Aula 2 - Preparo de Amostras Sólidas

Prof. Julio C. J. Silva

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)

Instituto de Ciências ExatasDepto. de Química

Juiz de For a, 2011

QUI 102 - Metodologia Analítica

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

A qualidade do resultado de uma análise química depende de muitos fatores. Entre os mais importantes pode ser destacado:

Controle da amostragem definido

A definição dos critérios de amostragem:• Tipo de amostra a ser coletada e a metodologia analítica a ser

aplicada

• Representatividade da amostra é essencial para o sucesso da análise.

• Homogeneidade ou heterogeneidade.

• Procedimento de coleta e amazenagem.

• Problemas de contaminação devem ser observados com cuidado.

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

Fatores que podem influenciar na composição química da amostra:

Temperatura

Reações com a atmosfera

Adsorção/absorção de água

Perdas das frações mais finas (poeira)

Desgaste mecânico

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

• AMOSTRAS HOMOGÊNEAS

• Gases e líquidos, na maioria das situações

qualquer porção é representativa

• AMOSTRAS HETEROGÊNEAS

• Rochas, Minerais, Minérios, Solos e Sedimentos

• Podem apresentar composição diferente em

porções retiradas ao acaso, os cuidados com

a amostragem e preparação devem ser

redobrados.

• Deve ser considerado que a amostra de

laboratório, com massas entre 0,1 a 10 g,

pode representar toneladas de material,

exigindo cuidadosa definição do procedimento

de amostragem e preparação para análise.

PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS

PARA ANÁLISEROCHAS

Amostras devem ser lavadas e retiradas toda equalquer fonte de eventual contaminação. A lavagemdeve ser feita com água natural e posteriormente comágua destilada seguida de secagem em estufa a 60°C Materiais que podem contaminar amostras de rochas:

• Restos de fitas, colas, tinta, poeira, etc.

As partes alteradas devem ser eliminadas ou não ?

A decisão sobre a fração da amostra que deve serefetivamente pulverizada para análise deve ser doresponsável pela coleta, levando-se em consideraçãoos objetivos e aplicação dos resultados.

Em relação à representatividade é importante destacaros aspectos relacionados com a granulomentria.

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS

PARA ANÁLISE

BRITAGEM

Consiste na primeira etapa da redução do tamanho da

amostra, em geral, reduzindo para grãos de

aproximadamente 1 a 5 mm.

A liga metálica usada na construção do equipamento deve

ser considerada para definir possíveis elementos que

poderão ser incorporados à amostra neste processo.

Britador

PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS

PARA ANÁLISE

MISTURA DE AMOSTRAS

SÓLIDAS

(QUARTEAMENTO)

Em certos casos a amostra

deve passar por um

quarteamento ou por um

amostrador.

Esta é a forma de garantir

redução do tamanho e boa

representatividade, evitando-

se pulverização de grandes

volumes.

PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS PARA ANÁLISE

MISTURA DE AMOSTRAS SÓLIDAS

(QUARTEAMENTO)

Quarteador Jones.

Homogeinizador/divisor divisor

PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS PARA ANÁLISE

PENEIRAÇÃO

UTILIZADA PARA SELECIONAR UMA

GRANULOMETRIA ESPECÍFICA

• AS PENEIRAS PODEM APRESENTAR

GRANULOMETRIA EM

MESH e mm

80 mesh = 0,177 mm = 80 tyler

100 mesh = 0,149 mm = 100 tyler

MAIOR VALOR mesh MENOR VALOR mm

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

PULVERIZAÇÃO

A amostra será colocada na

granulometria desejada.

Manualmente, por meio de um grau

com pistilo, construído em ágata,

porcelana, quartzo, ferro ou outro

material, dependendo do interesse e

da análise que será realizada.

porcelana

ágata

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

PULVERIZAÇÃO

Com sistemas automatizados a

pulverização pode ser conseguida

com maior facilidade e rapidez, tanto

para volumes maiores como

menores, garantindo também maior

homogeneidade para a composição e

para a granulometria.

MOINHOS DE BOLA

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

PULVERIZAÇÃO

MOINHOS DE ANÉIS E

CILINDRO (moinho de

panelas)

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO

DE AMOSTRAS PARA ANÁLISE

ESQUEMA DOS

RECIPIENTES DE

ANÉIS, CILINDROS

BOLAS.

GIIL, R.1997, Modern Analytical Geochemistry:An Introduction to Quantitative

Chemical Analysis Techniques for Earth, Environmental and Materrials

Scientists. Ed. Addison Wesley Longman Limited England, 329 p

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

CONTAMINAÇÕES

Graus e pistilos de ágata contaminam a amostra com quartzo.

Ligas de carbeto de tungstênio (WIDIA) contaminam com W, Ti e Co e em algumas situações com elmentos-traços.

Ligas Fe-Mn contaminam com estes elementos e outros elementos-traços.

As peneiras construídas em latão, bronze e aço podem levar a contaminação de Cu, Zn, Fe.

O aquecimento ocasionado durante pulverizações prolongadas, pode provocar oxidação de ferro-ferroso para ferro-férrico, perda de dióxido de carbono em calcita ou a volatilização de elementos como o As, Cd, Pb, Se e Hg.

AMOSTRAGEM E

PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA

ANÁLISE

CONTAMINAÇÕES

MATERIAL

CONTAMINAÇÃO/

ELEMENTOS

CONC. NA AMOSTRA 1

(SiO2) -ppm

CONC. NA AMOSTRA 2

(SiO2)-ppm

Carbeto de tungstênio Co

Ti

Ta

W

32

124

5

não determinado

8,6

102

5

não determinado

Al2O3 (safira

artificial)

Al

Cr

Fe

B

Ga

Mn

Zr

>2000

225

8,7

2,2

2,5

1,1

?

>2000

228

26

1,7

3,3

2,3

?

Carbeto de Boro B

Cu

Ni

23

2,7

2,4

30

2,1

2,3

Alumínio - Cerâmica Al

Cu

Fe

Ga

Li

Ti

Zn

>2000

2,6

34

21

1

11

2,9

>2000

2,0

55

54

1

31

<2,0

Ágata B

Cu

Si

1,8

1,1

não determinado

2,3

3,9

não determinado

CONTAMINAÇÃO POR PENEIRAS

TIPO DE PENEIRA CONTAMINAÇÃO PELOS ELEMENTOS

(ppm)

Nylon - 200 mesh

nunhuma

Latão - 100 mesh B, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Sn e Zn

1,4-7,2-5,1-20 -2,0 -1,2-3,2-1,7

Aço Inox - 100 mesh B, Co, Fe, Mn, Ni e Zn

1,9-9,1-17-3,2- 3,8 - 1,5

Dados de THOMPSON E BANKSTON (1970) - POTTS (1992)

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

LIMPEZA DO RECIPIENTE DE PULVERIZAÇÃO

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

Umidade em amostras

Amostras sólidas contém água em

equilíbrio com a atmosfera

Umidade relativa e temperatura

ambiente

Secagem antes da análise

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

Água essencial

Parte integrante de um composto em uma quantidade

estequiométrica

Água de constituição a água não está presente como H2O no

sólido, mas é formada quando este se decompõe pela ação do

calor.• 2 NaHCO3

300° C→ Na2CO3 + H2O + CO2

• Ca(OH)2800° C→ CaO + H2O

• 2 Fe(OH)31000° C→ Fe2O3 + 3 H2O

Água de hidratação/cristalização água participa da estrutura dos

cristais, ou seja, é parte integrante do retículo cristalino em

proporção fixa em relação aos íons presentes. É representada na

fórmula química e é computada no cálculo do peso molecular.• BaCl2.2H2O, CuSO4.5H2O, Na2SO4.10H2O, CaSO4.2H2O, CaC2O4.2H2O

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

Água não essencial

Retida fisicamente

Não faz parte da composição química do composto sem

estequiometria

Ocorre em todos os sólidos

Água adsorvida poros, interstícios, capilares, etc.

Água de oclusão água aprisionada

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

Efeitos da temperatura e umidade

Umidade relativa (UR) razão entre a pressão de vapor da água

no ar e pressão de vapor da água saturada no ar

Exemplo: A 25 ºC, a pressão parcial da água no ar saturado é 23,76

torr. Portanto, quando o ar contém água a uma pressão parcial de 6

torr, a umidade relativa é 25,3%.

UR 25 – 90%: BaCl2.2H2O(s)

UR < 25%: BaCl2.H2O(s)

UR < 8 %: BaCl2(s) (100-120 oC)

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

Água adsorvida (pequenas quantidades) Adsorção e liberação

rápida (10 – 15 min)

Água absorvida (grandes quantidades) equilíbrio pode levar dias

AMOSTRAGEM E PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS PARA ANÁLISE

Água de oclusão

• Não está em equilíbrio com a atmosfera

• Aquecimento difusão da água

• Crepitção quebra do material cristalino (explosão)

Determinação de água nas amostras

• Aquecimento até massa constante

• Técnicas termo gravimétricas

AMOSTRAGEM E

PREPARAÇÃO DE

AMOSTRAS

DE ÁGUA PARA

ANÁLISE

Referências

Geraldo Boaventura. Notas de Aula. UnB

Otto Alcides Ohlweiler. Química Analítica Quantitativa. Volume

2. livros Técncos e Científicos S.A.

Edenir R. P. Filhos. Notas de Aula. UFSCar

(http://erpf.sites.uol.com.br)

Harris, D.C. Análise Química Quantitativa, Editora LTC, 5a Ed.,

2001

Skoog, West, Holler, Crouch. Fundamentos de Química

Analítica, Editora Thomson, 8a Ed., 2006

Bicudo, C.E.M., Bicudo, D.C. Amostragem em Limnologia,

Edito Rima, 2004.

Stoeppler, M. Sampling and Sample Preparation, Editora

Springer, 1997