Apostila de Experimentos - ufjf.br¡ticas-QUI102-2014.11.pdf · Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química 3 DISTRIBUIÇÃO DOS GRUPOS

Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Química

1

QUI102

MEDOTOLOGIA

ANALÍTICA

Apostila de Experimentos

Juiz de Fora - MG

I semestre 2014



2

CRONOGRAMA:

Semana Data

Quarta-feira

Atividades

14 às 16 h 16 às 18 h

1 19-Mar Aula (Amostragem e tratamento de amostras)

2 26-Mar Aula (Amostragem e tratamento de amostras) P01 (todos os grupos)

3 2-Abr Aula (Amostragem e tratamento de amostras) P02 (todos os grupos)

4 9-Abr Aula (Amostragem e tratamento de amostras)

5 16-Abr Prova 1 (Amostragem e tratamento de amostras)

6 23-Abr Colóquios das práticas P03, P04, P05, P06 7 30-Abr Práticas P03 (G01), P04 (G02)

8 7-Mai Práticas P03 (G02), P04 (G01)



11 28-Mai Prova 2 (Práticas P01, P02, P03, P04, P05, P06) 12 4-Jun Discussão dos projetos

13 11-Jun 1ª Apresentação oral dos projetos

14 18-Jun Projetos - execução

15 25-Jun Projetos - execução

16 2-Jul Projetos - execução

17 9-Jul Projetos - execução

18 16-Jul 2ª Apresentação Oral & Relatório do Projeto

19 23-Jul

AULAS PRÁTICAS:

Prática Experimento Professor

P01 Análise Térmica

Caracterização térmica do Oxalato de Cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O) por TG / DTA e do vidro NaPO3 – Sb2O3 por DSC.

Tutor PG

Douglas

P02 Fotometria de

Chama

Determinação simultânea de sódio e potássio em diferentes marcas de bebidas isotônicas por fotometria de chama.

Tutor PG

Aparecida &

Brenda

P03 Espectrometria

UV/Vis

Otimização de um método espectrofotométrico para quantificação de ferro.

Prof. Renato

P04 Espectrometria de

Absorção Atômica Determinação de Cobre em Aguardente.

Tutor PG

Aparecida

P05 Cromatografia à

gás Determinação de ácidos graxos em óleos.

Tutor PG

Brenda

P06 HPLC Determinação de ácido acetilsalicílico, paracetamol e cafeína em medicamentos por HPLC.

Profa. Ma.

Auxiliadora

CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO:

Nota final=

(valor)

Prova 1

(20)

+ Prova 2

(20)

+ Relatórios

(10)

+ Apresentação

Projeto (15)

+ Apresentação

final projeto (15)

+ Relatório do

projeto (20)



3

DISTRIBUIÇÃO DOS GRUPOS E EXPERIMENTOS: Grupos com 03 alunos.

Grupo Alunos Semanas

7 8 9 10

G01 Espectrof.

(P03)

AAS

(P04)

GC-FID

(P05)

HPLC

(P06)

G02 AAS

(P04)

Espectrof.

(P03) HPLC

(P06)

GC-FID

(P05)

DISTRIBUIÇÃO DOS TEMAS DOS PROJETOS: Grupos com 02 alunos.

Grupo Alunos Técnica abordada no

projeto

Orientadores

G01 AAS/voltametria de

redissolução

Aparecida &

Renato

G02 Cromatografia à

gás/Análise térmica Brenda & Douglas

G03

HPLC Ma Auxiliadora

BIBLIOGRAFIA:

1. Harris, D. C., Análise Química Quantitativa, Editora LTC, 5a edição, 2001.

2. Skoog, D. A. Leary J. J., Principles of Instrumental Analysis 4a Edição, Saunders

College Publishing, Fort Worth, 5th

edition, 1998.

3. Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J. Fundamentals of Analytical Chemistry, 6a ed.,

Saunders, Philadelphia, 1992, ou versão condensada, mesmos autores, Analytical

Chemistry, An Introduction, 6a ed., Saunders, Philadelphia, 1994.

4. Bassett J. & Mendham, Vogel: Análise Química Quantitativa , 6ª Edição, Editora

LTC, 2002

5. Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S. Fundamentos de Cromatografia. Campinas,

Editora UNICAMP, 2004.

6. Leite, F., Validação em análise química, 4 edição, Editora Átomo - Campinas, 2002.

MATERIAL:

http:www.ufjf.br/nupis/disciplinas



4

INSTRUÇÕES GERAIS PARA CONFECÇÃO DOS RELATÓRIOS

O trabalho científico realizado por uma pessoa ou um grupo só poderá ter utilidade para

outras pessoas, se adequadamente transmitido. A forma de transmissão mais difundida é

a da linguagem escrita, principalmente na forma de resumos, relatórios, artigos

científicos e livros, dependendo da extensão, importância e público a ser atingido.

Nos laboratórios acadêmicos e industriais são muito empregados os relatórios de

experiências realizadas.

Não existem normas rígidas da sua elaboração, mas, devido à sua provável importância

na carreira profissional do aluno, serão dadas algumas recomendações que lhe serão úteis

no progressivo aperfeiçoamento da sua técnica de redação científica.

Ao fazer um relatório, o aluno deve conhecer claramente a questão abordada pela

experiência e qual a resposta que obteve para ela. Esta formulação sintética servirá de

linha diretriz para toda a redação, impedindo que se perca em divagações sobre assuntos

colaterais ou considerações sobre detalhes sem importância.

A linguagem empregada deverá ser concisa, correta e precisa.

A redação deverá ser coerente quanto ao tempo dos verbos empregados, recomendando-

se expor os resultados das observações e experiências no passado, reservando o

presente para as generalidades ou para as referências a condições estáveis.

É conveniente recorrer a tabelas e gráficos, pois permitem concentrar grande

quantidade de informações.

Os valores numéricos deverão estar acompanhados de unidades de medida

preferencialmente pertencentes ao mesmo sistema. A unidade de medida deverá ser

incluída também no cabeçalho das tabelas e nos eixos das figuras.

Sempre que os valores numéricos forem muito grandes ou pequenos, convém multiplicar

o valor por uma potência inteira de dez para que o número fique com um ou dois

algarismos antes da vírgula, e com tantos quantos forem necessários para expressar a

precisão após a vírgula.

Após a redação do rascunho do relatório, este deverá ser examinado criticamente, como

se estivesse sendo lido por uma pessoa estranha, verificando-se a clareza com que é

expressa cada idéia e se não se pode fazê-lo com menor número de palavras, eliminando-

se adjetivos supérfluos, construções perifrásticas e repetição do mesmo assunto em

pontos diferentes do relatório.

O melhor relatório é aquele que cobre todo o assunto da maneira mais sucinta. A seguir,

é apresentado um esquema sugestivo para os relatórios. A existência, a organização e o

conteúdo de cada parte dependerão da experiência realizada.



5

TÍTULO DA PRÁTICA:

1. INTRODUÇÃO

Fundamentos da técnica ou método.

Aspectos relevantes sobre a amostra analisada

Equações matemáticas.

2. OBJETIVO(S) DA EXPERIÊNCIA

3. PARTE EXPERIMENTAL

Materiais, aparelhos, reagentes e soluções utilizados (especificações dos reagentes, grau

de pureza, concentração das soluções, etc).

Procedimento ou esquema simplificado da montagem experimental.

Discussão de alguns detalhes técnicos ou características da instrumentação usada.

Observações sobre o procedimento de trabalho, dificuldades, modificações e

comportamento não esperado.

4. RESULTADOS

Reações químicas

Tabelas com os dados obtidos e os resultados calculados. Identificação das tabelas com

número e título, legendas e citação das tabelas no texto com argumentações.

Figuras. Identificação das figuras (gráficos ou registros) com número, título, legendas,

etc. Citação das figuras no texto com argumentações.

Resultados finais.

5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Principais fontes de erros, apreciação do seu efeito sobre os resultados e possibilidades

de diminuí-los.

Comparação dos resultados com valores publicados na literatura ou obtidos pelos outros

grupos que realizaram a experiência, tentando justificar diferenças encontradas.

Discussão das vantagens, potencialidades e limitações da técnica empregada quando

comparada com outras, dificuldades encontradas e comportamento não esperado.

Aperfeiçoamentos importantes da técnica já existentes (mas não disponíveis no

laboratório) ou sugeridos pelos relatórios.

Eventuais conclusões obtidas.

6. BIBLIOGRAFIA

Relação das referências bibliográficas efetivamente consultadas na elaboração do

relatório, identificando o número das páginas consultadas. Por exemplo, na elaboração

destas recomendações:



6

Prática 1. Análise Termica

Caracterização térmica do Oxalato de Cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O)

por TG / DTA e do vidro NaPO3 – Sb2O3 por DSC.

Obtenção da curva TG/DTA do Oxalato de Cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O).

1. Introdução

A análise térmica é um grupo de técnicas pelas quais se determinam as

propriedades físicas das substâncias em função da temperatura, quando a substancia é

submetida à condição de temperatura controlada.

O método termogravimétrico (TG) é a técnica na qual a mudança da massa de

uma substância é medida em função da temperatura, enquanto esta é submetida a uma

programação controlada.

A Análise Térmica Diferencial (DTA) é uma técnica na qual a diferença de

temperatura entre uma substância e um material de referência é medida em função da

temperatura, enquanto a substância e o material de referência são submetidos a uma

programação controlada de temperatura.

2. Objetivo:

Verificar a estabilidade térmica do CaC2O4.H2O por meio da análise térmica

TG/DTA.

3. Parte Experimental

3.1 Materiais

2 cadinhos de platina (referência e amostra);

1 espátula;

1 molde de papel;

1 pisseta de etanol;

Papel toalha;

1 pinça.

3.2. Reagentes

Oxalato de cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O).



7

4. Procedimentos

Procedimento: Obtenção da curva TG/DTA do CaC2O4.H2O utilizando uma taxa de

aquecimento de 10°C/min.

1°) Ligar o equipamento (estabilizadores, controlador de vazão dos gases, Forno e

computador).

2°) Abrir a chave do sistema de gás (Ar sintético). Selecionar o botão 2 no controlador

de vazão de gases.

3°) Na área de trabalho abrir o programa TA - 60WS Collection Monitor.

4°) Abrir o forno: Pressione o botão OPEN;

5°) Coloque o molde de papel “COM CUIDADO” na área indicada pelo monitor da

prática.

6°) Com o auxílio de uma pinça, coloque o cadinho de referência no termopar de

referência (termopar esquerdo). Em seguida, repita o mesmo procedimento colocando o

cadinho da amostra no termopar da direita (termopar da amostra). (monitor)

ATENÇÃO: CUIDADO para não derrubar os cadinhos no interior do

aparelho!!!

7°) Retire o molde de papel e em seguida feche o forno pressionando o botão

OPEN/CLOSE.

8°) TARAR A BALANÇA: Após o fechamento do forno é preciso tarar a balança. Para

isso, pressione o botão MODE e veja a opção que mostra a massa em (mg).

9°) Após a balança ser tarada abra novamente o forno e retire o cadinho da amostra do

termopar da direita. (monitor)

10°) Atenção Cuidado!!! Coloque no cadinho o oxalato de cálcio monoidratado,

entre 2 e 6 mg. Coloque o cadinho da amostra novamente no termopar, retire o molde de

papel com cuidado e em seguida feche o forno imediatamente. Você deverá ficar atento

ao valor da massa de oxalato de cálcio adicionada no cadinho.



8

11°) Ajustes dos parâmetros de análise e START.

Opção Measurement:

Dados da amostra:

Nome: Oxalato de cálcio – AULA PRÁTICA 1;

Massa da amostra: X,XX mg.

Ajustes dos parâmetros:

a) Taxa de aquecimento: 10°C/min;

b) Faixa de temperatura de trabalho da análise: temperatura ambiente – 800°C;

c) Tipo de cadinho: Platina (Pt);

d) Atmosfera: (Ar sintético);

e) Nome do Operador: Instrumental;

f) Salvar arquivo (nome da pasta): Aula Prática Instrumental;

g) STAR.

Observação: A retirada do cadinho após o final da medida só acontece quando a

temperatura do forno for inferior a 40°C, pois nesta condição o gás de arraste é

fechado automaticamente pelo aparelho e o botão OPEN é “destravado”.

Exercícios:

1) Com base na curva TG/DTA do CaC2O4.H2O, calcule as porcentagens de perda de

massa em cada etapa de decomposição. Prove, por meio de cálculos, que o oxalato

de cálcio perde 1 molécula de água até aproximadamente 180°C.

Dados: MM CaC2O4.H2O = 146 g/mol e MM CaC2O4 = 128 g/mol

2) Com base na curva TG/DTA do oxalato de cálcio monoidratado (CaC2O4.H2O), obtida

em atmosfera de ar sintético responda:

a) Considerando a curva TG, escreva as reações correspondentes a cada etapa da

decomposição.

b) Explique o surgimento dos picos endotérmicos e exotérmicos na curva DTA das

etapas de decomposição.



9

c) Comente a influência dos seguintes fatores sobre o inicio da 3ª etapa de decomposição:

c.1) aumento da razão de aquecimento;

c.2) aumento da vazão de gás de purga;

c.3) utilização de um cadinho com tampa (com um pequeno furo);

c.4) utilização de CO2 como gás de purga.

3) As curvas TG, DTG e DTA de uma amostra de Mg(CHO2)2.2H2O são apresentadas

abaixo, assim como um diagrama esquemático da termodecomposição do referido

composto. Com relação às curvas TG indique qual corresponde ao sal anidro e qual ao

sal hidratado.

4) Para a utilização do equipamento TG/DTA o operador deverá ter certos cuidados

antes, durante e após a análise termogravimétrica. Sendo assim, destaque alguns cuidados

a serem tomados como forma preventiva que irão contribuir para melhor preservação do

equipamento de análise térmica.



10

Obtenção da curva DSC do vidro NaPO3 – Sb2O3

1. Introdução

Calorimetria exploratória diferencial (DSC) é uma técnica na qual mede-se a

diferença de energia fornecida à substância e a um material referência, em função da

temperatura enquanto a substância e o material referência são submetidos a uma

programação controlada de temperatura.

Através dessas técnicas, podem-se acompanhar os efeitos de calor associados com

alterações físicas ou químicas da amostra, tais como transições de fase (fusão ebulição,

sublimação, congelação, inversões de estruturas cristalinas) ou reações de desidratação,

de dissociação, de decomposição, de óxido-redução, etc. capazes de causar variações de

calor. Em geral transições de fase, desidratações, reduções e certas reações de

decomposição produzem efeitos endotérmicos, enquanto que cristalizações, oxidações,

algumas reações de decomposição produzem efeitos exotérmicos.

2. Objetivos

Obter a curva DSC do vidro NaPO3 – Sb2O3 e identificar os principais eventos

térmicos envolvidos no processo de aquecimento do material.

3. Materiais e Reagentes

Vidro de composição 80NaPO3 – 20Sb2O3;

1 pinça metálica;

1 placa metálica;

1 almofariz + pistilo;

1 espátula;

Balança analítica;

1 cadinho de alumínio com tampa;

Prensa (selar cadinho com tampa).



11

4. Procedimentos

(obs: Os cadinhos devem ser manuseados durante a prática por pinças metálicas).

1°) Triture o vidro no almofariz com pistilo até obter um pó de granulação fina.

2°) No cadinho de alumínio faça a pesagem de aproximadamente 5 mg de vidro e

coloque a tampa no mesmo em seguida.

3°) Na prensa, aplique uma força suficiente para selar o cadinho;

4°) No calorímetro, retire a tampa do compartimento e coloque o cadinho selado no

forno DSC para a realização da medida.

Programação de medida: Programa TA - 60WS Collection Monitor (Idem curva

TG/DTA).

Condições de análise:

Atmosfera: N2;

Faixa de temperatura: 25 – 500°C;

Taxa de aquecimento: 10°C / minuto.

Questões:

1) Identifique os eventos térmicos presentes na curva DSC do vidro NaPO3 – Sb2O3.

(especifique a faixa de temperatura de cada evento)

2) O que é transição vítrea (Tg)?

3) Qual é diferença entre às técnicas de Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria

Exploratória Diferencial (DSC)?

Referências bibiográficas:

SKOOG, D. A.; HOLLER, F. JAMES; WEST; CROUCH; Princípios de ANÁLISE

INSTRUMENTAL; 5° edição; Editora Bookman, 2002.



12

Prática 2. Fotometria de Chama

Determinação simultânea de sódio e potássio em diferentes marcas de

bebidas isotônicas por fotometria de chama

1. OBJETIVOS:

Familiarização com a técnica de emissão atômica em chama e aplicação à determinação

de metais alcalinos em amostras reais.

2. PROCEDIMENTO

2.1. Preparo das soluções padrão e amostra

2.1.1. Preparo de soluções padrão de Na+, K

+ e Li

+ para curva analítica

- Preparar por diluição soluções para cada espécie (Na+, K

+ e Li

+) com água deionizada e

utilizando balões de 50 mL a partir das soluções estoques de 100 mg L-1

.

OBS:

2) As concentrações finais de Na+ deverão ser: 1,0 ,10, 20, 30 e 40 mg L

-1;

3) As concentrações finais de K+ deverão ser: 1,0, 5,0, 10, 15 e 20 mg L

-1;

4) As concentrações finais de Li+ (usado como padrão interno) deverá ser: 20 mg L

-1.

Tabela 1: Medidas obtidas dos padrões no FOTÔMETRO

Ensaio Na K Li

Vol (mL) Sinal Vol (mL) Sinal Vol (mL) Sinal

1

2

3

4

5

Tabela 2: Teor de Na e K descrito no rótulo dos isotônicos:

Marca Na (mg/ 200 mL) K (mg/ 200 mL)

POWERRADE 90 20

GATORADE 90 24

MARATHON 92 18



13

2.1.2. Preparo da amostra

Pipetar uma alíquota da amostra (a ser calculada pelo grupo) em um balão volumétrico

de 50 mL de forma que o teor esperado fique dentro da faixa de calibração. Adicionar,

no mesmo balão, uma quantidade da solução estoque de Li de forma que a concentração

final seja de 20 mg L-1

e completar o volume com água deionizada até a marca de

aferição. Realizar a preparação em duplicata (n=2).

2.2. Realização das análises

2.2.1. Preparo do equipamento (fotômetro)

a) Tirar o plástico do equipamento;

b) Ligar o fotômetro na tomada (verificar voltagem correta);

c) Ligar o compressor na tomada;

d) Ligar o fornecimento de gás (verificar se o botijão está cheio);

e) Ligar o estabilizador do equipamento;

e) Ligar o equipamento no botão LIGA;

f) Escolher SETAGEM (clicar ENTRA; senha: SELEÇÃO-ENTRA-ESCAPE);

g) Selecionar unidade (mg/L); resolução (0.1) e auto calibração;

h) Selecionar LEITURA (clicar ENTRA);

i) Abrir a válvula de gás no equipamento e acionar a ignição;

j) Mergulhar o capilar de aspiração em água destilada;

j) Regular o fluxo de gás até que os 10 cones azuis da chama se tornem nítidos e aguardar

estabilização do equipamento.

ANTES DE INICIAR AS LEITURAS, CALIBRAR O EQUIPAMENTO COM OS

PONTOS MAIS ALTOS DA CURVA!!!



14

2.2.2. Leitura das soluções padrão (obtenção da curva analítica) e amostras

Obter as leituras dos padrões (todas as soluções) e amostras, lembrando que a cada leitura

deve-se passar água pelo capilar até o sinal do equipamento “zerar”.

Tabela 3: Medidas obtidas para amostras no FOTÔMETRO

Marca Na K Li

Powerade 1

Powerade 2

Gatorade 1

Gatorade 2

I9 1

I9 2

3. QUESTÕES A SEREM ENTREGUES

1. Construa o gráfico da curva de calibração para os valores obtidos no fotômetro e

calcule o valor do Fator de Resposta.

2. Determine o valor de Na e K nas amostras indicadas, compare com o valor rotulado

descrito na tabela 2 e calcule o valor do erro relativo.



15

Prática 3. Espectrofotometria UV Vis

Otimização de um método espectrofotométrico

para quantificação de ferro

1. Objetivo

Estudar as propriedades colorimétricas de dois sistemas de complexação para o

íon ferro, a fim de avaliar a possibilidade de sua utilização na determinação

espectrofotométrica deste elemento.

2. Introdução teórica

Os critérios para uma análise espectrofotométrica satisfatória são:

(a) Especificidade da reação colorimétrica: Seletividade da reação.

(b) Proporcionalidade entre a cor e a concentração: É desejável que o sistema siga a

lei de Beer.

(c) Estabilidade da cor: A cor produzida deve ser suficientemente estável para

permitir a obtenção de uma leitura adequada.

(d) Reprodutibilidade: O processo colorimétrico deve ter resultados reprodutíveis em

condições experimentais específicas.

(e) Limpidez da solução: A solução deve ser isenta de precipitado sempre que se faz

comparação com um padrão límpido.

(f) Alta sensibilidade: É desejável quando se trata da determinação de quantidades

diminutas, que a reação colorimétrica seja altamente sensível.

O Ferro(III) reage com o tiocianato para dar uma série de compostos intensamente

coloridos, já o Fe(II) não reage. Dependendo da concentração do tiocianato pode ser

obtida uma série de complexos, estes são vermelhos e podem ser formulados como

[Fe(SCN)n]3-n

(n= 1,2,....,6). Em baixas concentrações do íon tiocianato, a espécie

colorida predominante é [Fe(SCN)]2+

, já em uma concentração de tiocianato de 0,10 mol

L-1

a espécie predominante é [Fe(SCN)2]1+

e em concentrações muito elevadas é a

[Fe(SCN)6]3-

. Na determinação colorimétrica deve-se usar um grande excesso de

tiocianato, porque este aumenta a intensidade e também a estabilidade da cor.

O Ferro(II) reage com a ortofentrolina para formar um complexo de cor

vermelho-alaranjado [Fe(o-phen)3]2+

, cujo comprimento de onda de máxima absorção é

510 nm. A intensidade da cor é independente da acidez no intervalo de pH de 3 a 12 e é

estável por longos períodos. Assim o Fe(III) pode ser reduzido com cloreto de



16

hidroxilamônio (hidroxilamina) para Fe(II), e este determinado com a adição de

ortofenantrolina.

Ácidos fortes devem estar presentes para reprimir a hidrólise do ferro, entretanto

o ácido sulfúrico não é recomendado, porque os íons sulfato têm certa tendência a formar

complexos com os íons Fe(III).

Nesses dois métodos usados para a determinação de ferro serão estudados os

comportamentos dos complexos [Fe(SCN)6]3-

e [Fe(o-phen)3]2+

com relação ao tempo,

pH e excesso de ligante, a fim de identificar o melhor método para quantificação do

ferro.

3. Parte Experimental

3.1 Vidrarias:

12 balões de 10,00 mL

1 micropipeta de volume variável de 20 a 200 µL

1 micropipeta de volume variável de 1000 a 5000 µL

2 buretas de 10,00 mL

8 béqueres de 25 mL

1 par de cubetas de vidro

3 conta-gotas

Pisseta com água destilada

3.2 Reagentes:

HCl concentrado

Solução estoque de Fe(III) ____________ mmol L-1

NH4SCN 0,30 mol L-1

NaOH 4 mol L-1

1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v)

NH2OH.HCl 10 % (m/v)

Acetato de sódio 2 mol L-1

3.3 Equipamento:

Espectrofotômetro

Balança analítica



17

4. Procedimento Analítico

4.1 Preparo do aparelho

a) Ligar o espectrofotômetro na tomada (VERIFICAR A VOLTAGEM CORRETA);

b) Esperar 15 minutos para estabilizar a lâmpada;

c) Escolher o modo absorvância;

d) Colocar a cubeta contendo água destilada no compartimento de leitura e clicar

AUTOZERO;

e) Colocar a cubeta contendo o complexo no equipamento e realizar a leitura de

absorvância.

4.2 Sistema Fe(III)-tiocianato

4.2.1 Espectro de absorção

a) Pipetar 600 µL da solução estoque de Fe(III) para um balão de 10,00 mL;

b) Acrescentar 400 µL da solução de NH4SCN 0,30 mol L-1

;

c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;

d) Ler os valores de aborvância do complexo Fe(III)-tiocianato variando o comprimento

de onda de 400 a 560 nm.

Comprimento de onda / nm Absorvância

410

420

440

460

500

510

520

540

560

580

600

Comprimento de onda de máxima absorvância:____________________



18

4.2.2 Efeito do tempo

a) Usar a solução prepara no item anterior para estudar o efeito do tempo na estabilidade

do complexo Fe(III)-tiocianato;

b) Ler a absorvância em intervalos regulares de 30 minutos por um período de 2 horas.

Tempo / seg Absorvância

0

30

60

90

120

O complexo foi estável no intervalo estudado? _____________________

4.2.3 Efeito do volume de complexante (tiocianato)

a) Preparar 6 balões volumétricos de 10,00 mL usando 600 µL da solução estoque de

Fe(III);

b) Acrescentar diferentes volumes (de acordo com a tabela abaixo) de NH4SCN 0,30 mol

L-1

com o auxílio de uma micropipeta;


d) Ler os valores de absorvância do complexo Fe(III)-tiocianato para cada balão

volumétrico.

Volume de NH4SCN / µL Absorvância

100

200

400

800

1600

3200

O volume de agente complexante alterou o valor de absorvância?__________________

Por quê?_______________________________________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________



19

4.2.4 Efeito do pH do meio complexante


Fe(III);

b) Acrescentar 400 µL da solução saturada de NH4SCN;

c) Acrescentar nos balões; 800 µL de HClconc, 100 µL de HClconc e 0, 1 e 3 gotas de

NaOH 4 mol L-1

, respectivamente;

d) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;

e) Medir o pH de cada um dos balões;

d) Ler os valores de aborvância do complexo Fe(III)-tiocianato variando o pH do meio.

Balão pH Absorvância

1

2

3

4

5

O pH do meio alterou os valores de absorvância?_______________________________

Este complexo apresenta uma boa estabilidade quanto à acidez do meio?____________

4.3 Sistema Fe(III)-1,10-fenantrolina

4.3.1 Espectro de absorção

a) Pipetar 400 µL da solução estoque de Fe(III) para um balão de 10,00 mL;

b) Acrescentar 100 µL de hidroxilamina (NH2OH.HCl) 10 % (m/v) e agitar para reduzir

o Fe(III) para Fe(II);

c) Acrescentar 200 µL de acetato de sódio 2 mol L-1

e 200 µL de 1,10-fenantrolina 0,30

% (m/v);

d) Completar o volume do balão com água destilada e homogeneizar;

e) Ler os valores de aborvância do complexo [Fe(o-phen)3]2+

variando o comprimento de

onda de 400 a 560 nm.



20

Comprimento de onda / nm Absorvância

410

420

440

460

500

510

520

540

560

580

600

Comprimento de onde de máxima absorvância:____________________

4.3.2 Efeito do tempo

a) Usar a solução prepara no item anterior para estudar o efeito do tempo na estabilidade

do complexo [Fe(o-phen)3]2+

;

b) Ler a absorvância em intervalos regulares de 30 minutos por um período de 2 horas.

Tempo / seg Absorvância

0

30

60

90

120

O complexo foi estável no intervalo estudado? _____________________



21

4.3.3 Efeito do volume de complexante (1,10-fenantrolina)


Fe(III);



c) Acrescentar 200 µL de acetato de sódio 2 mol L-1

e diferentes volumes (de acordo com

a tabela abaixo) de 1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v) com o auxílio de uma micropipeta;

d) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;

e) Ler os valores de absorvância do complexo [Fe(o-phen)3]2+

para cada balão

volumétrico.

Volume de C12H8N2 / µL Absorvância

80

120

200

400

800

2000

O volume de agente complexante alterou o valor de absorvância?__________________

Por quê?_______________________________________________________________

______________________________________________________________________

4.3.4 Efeito do pH do meio complexante


Fe(III);



c) Acrescentar 200 µL de 1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v) com o auxílio de uma

micropipeta;

d) Acrescentar nos balões; 400 µL de HClconc, 50 µL de HClconc, 200 µL de acetato de

sódio 2 mol L-1

e 3 gotas de NaOH 4 mol L-1

, respectivamente.

e) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;

e) Medir o pH de cada um dos balões;



22

d) Ler os valores de absorvância do complexo [Fe(o-phen)3]2+

variando o pH do meio.

Balão pH Absorvância

1

2

3

4

O pH do meio alterou os valores de absorvância?_______________________________

Este complexo apresenta uma boa estabilidade quanto a acidez do meio?____________

Qual dos dois sistemas mostrou-se melhor para a determinação do ferro?____________

______________________________________________________________________

5. Quantificação do teor de ferro(III) em uma amostra desconhecida

5.1 Curva Analítica

a) Preparar 5 balões volumétricos de 10,00 mL usando diferentes volumes da solução

estoque de Fe(III);

b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro com

o ligante que apresentou melhores resultados nos estudos anteriores;


d) Ler os valores de absorvância do complexo para cada balão volumétrico.

5.2 Amostra desconhecida

a) Preparar 1 balão volumétrico de 10,00 mL usando 350 µL da solução amostra;

b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro como

realizado para preparar a curva analítica;


d) Ler os valores de absorvância do complexo.



23

Padrão Volume da solução

estoque de Fe(III) / µL

[Fe(III)] / µmol L-1

Absorvância

1 100

2 200

3 300

4 400

5 500

Amostra 1 --- ---

Amostra 2 --- ---

Amostra 3 --- ---

5.3 Questionário

1) Discutir clara, porém brevemente, os métodos tiocianato e 1,10-fenantrolina como

reagentes colorimétricos para o ferro, incluindo nesta discussão os seguintes pontos: a)

tempo de estabilidade do complexo formado, b) quantidade de reagente colorimétrico e

c) efeito do pH do meio na formação do complexo.

2) Interpretar qualitativamente a curva de absorvância versus volume de 1,10-

fenantrolina obtida experimentalmente.

3) Se o complexo [Fe(o-phen)3]2+

estiver dissociado apreciavelmente, o que você

esperaria obter na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina.

4) Sabe-se que o Fe(II) e a 1,10-fenantrolina formam um complexo 1:3 estável ([Fe(o-

phen)3]2+

). A partir deste fato e dos dados obtidos na curva de absorvância versus volume

de 1,10-fenantrolina calcule a concentração molar da 1,10-fenantrolina na solução

original usada no laboratório.

5) Defina o sistema que você adotaria para realizar uma determinação quantitativa do

ferro. Explique o porquê da sua escolha.



24

Prática 4. Espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS)

Determinação de Cobre em Aguardente

1. Objetivo

1.1. Determinação de cobre em aguardente pelos métodos de calibração externa, matrix-

matching e de adição de padrão utilizando a técnica de espectrofotometria por absorção

atômica.

1.2. Avaliação do efeito do solvente.

1.3. Familiarização com a técnica espectrometria de absorção atômica com chama

(FAAS).

2. Instrumental

Espectrômetro de absorção atômica com chama F AAS, modelo Thermo Scientific

SOLAAR M5

3. Procedimento

3.1. Conhecendo a concentração da solução padrão de cobre disponível no laboratório,

calcule os volumes necessários para preparar as soluções das Tabelas 1, 2 e 3 em balões

volumétricos de 50 mL.

3.2. Para a curva de calibração usando matrix-matching, proceda a diluição das amostras

de aguardente usando uma solução de etanol a 40% v/v.

3.3. Diluir 20 mL das amostras de aguardente para balões de 50 mL. Completar os

volumes com água deionizada até a marca de aferição do balão.

3.4. Antes de proceder às leituras deixar a chama ligada por 10 min.

3.5. Meça a absorbância das soluções, em 324,7 nm, utilizando a chama ar-acetileno,

anotando os dados obtidos nas tabelas.



25

Obs.: Aspirar água entre cada nova solução a ser analisada.

Obs.: Caso os valores de concentração cobre nas amostras estejam fora da curva de

calibração fazer outra diluição das amostras.

3.6. Ao fim do experimento, deixe passar água destilada pelo queimador por alguns

minutos, desligue o aparelho, certificando-se de que a chama está apagada e os registros

de gás, fechado.

4.Parte experimental

Tabela 1. Curva analítica em meio aquoso.

Balão (50 mL) Cobre (mg L-1

) Volume de Cobre (mL) Absorvância

1 – Branco 0,0 0,0

2 1,0

3 3,0

4 5,0

5 10,0

Amostra 1 0,0 0,0

Amostra 2 0,0 0,0

Amostra 3 0,0 0,0

Tabela 2. Curva analítica em etanol.

Balão

(50 mL)

Cobre

(mg L-1

)

Volume de Cobre

(mL)

Volume de

etanol 40% (mL)

Absorvância

6 – Branco 0,0 0,0 20,0

7 1,0 20,0

8 3,0 20,0

9 5,0 20,0

10 10,0 20,0

Amostra 1 0,0 0,0

Amostra 2 0,0 0,0

Amostra 3 0,0 0,0



26

Tabela 3. Curva analítica por adição de padrão

Balão

(50 mL)

Cobre

(mg L-1

)

Volume de Cobre

(mL)

Volume de

amostra (mL)

Absorvância

Amostra 1 0,0 0,0 20,0

Amostra 2 0,0 0,0 20,0

Amostra 3 0,0 0,0 20,0

11 1,0 20,0

12 3,0 20,0

13 5,0 20,0

14 10,0 20,0

5. Cálculos e Resultados

5.1. Construa as curvas de calibração (externa, simulação de matriz e adição de padrão)

de absorbância em função da concentração de cobre.

5.2. Determine a concentração (mg L-1

), desvio padrão, desvio padrão relativo e o

intervalo de confiança (95%) para cobre na amostra de cachaça (n = 3).

5.3. Compare os resultados entre si usando teste t adequado (use como referência o

método das adições de padrão).

5.4. Avaliar a qualidade da amostra de aguardente investigada a partir dos resultados

obtidos.



27

Prática 6. HPLC

Determinação de ácido acetilsalicílico, paracetamol e cafeína em

medicamentos por HPLC

1. Instrumentação

Equipamento: HPLC Agilent 1100 serie equipado com injetor manual, alça de

amostragem de 20µL, sistema desgaseificador, bomba quaternária, detector UV-VIS de

múltiplos comprimentos de onda, software Agilent Chemistation LC Systems.

Coluna: C8 Zorbax eclipse XDB (150 mm x 4,6 mm de diâmetro interno, 5m de

diâmetro de partícula)

pH metro

Balança analítica

Ultra-som

2. Materiais e reagentes

Metanol grau HPLC

Ácido fosfórico grau HPLC

Ácido acetilsalicílico p.a.

Cafeína p.a

Paracetamol p.a.

Amostra: analgésico

Filtros para seringa membrana de PTFE 0,45 μm

Seringas descartáveis

Micropipetas e ponteiras

Vidraria

Microtubos 2 mL

Grau e pistilo



28

3. Procedimento

3.1. Preparo da solução H3PO4 pH 2,5:

Coloque cerca de 800 mL de água deionizada em um béquer com capacidade de 1 L e

introduza o eletrodo de vidro do pHmetro na água. Sobre agitação constante, adicione na

água pequenos incrementos de H3PO4 concentrado (grau HPLC), até atingir o pH 2,5.

3.2. Solução para diluição dos padrões e amostras - solução H3PO4 pH 2,5/metanol

(60:40 v/v):

Misture 60 mL da solução de H3PO4 pH 2,5 com 40 mL de metanol. Utilize esta solução

para preparar as soluções padrões e amostras. Transfira uma alíquota desta solução para

um microtubo previamente rotulado com CAL 1.

3.3. Preparo das soluções padrões:

3.3.1 Solução padrão estoque

Pese em béqueres distintos (10,0 mL) cerca de 50,0 mg de AAS, 50,0 mg de paracetamol

e 25,0 mg de cafeína. Adicione cerca de 5 mL da solução anteriormente preparada (item

3.2) e leve as soluções ao ultra-som por 10 min. Transfira cada uma das soluções para um

balão de 10,0 mL e complete o volume do balão com a solução do item 3.2.

3.3.2 Solução padrão individual

Transfira 50 L de cada uma das soluções padrão estoque (5 e 2,5 mg mL-1

) para um

microtubo e acrescente 1400 L da solução (item 3.2). Filtre cada uma das soluções

preparadas em filtro de seringa com membrana de PTFE 0,45 m.

3.3.3 Soluções padrão mistura estoque e curva analítica

Transfira as alíquotas das soluções padrões de ácido acetilsalicílico, paracetamol e

cafeína para o mesmo balão volumétrico (5,00 mL) e complete o volume do balão com a

solução do item 3.2. Esta solução é denominada “solução padrão mistura”. Filtre esta

solução em filtro de seringa com membrana de PTFE 0,45 m de porosidade e prepare a

curva analítica, conforme o esquema apresentado na figura 1. Transfira alíquotas das

soluções das curvas analíticas para microtubos previamente rotulados: CAL 1, CAL 2,

CAL 3, CAL 4 e CAL 5. Injete as soluções da curva analítica no HPLC. Calcule as

concentrações (mg/L) de ácido acetilsalicílico, paracetamol e cafeína na solução padrão

mistura e nas soluções padrões das curvas analíticas preparadas.



29

Figura 1: Esquema de preparo das soluções padrões e curva analítica.

3.4. Preparo da amostra:

Pese os comprimidos do medicamento e triture em grau . Em béqueres (25 mL) distintos,

pese 3 porções com cerca de 120 mg da amostra composta pelos comprimidos triturados.

Adicione cerca de 20 mL da mistura solução H3PO4 pH 2,5/metanol (60:40 v/v) (solução

do item 3.2) em cada um dos béqueres e leve a solução ao utra-som por 10 min. Após

este tempo, transfira a solução para um balão de 25 mL e complete o volume com a

solução para diluição (item 3.2). Filtre a solução em filtro de seringa com membrana de

PTFE 0,45 m de porosidade e transfira 130 L do filtrado para um balão de 5 mL.

Complete o volume do balão com a solução para diluição (item 3.2) e transfira alíquotas

das amostras para microtubos previamente identificados. Injete as amostras no HPLC

(Figura 2).

Curva analítica

Filto de membrana

PTFE 0,45 m

40 L

BV 1 mL

CAL 2 AAS mg/L

PAR mg/L

CAF mg/L

80 L

BV 1 mL

120 L

BV 1 mL

160 L

BV 1 mL

Solução padrão mistura estoque

AAS ( mg/L), paracetamol ( mg/L) e cafeína ( mg/L)

Sol. padrão AAS mg/mL

Alíquota

500 L

Sol. padrão paracetamol mg/mL

Alíquota

500 L

Sol. padrão cafeína mg/mL

Alíquota

200 L

Balão 5,00 mL

Líquido filtrado

CAL 3 AAS mg/L

PAR mg/L

CAF mg/L

CAL 4 AAS mg/L

PAR mg/L

CAF mg/L

CAL 5 AAS mg/L

PAR mg/L

CAF mg/L

CAL 1 AAS 0 mg/L

PAR 0 mg/L

CAF 0 mg/L



30

Figura 2: Esquema de preparo das amostras.

3.5. Parâmetros do HPLC

Transfira a solução H3PO4 pH 2,5 para frasco âmbar no canal A e metanol para o frasco

no canal B e água deionizada no frasco do canal D.

Purgue 30 mL de solvente em cada um dos canais (A, B e C).

Condicione a coluna com a composição inicial da fase móvel (MeOH/Sol. H3PO4 pH 2,5

(40:60 v/v).

Crie um método para análise no HPLC com os seguintes parâmetros (Tabela 01):

Tabela 01: Parâmetros analíticos para determinação AAS, cafeína e paracetamol por

HPLC-UV.

Gradiente: Tempo

(min)

Canal A

% H3PO4 pH 2,5

Canal B

% MeOH

Fluxo

(mL/min)

P max

(Bar)

Tempo de análise (min):

Tempo de espera (min):

Detector (nm): A _____ B _____ C _____ D _____ E _____

HPLC

Balão volumétrico (5 mL)

resíduo

Balão volumétrico (25 mL)

Filtro de membrana

PTFE 0,45 m filtrado Alíquota 130 L

Massa da amostra

Ultra-som (10 min)

H3PO4 pH 2,5/MeOH (60:40)

H3PO4 pH 2,5/MeOH (60:40)

eOH/água pH 2,5 H3PO4 (40:60)



31

1) Injete a solução padrão de AAS, a solução padrão de paracetamol e a solução padrão

de cafeína para identificar o tempo de retenção de cada analito e a ordem de eluição.

2) Injete as soluções padrões da curva analítica: CAL 1, CAL 2, CAL 3, CAL 4 e CAL 5.

3) Injete as amostras preparada em triplicata.

OBS: TODAS AS SOLUÇÕES INJETADAS NO HPLC DEVEM SER

PREVIAMENTE FILTRADAS EM MEMBRANA DE 0,45 M.

4) Desligue a lâmpada.

5) Limpe o sistema passando água por 15 min com fluxo de 1 mL/min pela coluna.

6) Eluir pela coluna acetonitila ou metanol por 5 min com fluxo de 1 mL/min.

7) Limpe a válvula de injeção, na posição inject, com água (1-2 mL) e metanol(1-2 mL).

9) Desligue o equipamento

3.6. Orientação para tratamento dos dados obtido na prática

3.6.1 Trabalhando com o software do HPLC

Construa a curva analítica no software do HPLC e imprima os relatórios da curva

analítica e das análises das amostras utilizando o software.

Determine as massas em mg e os valores de % m/m dos analitos presentes no

comprimido do medicamento analisado, utilizando os dados do software, acompanhados

dos respectivos valores de incertezas.

Compare os resultados obtidos com os valores referenciados pelo fabricante do

medicamento. Apresentem no relatório da prática (tabela) os dados obtidos no software

do HPLC (curva analítica, concentrações dos compostos nas mostras injetadas, mg e %

m/m dos compostos no medicamento, precisão e exatidão da análise).

3.6.1 Trabalhando com planilhas do Excel

Com os valores de áreas obtidos para obtidos para as injeções das soluções da curva

analítica, elabore uma planilha no Excel para construção da curva analítica. Obtenha a

equação da reta e as incertezas da inclinação, intercepto e regressão.



32

Determine as massas em mg e os valores de % m/m dos analitos presentes no

comprimido do medicamento analisado, utilizando os dados obtidos na planilha,

acompanhados dos respectivos valores de incertezas.

Compare os resultados obtidos com os valores referenciados pelo fabricante do

medicamento. Apresentem no relatório da prática (tabela) os dados obtidos na planilha

do Excel (curva analítica, concentrações dos compostos nas mostras injetadas, mg e %

m/m dos compostos no medicamento, precisão e exatidão da análise).

Tabela 02: Valores de áreas e tempos de retenções obtidos para injeção no HPLC-UV das

soluções padrões da curva analítica.

T. de Retenção (min) Analito Concentração (mg/L) Área(mUA∙s)

Cal 1

Cal 2

Cal 3

Cal 4

Cal 5

Cal 1

Cal 2

Cal 3

Cal 4

Cal 5

Cal 1

Cal 2

Cal 3

Cal 4

Cal 5

MATERIAL DISPONÍVEL:

http:www.ufjf.br/nupis/disciplinas

Documents

Apostila de Experimentos - ufjf.br¡ticas-QUI102-2014.11.pdf · Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química 3 DISTRIBUIÇÃO DOS GRUPOS