação 1), o resultado pode ser prejudicado se analisado em pressão diferente a do processo.
Equação 1
d) Preparação da amostra A preparação da amostra de um modo geral é a etapa mais crítica de um procedimento analítico, normalmente é nesta etapa que se gasta mais tempo e se comete mais erros. Algumas vezes a análise requer apenas a diluição da amostra, no entanto, na maioria das vezes é necessário o processamento da amostra, dissolução, mudança da forma, eliminação de interferentes, eliminação de umidade, dentre outros. Ao realizar uma determinação o Químico analítico se depara com reações paralelas que complicam a análise, isto ocorre devido a interação de um reagente não somente com o analito mas também com outras espécies presentes no meio reacional. Seja em uma analise qualitativa ou quantitativa, a eliminação de interferentes e o ajuste do pH é na maioria das vezes um fator extremamente importante para o sucesso da análise, para realizar tais procedimentos é necessário que tenha-se o conhecimento dos fundamentos relacionados ao equilíbrio químico. Como exemplo de eliminação de interferente no preparo de uma amostra pode-se citar o preparo de uma solução de cloreto de bário em meio ácido, para identificação de sulfato. Para esta reação é necessário eliminar-se os ânions carbonato, fosfato, arsenato, sulfeto e borato, cujos sais de bário são pouco solúveis em meio neutro e alcalino, mas solúveis em meio ácido, e atuam, portanto como interferentes do processo de identificação de bário. Este efeito está representado pelas Equações 2, 3 e 4.
x-
A
Equação 2
Equação 3
Equação 4
Representa os ânions carbonato, fosfato, arsenato, sulfeto e borato.
Pode-se observar pela Equação 2 que o cátion bário quando em contato com o ânion sulfato precipita na forma de sulfato de bário, no entanto na presença de outros ânions como o carbonato, fosfato, arsenato, sulfeto e borato forma-se precipitado de bário (Equação 3), portanto o meio ácido é necessário para evitar as interferências causadas por estes ânios, desta forma é necessária a adição de ácido ao meio para que se forme espécies solúveis destes ânions como mostrado na Equação 4.
e) Medida da propriedade de um analito Uma análise pode ser qualitativa que envolve a identificação de um ou mais componentes de uma amostra ou quantitativa, utilizada para determinar a quantidade de um componente na amostra. Do ponto de vista de análises quantitativas tem-se analises gravimétricas, volumétricas, espectrofotométricas, dentre outras. Na análise volumétrica convencional se faz uso de um indicador que nada mais é, do que um meio auxiliar para indicar o fim de uma reação. O s indicadores utilizados distinguem-se conforme o tipo de reação que ocorre na análise, podendo ser indicadores ácido-base, redox ou complexométricos. Os indicadores ácido base, são espécies que apresentam diferentes cores em soluções aquosas a depender do pH do meio. Pode-se dizer que em solução aquosa estas substâncias se comportam como ácidos ou bases fracos, de modo que atuam mudando de cor de acordo com o deslocamento de equilíbrio, que por sua vez está relacionado com o deslocamento do pH do meio. Considerando um indicador ácido base como HInd, em solução tem-se os seguintes equilíbrios representados pelas Equaçõe 5 e 6.
HInd + H2O Ind- + H3O+ cor1
Ind- + H2O HInd + OHcor 2
Equação 5
cor2
Equação 6
cor1
Como mostrado na Equação 5, a adição de ácido ao meio provoca o deslocamento do equilíbrio para a esquerda e a cor verificada na solução será a cor 1, característica de HInd. Se a solução do indicador for adicionada a uma solução básica, o equilíbrio deslocar-se-á para a direita e como mostrado na Equação 5 o indicador exibirá predominantemente a cor 2, de Ind -.
f) Cálculos Os cálculos são realizados a partir dos dados obtidos experimentalmente, na estequiometria da reação envolvida e em fatores instrumentais, sendo que sempre deve existir uma propriedade física ou química do analito que deve variar de acordo com a concentração. Idealmente essa propriedade deve ser diretamente proporcional a concentração. Sempre há uma incerteza associada às determinações analíticas devido às limitações experimentais, sendo que os resultados de uma análise quantitativa jamais serão completos sem a estimativa de sua confiabilidade.
g) Estimativa da confiabilidade dos resultados Quando se espera que os dados tenham significado, o analista deve prover de alguma medida de incerteza, pois podem ocorrer erros que normalmente devem estar associados a erros instrumentais, de método e de operação. Para isto são realizados testes estatísticos que podem ser: Teste t (comparação de médias), Teste F (comparação de precisão), Teste Q (rejeição de resultado), de forma que sempre será necessário o uso de uma destas ferramentas para avaliação da confiabilidade dos resultados.
1.3.
Referências
Andrade, João Carlos, e Terezinha Ribeiro Alvim, Química Analítica Básica: Aplicações dos fundamentos da análise qualitativa. Daltamir J. Maia, Wilson A. Gazotti, Maria C. Canela e Aline E. Siqueira, Chuva Ácida: Um experimento para introduzir conceitos de equilíbrio Químico e acidez no ensino médio, Química nova na escola, maio de 2005. Krug, F.J (org.). Métodos de preparo de amostras; fundamentos sobre preparo de amostras orgânicas e inorgânicas para análise elementar. Workshop sobre Preparo de Amostras, Santa Maria – UFSM, 2006. Leite, Flavio. Amostragem analítica em laboratório, Revista analityca, setembro de 2003. Skoog, Douglas A., Donald M. West, and F. James Holler. Fundamentos de química analítica. Vol. 2. Reverté, 1997. Vogel, A. I. Química Analítica Qualitativa. 5a ed., Mestre Jou, São Paulo, 1981.
