Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 1Qumica Analtica InstrumentalPROF. Dr. GLAUCIA MARIA F. PINTO1 sem 2006 .Qumi ca Anal t i ca I nst r ument alPROF . Dr . GLAUCI A MARI A F. PI NTO....... At r i bui o- Uso No- Comer ci al - Compat i l hament o pel a mesma l i cena 2.5 Br asi lVoc pode:copiar,dist ribuir,exibir e execut ar a obracriar obras derivadasSob as segui nt es condi es:At r i bui o.Voc deve dar crdit o ao aut or original,da formaespecificada pelo aut or ou licenciant e.Uso No- Comer ci al .Voc no pode ut ilizar est a obra com finalidadescomerciais.Compar t i l hament o pel a mesma Li cena.Se voc alt erar,t ransformar,ou criar out ra obra com base nest a,voc soment e poder dist ribuir aobra result ant e sob uma licena idnt ica a est a.Para cada novo uso ou dist ribuio,voc deve deixar claro para out ros os t ermosda licena dest a obra.Qualquer uma dest as condies podem ser renunciadas,desde que Voc obt enhapermisso do aut or.Qual querdi r ei t o de uso l egt i mo ( ou " f ai ruse" )concedi do porl ei , ou qual querout r odi r ei t o pr ot egi do pel a l egi sl ao l ocal , no so em hi pt ese al guma af et ados pel odi spost o aci ma.Est e um sumr i o par a l ei gos da Li cena Jur di ca. ht t p: / / cr eat i vecommons.or g.brProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 1Qumica Analtica InstrumentalPROF. Dr. GLAUCIA MARIA F. PINTO1 sem 2006 Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 2ndice:Introduo -------------------------------------------------------------------------- 3Mtodos Eletroanalticos ------------------------------------------------------ 13Potenciometria -------------------------------------------------------------------- 30Voltametria ------------------------------------------------------------------------- 69 Cromatografia -------------------------------------------------------------------- 127Tcnicas Espectroscpicas ------------------------------------------------- 251 Anlise por Injeo em Fluxo ----------------------------------------------- 309Anlise Trmica ------------------------------------------------------------------ 319Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 3QUMICA ANALTICAQumica AnalticaQualitativa (Qual?)Quantitativa (Quanto?)Qumica Analtica QuantitativaClssicaInstrumentalQumica Analtica InstrumentalEletroanalticaEspectroanalticaSeparaoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 4QUMICA ANALTICA INSTRUMENTALQumicaanalticainstrumental:temumdesenvolvimentorecente (ao redor de 1930) Vantagens:Rapidez,exatido,possibilidadedeautomao, bom desempenho e facilidade de operao. Desvantagens: necessidade de treinamento, custo elevadoQuem o qumico analtico?Umverdadeiroanalistaapresentamuitascaractersticas.Ele conhece os mtodos e os instrumentos; ele entende os princpios da anlise,apontodemodificaromtodopararesolverumproblema particular, se necessrio;freqentementeele umpesquisadorque estudaateoriadosprocessosanalticoseoudesenvolve completamente novos mtodos de anlise. Ele est longe de ser um tcnico que aperta botes e segue um livro de receitas.Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 5QUMICA ANALTICA INSTRUMENTALMtodos instrumentais de anlise: propriedades fsico-qumicas do elemento medida, atravs de uma medida de sinal gerado por um equipamento ou instrumento.Os sinais analticos mais comuns so: ticos e eltricosOsinstrumentostransformamumsinalanalticoque usualmenteno diretamentedetectvelouentendidopeloser humano em um sinal que pode ser medidoQuais os tipos de mtodos?A tabela 1 apresenta os principais sinais analticos medidos e os respectivos mtodos instrumentais que podem ser usadosProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 6QUMICA ANALTICA INSTRUMENTALCondutividade trmica Propriedades trmicasEspectrometria de massa Razo massa-cargaCondutometria Resistncia eltricaPolarografia, amperometria Corrente eltricaCoulometria Carga eltricapotenciometria Potencial eltricoEspectrometria e fotometria: raio-X, UV, visvel, IR; RMNAbsoro de radiaoEspectroscopia de emisso: raio-X, UV, visvel; fluorescncia; fosforescncia; luminescnciaEmisso de radiaoMTODO INSTRUMENTAL SINALTabela 1Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 7QUMICA ANALTICA INSTRUMENTALLa nat ur aleza de la seal da nombr e al mt odo: O mtodo instrumental mede um sinal instrumental (S) que se relaciona com a concentrao do analito (C):S = f(C)analito A medida do sinal se fundamenta em uma propriedade fsico-qumica que se relaciona diretamente com a concentrao do analito A natureza do sinal fornece o nome ao mtodo instrumental:Mtodo eletroanaltico: sinal medido eltrico Mtodo espectroanaltico ou tico: sinal medido do tipo tico (relacionado ao espectro eletromagntico) Mtodos de separao modernos, acoplados a detectores=> cromatografiaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 8QUMICA ANALTICA INSTRUMENTAL+ Propriedades, caractersticas e classificao: As tcnicas instrumentais precisam de calibrao Requerem o uso de padres Idealmente, a relao sinal X conc. deve ser linear A seletividade depende da natureza do sinal e est relacionada com a propriedade do analito que est sendo medida A sensibilidade se relaciona com a inclinao da reta de calibraoO limite de deteco depende do rudo instrumental Existe uma faixa de concentrao na qual a relao pode ser linear entre o sinal analtico e a concentraoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 9QUMICA ANALTICA INSTRUMENTAL+ Curva de calibrao: y= ax+b ou sinal= a. conc. (analito) + ba= coeficiente angular (inclinao)b= coeficiente linear (intercepto)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 10QUMICA ANALTICA INSTRUMENTAL+ Seletividade: capacidade de diferenciar (seleccionar) dois oumais componentes de uma amostraProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 11QUMICA ANALTICA INSTRUMENTAL+ Sensibilidade: quanto mais inclinada a curva de calibrao maissensvel o mtodo (diferena de sinal maior com menores diferenas de concentrao)maior sinalmenor sinalProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 12QUMICA ANALTICA INSTRUMENTAL+ Faixa linear:regio da curva de calibrao na qual o sinal possui uma relao linear com a concentraoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 13PotenciometriaMedidasPotenciomtricasCondutimetriaMedidas CondutimtricasVoltamperometriaColumbimetriaEletrogravimetriaMtodos emsoluoMtodos estticos(I = 0) Mtodos dinmicos(I > 0) Mtodos eminterfaceMtodos ElectroanalticosProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 14MTODOS ELETROANALTICOS+Baseiam-sena relao daeletricidade com amatria,queproporcional a concentrao e a espcie envolvida+ Envolvem reaes de xido-reduo+ Elesbaseiam-seem propriedades eltricas dasoluo de analito,quando elefazpartedeuma clulaeletroqumica,ou emfenmenos de interfaces +Vantagens: + permitem diferenciarelementosem estadosdiferentesde oxidao (crio III e crio IV)+ instrumentao no muito cara(equipamentosespectroscpicos so vrias vezes mais caros)+ permitem obter informaes de atividadeProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 15REAES DE XIDO-REDUO So reaes qumicas que ocorrem com transferncia de eltrons e portanto com alterao no n de oxidao dos elementos Reduo: o elemento ganha eltrons (n de oxidao diminui) => agente oxidante Oxidao: o elemento perde eltrons (n de oxidao aumenta) => agente redutor Exemplo: A equao final balanceada em massa e carga.semi reaesProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 16REAES DE XIDO-REDUOPara O= -2 e para H= +1 (geralmente)Exemplos: Exemplos:2 H2(g)+O2(g) 2 H2O(liq)Mg(s)+2 HCl(aq) MgCl2(aq)+H2(g)2 Al(s)+3 Cu2+(aq) 2 Al3+(aq)+3 Cu(s)Fe2O3(s)+2 Al(s) 2 Fe(s)+Al2O3(s)Cu(s) + 2 Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2 Ag(s)2 Al(s) + 3 Cu2+(aq) 2 Al3+(aq) + 3 Cu(s)2 Al + 3 Br2 Al2Br6NMEROS DE OXI DAON N MEROS DE OXI DA MEROS DE OXI DA O O um nmero relativo que indica a quantidade de eltrons que um determinado elemento perde ou ganha em uma reao. um n um n mero relativo que indica amero relativo que indica a quantidade de el quantidade de el trons que umtrons que um determinado elemento perde ou ganhadeterminado elemento perde ou ganha em uma rea em uma rea o o. .Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 17MTODOS ELETROANALTICOS+ Clula eletroqumica: consiste de dois condutores chamados de eletrodos, imersos em uma soluo eletrlitica, sendo que cada eletrodo e sua soluo so separados fisicamente+ Quando os eletrodos e seus eletrlitos precisam ser separados para que no reajam as clulas eletroqumicasformadas possuem uma ponte salina para permitir o fluxo de eltrons necessrio+ O fluxo de eltrons se estabelece entre o agente oxidante (espcie que sofre reduo) e o agente redutor (espcie que sofre oxidao) + O eletrodo no qual ocorre a reduo chamado de ctodo+ O eletrodo no qual ocorre a oxidao chamado de nodoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 18MTODOS ELETROANALTICOSOxidaonodoReduoctodoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 19POTENCIOMETRIAe-e-K+K+Cl-Cl-e-e-e-e-e-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42--Ag+Ag+NO3NO3NO3e-e-e-e-e-e-OxidaoInterface Eletrodo/soluoInterface Eletrodo/soluoReduoAgNO3CuSO4Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 20MTODOS ELETROANALTICOS+ Quando a clula eletroqumica formada possui uma reaode oxido-reduo espontnea e armazena energia eltrica ela chamada de clula galvnica ou voltaica.+ Exemplo: baterias+ Quando a clula eletroqumica formada possui uma reaode oxido-reduo no espontnea e s funciona com a aplicao de uma energia eltrica externa ela chamada de clula eletroltica.+ Exemplo: eletrodeposioProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 21POTENCIOMETRIA+ Mtodos potenciomtricos de anlise baseiam-se na medida do potencial de clulas eletroqumicas+ So utilizados a mais de um sculo+ Aplicaes mais antigas foram para detectar ponto final de titulaes+ Aplicaes mais recentes: determinao de concentrao de espcies inicas (medidas diretas com eletrodos),pH, gases dissolvidos, determinao de constantes de equilbrio+ Vantagens: equipamentos simples e baratos (eletrodo de referncia, eletrodo indicador e dispositivo para medida de potencial), mtodos seletivos, mtodos rpidos, mtodos no destrutveis e de fcil operao. Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 22POTENCIOMETRIA+ Os potenciais absolutos de cada meia clula no pode ser determinado experimentalmente, somente os potenciaisrelativos podem ser medidos.+ Para que dados de potencial relativo de eletrodos sejamamplamente aplicveis precisa-se de uma meia-clula de referncia, contra a qual as outras possam ser comparadas+ Caractersticas do eletrodo de referncia: fcil construo, reversvel, comportamento reprodutvel => eletrodo padro de hidrognio (EPH)+ EPH um eletrodo gasoso, construido com platinaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 23POTENCIOMETRIA+EPHProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 24POTENCIOMETRIA+EPH: +possui um pedao de platina recoberto com platina finamente dividida (platinizado com negro de platina), que aumenta suarea superficial+ O eletrodo imerso em uma soluo aquosa cida, contendo ons hidrognio com atividade constante e conhecida+ A soluo mantida saturada em hidrognio borbulhando-se o gs, em presso constante+ Semi-reao: 2H+ (aq) + 2e-' H2(g)+ representao: Pt, H2(p=1,00 atm) | ([H+] = x molL-1)||+ por conveno, o potencial do eletrodo do EPH 0,000V, emqualquer temperaturaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 25POTENCIOMETRIA+ O potencial de eletrodo (E): potencial medido em uma clula naqual no lado direito tem-se um eletrodo qualquer e no lado esquerdo tem-se o eletrodo de hidrognio.+ o E medido relativamente com o EPHProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 26POTENCIOMETRIA+ Como o potencial do EPH 0,000V o potencial medido comesta clula igual ao potencial do eletrodo do lado direitoEclula= Edireita EesquerdaExemplo: clula 1: Eclula= 0,340V= ECu 0,000 => ECu= 0,340Vclula 2: Eclula= -0,763V=EZn 0,000 => EZn= -0,763V+ O potencial padro do eletrodo (E) de uma semi-reao o potencial do eletrodo quando reagentes e produtos possuematividade igual 1. ECu= 0,340V, EZn= -0,763VProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 27POTENCIOMETRIAMelhores oxidantesSofrem reduoMelhores redutoresSofrem oxidaoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 28POTENCIOMETRIA Potencial padro de reduo Elemento com maior E0reduz => direo espontnea da pilha Neste caso Cu2+reduz a CuPoder oxidante2Eo(V)Cu2++2e- Cu +0.342 H++2e- H0.00Zn2++2e- Zn -0.76do onPoder redutordo elementoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 29POTENCIOMETRIA Reao redox completa (clculo do potencial da pilha): E E total = E total = E catodocatodo - - E E anodo anodo Et= E (ctodo) - E (nodo) = 0,34 (-0,76)= 1,10 V Sentido correto para descrever a pilha nodo/Soluo do nodo//Soluo do ctodo/Ctodo (IUPAC) Zn/Zn2+ // Cu2+/CuZn(s)--->Zn2+(aq)+2e-Cu2+(aq)+2e- ---> Cu(s)--------------------------------------------Cu2+(aq)+Zn(s) ---> Zn2+(aq)+Cu(s)Zn(s) Zn(s)--- --->Zn >Zn2+ 2+(aq)+2e (aq)+2e- -Cu Cu2+ 2+(aq)+2e (aq)+2e- - --- ---> Cu(s) > Cu(s)-------------------------------------------- --------------------------------------------Cu Cu2+ 2+(aq)+Zn(s)(aq)+Zn(s) --- ---> Zn > Zn2+ 2+(aq)+Cu(s) (aq)+Cu(s)E= 0,34 VE= - 0,76 VEr= 1,10 VProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 30POTENCIOMETRIA+ O E uma grandeza relativa (eletrodo de referncia de hidrognio a referncia)+ Erefere-se exclusivamente a reao doeletrodo no sentido da reduo+ Emede a fora relativa da tendncia de uma reao do eletrodode atingir o equilbrio, em relao ao EPH+ O Edo eletrodo independente do n de mols de reagentes e produtos mostrado na semi-reao balanceada.Exemplo: Fe3++ e-' Fe2+ => E= +0,771V5 Fe3++ 5 e-' 5 Fe2+=> E= +0,771V+ um Epositivo indica que a semi-reao espontnea emrelao semi-reao do EPH. Sinal negativo indica o contrrio.+Edepende da temperaturaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 31POTENCIOMETRIA A diferena de potencial que se desenvolve entre os eletrodos da clula uma medida da tendncia da reao at atingir o equilbrio. O potencial da clula (E) est relacionado energia livre da reao (G) atravs da equao: G = G =- - n F E=n F E= - -RTRT lnK lnKeq eq(onde F= constante de(onde F= constante de Faraday Faraday, R= constante dos gases) , R= constante dos gases) Para uma rea Para uma rea oo produto produto- -favorecida favorecidaReagentesReagentes Produtos Produtos G G 0EE positivo positivo Para uma rea Para uma rea oo reagente reagente- -favorecida favorecidaReagentes Reagentes Produtos Produtos G G >0 e portanto E >0 e portanto E < 0 < 0EE negativo negativoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 32POTENCIOMETRIA+ Considerando uma reao de xido-reduo reversvel :aA + bB++ ne-' cC+ dD+ + O potencial do eletrodo deste processo serE= E-SubstituindoE=E-T=25C+ Rigorosamente os valores entre [ ] so as atividades, mas naprtica utiliza-se a concentrao das solues+ Equao de Nernst utilizada para calcular E em codies nopadrob ad c[B] [A][D] [C]lnnFRTb ad c[B] [A][D] [C]logn0,0592Equao de NernstProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 33POTENCIOMETRIA Equa Equa o deo de Nernst Nernst : :E = E0- ln RTnFar edaoxConstante dos gasesR= 8,3145 J mol-1K-1TemperaturaAbsoluta( Kelvin)Atividade daespcie reduzidaAtividade daespcie oxidadaConstante de Faraday(F=96485 C mol-1)n = nmero deeltronsPotencial padroProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 34POTENCIOMETRIA+ Uma clula eletroqumica em uma medida potenciomtrica pode ser representada:Eletrodo de referncia| ponte salina| soluo do analito| eletrodo indicador+Eref= potencial conhecido, pode ser EPH. Sempre fica na esquerda+ Eind= imerso na soluo que contm o analito, desenvolve umpotencial que depende da atividade do analito+ ponte salina possui um potencial de juno (Ej)+ Ejdeve ser o mais prximo de zero possvel+ Boa soluo de ponte salina KCl pois as mobilidades de K+e Cl-so praticamente iguaisErefEjEindProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 35POTENCIOMETRIA+ Em nossas medidas:Eclula= Eind Eref+ Ej+Eind o que nos interessa pois permite calcular a concentraodo analito+ para obter Eindo potencial medido (Eclula) dever ser corrigidocom Erefe Ej+ O potencial est relacionado a atividade, necessriocalibrao para obter a concentrao do analitoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 36POTENCIOMETRIA+ Eletrodos de referncia de calomelano:Hg | Hg2Cl2(saturado), KCl(xmolL-1)+Normalmente KCl pode ser 0,1; 1,0 mol/L ou saturado (4,6 mol/L)+ O eletrodo de calomelano saturado (ECS) o mais empregado+ desvantagem dependncia com a temperatura+ Eecs= 0,2444V a 25C+ Hg2Cl2(s) +2e-' 2Hg (l) + Cl-(aq)+ O eletrodo comercial possui uma pasta de mercrio/cloreto de mercrio (I) e cloreto de potssio em um tubo interno conectado com uma soluo de cloreto de potssio presente em um tubo externo Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 37POTENCIOMETRIAEletrodos dereferncia de calomelano:Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 38POTENCIOMETRIA+ Eletrodos de referncia de prata/cloreto de prata:Ag | AgCl(saturado), KCl(saturado)+ Eecs= 0,199V a 25C+ AgCl (s) + e-' Ag (s) + Cl-(aq)+ pode ser de KCl saturado ou 3,5 mol/L+ O eletrodo comercial possui uma pasta de mercrio/cloreto de mercrio (I) e cloreto de potssio em um tubo interno conectado com uma soluo de cloreto de potssio presente em um tubo externo Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 39POTENCIOMETRIAEletrodosde refernciade prata/cloretode prata:Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 40POTENCIOMETRIAPotencial de juno lquida ponte salina diminui o potencial pois mobilidade semelhante concentrao elevada na ponte salinaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 41POTENCIOMETRIA+ Eletrodos indicadores:+ Devem ter resposta rpida+ ser reprodutveis+ j existem eletrodos especficos+ Existem de trs tipos diferentes:+ metlicos+ de membrana+ de transistores de efeito de campo seletivos a onsProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 42POTENCIOMETRIA+ Eletrodos indicadores metlicos:+ Possuem potencial proporcional a concentrao do analito+ podem ser de primeiro tipo, segundo tipo e eletrodos redoxinertes+ Eletrodos de primeiro tipo+ possui um metal puro em equilbrio direto com o seu ctionem soluo+ Desvantagens: no so muito seletivos; respondem a todos os ctions facilmente redutveis; poem ser usados emsolues neutras e alcalinos (dissolvem-se em cidos); devidoa oxidao fcil de certos metais debe-se eliminar oxignio; no fornecem potenciais reprodutveisProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 43POTENCIOMETRIA+ Eletrodos de segundo tipo+ possui um metal que se relaciona com ons com os quaisformam precipitados+ por exemplo: prata/cloreto de prata e calomelano+ podem envolver complexaes (Exemplo EDTA)+Eletrodos redox inertes+ envolvem condutores inertes. Exemplo: platina, ouro, carbono+ podem ser usados em sistemas redox+ no seletivo/especficoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 44POTENCIOMETRIA+ Eletrodos de primeiro tipo+Eletrodos de segundo tipoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 45POTENCIOMETRIA+ Eletrodos de membrana:+ potencial medido atravs de uma membrana+ eletrodos de vidro, + eletrodo on-seletivo+ tambm chamados de eletrodos p-on, pois fornecemresultados como funes p (pH, pCa, pNO3)+Podem ser: de VidroMembrana lquidaMembrana cristalinaSonda de GasesProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 46POTENCIOMETRIA+ Eletrodos de membrana:* A gener ao de pot encial muit o dif er ent e da dos elet r odosmet licos: os met licos t r ansf er emelet r ons e as membr anas ons.O desenho t ambm muit o dist int o.Se denominamelet r odos selet ivos de ons.Sua r espost a se r elaciona como f uno px (pH, PCa..et c).Hist or icament e o elet r odo de pH f oi o pr imer o.Classif icao:As membr anas podemsercr ist alinas e no cr ist alinas.As no cr ist alinas podemserde vidr o (elet r odo de pH),ou lquidas ( elet r odo de clcio).Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 47POTENCIOMETRIA+ Eletrodos de membrana:Propriedades de membranas on-seletivas:i) Mnima solubilidade solubilidade da membrana na soluo da espcie a ser analisada deve ser praticamente zero;ii) Condutividade eltrica membrana deve apresentar um mnimo de condutividade eltricaiii) Reatividade seletiva com a espcie a ser determinada a membrana deve ser capaz de ligar-se seletivamente ao on que pretende-se determinar (troca-inica, complexao, cristalizao) Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 48POTENCIOMETRIApH-metroESCeletrodode vidroagitadormagnticofio de prataHCl O,1 Msaturado c/AgClsoluo de pH desconhecidoFina membr ana de vidr o(r esponsvel pela r espost a ao pH)+Eletrodo de vidro para medida de pHProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 49Elet r odos de membr anaElet r odo combinadode pH.O elet r odo de r ef er nciaext er no se incor por a dent r o dodisposit ivo.POTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 50Elet r odo de vidr o (pH) Elet r odo selet ivo de H3O+Fundament o: os ons H3O+se f ixampar cialment e sobr e a par edeext er na e int er na da membr ana de SiO2e a dif er ena deconcent r aes ger a umpot encial elt r ico (de membr ana EM).A composio do vidr o f ixaselet ivament e umt ipo de on. No casodo elet r odo de pH: H+A membr ana deve est arpar cialment e hidr at ada par a que se r egener e os silicat os. Os pr t ons t r ocamde lugarcomons sdio emambas as par edes da membr ana, ger ando umpot encial dif er ent e de cada lado da membr ana (E)mQuando as concent r aes ext er nas e int er nas so iguais, o pot encial nemsempr e vale zer o (pot encial de assimet r ia)POTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 51POTENCIOMETRIAH++ Na+Vd-Na++ H+Vd-Sol.Vidr osol. vidr oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 52Pot encial de membr anapar ede ext er na par ede int er na(E)1(H+)1(H+)2= ct e(E)2EM= E1- E2=0,059log(H+)1(H+)2= L` + 0,059log(H+)analit o= L -0,059 pHL = - 0,059 log(H+)2Eind.= EM+ EAg/ AgCl+ E *asim.pot encial indicador :Emedido= Eclula= Eind. Er ef (ext er no)= L 0,059pHpot encial medido:* pot encial deor igemdesconhecidaPOTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 53POTENCIOMETRIAECSH3O+membr ana de vidr oH3O+, Cl-, AgCl (sat ) AgElet r odo de vidr o Soluo ?E1 E2(r ef er ncia int er na)Er efEi = E1-E2H++Vd-H+Vd-Sol1 vidr o1vidr o1H+Vd-H++Vd-vidr o2sol.2 vidr o21. I nt er f ace vidr o/ soluo a seranalisada2. I nt er f ace vidr o/ soluo int er na do elet r odoCondut ividade da membr anaMoviment os de H+Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 54Pot encialdeI nt er f ace(Ei)amostraa1vidro refer. in-terna a2InterfacesEE1E2Eia1= 10 a2Ei = E1-E2 = 0,0592 log a1a2a2 sempr e const ant eEi = -0,0592 log a2 + 0,0592 log a1Ei = -0,0592 log a2 0,0592 pHPot encialdoelet r ododevidr oE=Ei +Er ef +Eassim.E1 = L1- 0,0592 log a1na2E2 = L1 0,0592 log a2n a2ai e a2 so as at ividades H+ nas super f cies ext er nas e int er na da membr ana de vidr oPOTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 55POTENCIOMETRIAERROS QUE AFETAM A MEDIDA DE pH Erro alcalino: o eletrodo de vidro torna-se sensvel a metais alcalinos e fornece leituras menores em pH > 9 Erro cido: o eletrodo de vidro fornece resultados maiores que o real quando pH < 0,5 Desidratao: a membrana de vidro precisa estar hidratada para ser corretamente sensvel ao H+ Erros devido a baixa fora inica: causa falta de reprodutibilidade no potencial de juno. Hoje j existem junes livres de difuso Variaes no potencial de juno: causada por diferenas na composio das solues padres e de amostra Erro no pH da soluo padro do tampo: problemas no preparo dos padres ou alteraes posteriores prejudicam o pH medidoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 56Coef icient e de select ividade*indicam oquanto um eletrodo seletivo variatambm na presena deoutrasespcies (M).Oscoeficientesdeseletividades (kH,M)variam dezero (seminterferncia de M) a valores maiores que um.Deve-se incluir o coeficiente de seletividade na equao geralEquao corrigidaEm= L + 0.059log ([H+] +kHM[M])Exemplo: o eletrodo de vidro em meios fortemente alcalinos, responde tanto aos prtons como aos ons sdio (erro alcalino)POTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 57Elet r odos de membr ana lquidaUt ilizamcomo membr ana umpolmer o or gnico sat ur ado comumt r ocadorinico lquidoA int er ao comons de ume out r o lado da membr ana, ger aumpot encial que pode sermedido.POTENCIOMETRIASoluo interna possui AgCl+ CaCl2saturadoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 58Elect r odos de membr ana lquidaO t r ocadorlquido f or macomplexos como analit o.Na int er f ace ocor r e a t r oca:[ (RO)2POO]2Ca 2(RO)2POO- + Ca2+or gnicoor gnico aquosoA dif er ena de concent r aodos dois lados da membr ana ger a umpot encialExemplosI on int er valor espost aint er f er nciasPOTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 59Eletrodos slidosElet r odos de membr ana cr ist alinaEletrodo seletivo de flor*Utiliza como membrana um cristal de LaF3dopado con Eu (II), quefacilita sua conductividade.*Amembranasesitua entreumeletrodo dereferncia internaea soluo que se vai medir.*Respondeseletivamente aF-no intervalo de 100a 10-6M(OH-interfere significantemente)Elect r odo de Cl-Existem diferentesmodelos comerciais quepermitemrespostas adiferentestiposde nions e ctions.POTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 60POTENCIOMETRIATransistores de efeito de campo ons-seletivo (ISFETS) So pequenos dispositivos semicondutores de estado slido que so sensveis seletivamente a ons Vantagesn sobre os eletrodos de membrana: robustez, pequeno tamanho, so inertes em ambientes agressivos, resposta rpida, baixa impedncia eltrica, no precisam de hidratao Desvantagem: difcil garantir a estabilidade e eliminar flutuaes na sua respostaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 61Sensores potenciomtricos de gasesFundamento:So sondas constituidas por uma soluo eletroltica especfica, um eletrodo seletivo de ons adequados e outro de referncia.Uma membrana porosa envolve a soluo e permevel ao gs.Ogs provocauma alterao noequilibrio,facilmente detectvel,medindo amudanade potencial com o eletrodo seletivo (indicador) mais apropiado em cada caso.soluoelet r olt icaExemplos:Sensorde CO2POTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 62POTENCIOMETRIASensores potenciomtricos de gasesEclula= L+ 0,0592log[CO2(aq)]ext-ErefProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 63Aplicaes analticas1. Potenciometria direta: Consiste em relacionar diretamente opotencial de uma clula com a concentrao do analito.(equao de Nernst)Pr oblemas:Pr essupe compor t ament o ideal do elet r odo.Elet r odo indicadordebe t er r espost a f ixa e const ant e.Sempr e exist emer r os Usarpadr esEcel. = K 0.059/n pX (aniones) Ecel.= K + 0.059/n pC (cationes)POTENCIOMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 64ELETRODOS SELETIVOSVantagensResposta rpidaNo importa cor da amostraDesvantagensEnsaio no destrutivoPossibilidade de desenhos adaptveisContaminao do eletrodoInterfernciasVida til limitadaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 65APLICAES DE ELETRODOS SELETIVOSAGRICULTURA: Nitrato, potssio, clcio e cloro em soloALIMENTOS:Nitrato e nitrito em alimentos a base de carnes.Determinao de cloretos.Fluoretos em gua, bebidas etc.Clcio em leitePotssio em suco de frutas.ANLISES CLNICASClcio, potssio, cloro em soro, plasmaFluor em estudos dentriosAMBIENTE: Controle analtico de cianeto, fluor, enxofre em efluentes,guas naturais, etcProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 66Ag+(0.100 M) Ag+(sal)Ag|Ag+(sal AgI)||Ag+(0.10 M)|Ag(s)Ag+(0.100 M) + e-Ag(s)Ag(s) Ag+(sal) + e-DETERMINAO POTENCIOMTRICA DE CONSTANTES DE EQUILBRIO (Kps)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 67Usar uma clula galvnica para determinar Kps de um sal poucosolvelExemplo: Kspde AgI.AgI(s) Ag+(aq) +I-(aq)Substituir [Ag+] de AgI por x:Ag+(0.100 M) Ag+(sal)Ecell= Ecell- log Q = n0.0592 VEcell- log n0.0592 V[Ag+]0.10 M soln[Ag+]AgIDETERMINAO POTENCIOMTRICA DE CONSTANTES DE EQUILBRIO (Kps)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 68Ecell=Ecell- log n0.0592 V[Ag+]0.10 M soln[Ag+]AgIEcell=Ecell- log n0.0592 V0.100 x0.417 =0 - (log x log 0.100) 10.0592 V0.417log 0.100 -0.0592log x == -1 7.04 = -8.04x = 10-8.04= 9.1x10-9Ksp=x2= 8.3 x 10-17DETERMINAO POTENCIOMTRICA DE CONSTANTES DE EQUILBRIO (Kps)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 69PotenciometriaMedidasPotenciomtricasCondutimetriaMedidas CondutimtricasVoltamperometriaColumbimetriaEletrogravimetriaMtodos emsoluoMtodos estticos(I = 0) Mtodos dinmicos(I > 0) Mtodos eminterfaceMtodos ElectroanalticosProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 70VOLTAMETRIA+A voltametria uma tcnica eletroqumica na qual as informaes qualitativasequantitativasdeumaespciequmicasoobtidasa partirdoregistrodecurvascorrente-potencial,feitasdurantea eletrlise da espcie em uma clula eletroqumica+ A clulaeletroqumicaenvolvida constitudadedoiseletrodos: ummicroeletrodo detrabalhoeumeletrododereferncia;oude trs eletrodos, sendo um o auxiliar.+ Um potencial aplicado, portanto a clula eletroltica+ Opotencial aplicadoentredoiseletrodosemformade varredura,isto,sendovariadoaumavelocidadeconstanteem funo do tempo+ Gera-se uma corrente que medida e plotada contra o potencial aplicado => grfico obtido o voltamogramaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 71VOLTAMETRIA+Comoareadoseletrodosutilizadossodiferenteso microeletrodo (eletrodo de trabalho) se polarizar+ Polarizar adquirir o mesmo potencial que o potencial aplicado+ Comooeletrododerefernciaapresentagrandereanose polarizar e manter seu potencial constante.+ Omicroeletrodo geralmentefeitodematerialinerte:ouro, platina, carbono, mercrio+ Quandoomicroeletrodo constitudodeumeletrodogotejante de mercrio a tcnica chamada de polarografiaA polarografia foi a primeira tcnica voltamtrica desenvolvida em 1922, por Jaroslav Heyrovsky, que ganhou mais tarde oNobel Prize.Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 72Comparao de voltametria e outros mtodos eletroqumicos Voltametria: mtodo eletroqumico no qual as informaes a respeito de um analito so obtidas pela medida de corrente (i) em funo do potencial aplicado- somente uma pequena quantidade de amostra usadaInstrumentao 3 eletrodos na soluo que contem o analitoEletrodo de Trabalho:microeletrodo no qual potencial variado com o tempoEletrodo de referncia : potencial permanece constante (eletrodo Ag/AgCl ou calomelano) Eletrodo de Suporte ou auxiliar :Hg ou Pt que completa o circuito, conduz e-da fonte atravs da soluo para o eletrodo de trabalhoEletrlito de Suporte :eletrlito no reativo (metal alcalino) para conduzir corrente, colocado em excessoVOLTAMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 73Potencial Linear com tempo aplicadoMudanas na corrente com potencial aplicado so observadasDiferenas em relao a outros mtodos eletroqumicosa) Potenciometria:medidasdepotencialdeumaamostraousistemacom corrente zero (ou aproximadamente zero)voltametria medida de corrente com mudana de potencialb) Coulometria: usatodooanalito noprocessodemedidaemcorrenteou potencial fixovoltametria usa somente pequena quantidade de analito enquanto o potencial variaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 74VOLTAMETRIASINAIS DE EXCITA SINAIS DE EXCITA O OProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 75VOLTAMETRIA+ Sinaisdeexcitao:soasdiferentesformasdevariara voltagem em funo do tempo (para medir a corrente).+ Varreduralinear:sinaldeexcitaomaissimples,noqualo potencialdoeletrododetrabalhovarialinearmentecomo tempo. Geralmente faixa de voltagem varia de 1 a 2V.+ Tipopulso:podeserdeondaquadradaoupulsodiferencial. O potencial aplicado na forma de pulso e a corrente medida em vrios instantes durante o pulso+ Funodeondatriangular:opotencialaplicadovaria linearmenteentreumvalormximoemnimo,sendoeste processo repetido vrias vezesProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 76VOLTAMETRIA+ Sinais de excitao e tipo de voltametriaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 77VOLTAMETRIAELETRODOS ELETRODOSProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 78VOLTAMETRIAELETRODOS ELETRODOS+ + Eletrododetrabalho:potencialvariacomoEletrododetrabalho:potencialvariacomo tempo ( tempo (microeletrodo microeletrodo polarizado) polarizado)+ + Eletrododereferncia:potencialconstanteEletrododereferncia:potencialconstante => calomelano => calomelano+ + Eletrodo auxiliar (ou de suporte): constitu Eletrodo auxiliar (ou de suporte): constitu dodo porumfiodeplatinasobremerc porumfiodeplatinasobremerc rio,conduzrio,conduz eletricidade da fonte at eletricidade da fonte at microeletrodo microeletrodoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 79VOLTAMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 80VOLTAMETRIA O sistema potenciosttico de trs eletrodos constitudo por: fonte: sinal cc varivel, bateria ligada em srie com resistor varivel R eletrodo de trabalho, eletrodo de referncia e eletrodo de suporte eletrlito de suporte voltmetro digital resistncia elevada (>1011) no deixa passar corrente pelo medidor e eletrodo de referncia A corrente flui entre eletrodo de trabalho e eletrodo de suporte Sinal de corrente resultante medido em funo do potencial aplicado entre eletrodo de trabalho e de refernciaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 81VOLTAMETRIAELETRODO DE TRABALHO - MICROELETRODO Pequeno disco achatado colocado em material inerte (teflon ou Kel-F) O condutor pode ser: metal inerte (platina ou ouro), grafite piroltico ou carbono vtreo, semicondutor (xido de estanho ou ndio) metal recoberto com filme de mercrioProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 82VOLTAMETRIAMicroeletrodode discoMicroeletrodode gota pendente de mercrioProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 83VOLTAMETRIAELETRODO DE TRABALHO - MICROELETRODO O potencial gerado varia de acordo com o eletrodo, material e soluo Os limites superiores de potencial positivo ocorrem devido a corrente alta devido a oxidao da gua (gera oxignio molecular) Os limites negativos ocorrem devido a reduo da gua que gera hidrognio. Microeletrodos de mercrio: toleram potencial bem negativos; superfcie renovvel; muitos metais so reduzidos reversivelmente na superfcie do mercrio. Uso em polarografia Varivel independente das medidas a diferena de potencial entre eletrodo de referncia e microeletrodoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 84VOLTAMETRIAVOLTAMETRIA LINEAR- Hidrodinmica- PolarografiaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 85VOLTAMETRIA LINEARVOLTAMOGRAMAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 86VOLTAMETRIA LINEARVOLTAMOGRAMA Figurailustraumvoltamogramadeescaneamentolinearobtidoparaumaeletrliseenvolvendoa reduodeumaespcieAdandoumprodutoPem um microeletrodo de filme de mercrio. Omicroeletrodo conectadoaoterminalnegativo dogeradordevarreduralineareopotencial apresenta um sinal negativo Porconvenocorrentescatdicassosempre positivas e correntes andicas so negativasProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 87VOLTAMETRIA LINEARVOLTAMOGRAMA Na situao apresentada a soluo de A tem 10-4M aconcentraoinicialdeP 0,0Medeve-seter soluo de KCl 0,1M (eletrlito de suporte) Semi-reao (reversvel) no eletrodo de trabalho:A + n e-= P E= -0,26V Por convenincia as cargas foram omitidas em A e P e assumiu-se potencial padro de -0,26VProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 88VOLTAMETRIA LINEARVOLTAMOGRAMA Acurvageradaporvoltametriadeescaneamentolinear chamada de onda voltamtrica (sigmoidal) il=correntelimitegeradapelavelocidadenaqual reagenteencontrasuperfciedoeletrododevidoa processos de transporte de massa il=kCA,isto,acorrentelimite proporcionala concentrao do reagente => anlise quantitativaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 89VOLTAMETRIA LINEARVOLTAMOGRAMA E1/2= potencial de meia onda= potencial no qual a corrente igual metade da corrente limite OE1/2 relaciona-secomoE,masno necessariamente so iguais E1/2 muitasvezespermiteaidentificaodo componente da soluo => anlise qualitativaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 90VOLTAMETRIA LINEARVOLTAMOGRAMA Para que ilseja reprodutvel necessrio: soluoeeletrodoprecisamestarem movimentoreprodutveleconstante=> voltametria hidrodinmicaou umeletrododemercriogotejantedeveser usado => polarografiaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 91VOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAPERFIL DE CONCENTRAO Considerando a situao apresentada: A+ ne-= P Eapl= EA - 0,0592/n log Cp/CA -Eref Eapl=diferenadepotencialentreeletrodode trabalho e eletrodo de referncia EA =potencialpadrodeeletrodoparaasemi-reao Cp eCA soasconc.molaresiniciaisdeAeP em uma camada fina prxima ao eletrodo Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 92PERFIL DE CONCENTRAO comoeletrodo muitopequenoasconcentraes em soluo no mudam significativamente devido`a eletrlise as correntes voltamtricas dependem do gradiente deconcentraoque estabelecidomuitoprximo do eletrodo durante a eletrlise CamadadedifusodeNernst:camadafinade soluoqueficaestagnadaprximaaoeletrodo=> conc. variam em funo da distnciaVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 93Trs mecanismos de transporte:a) migrao- devido a cargasb) conveco - devido a agitaoc) difuso - devido a gradiente de concentraoVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 94dxdCAVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 95CORRENTES VOLTAMTRICAS A corrente gerada por combinao de: velocidadedetransportedemassadeAparaolimitede camada de difuso de Nernst por conveco velocidade de transporte de A da parte externa da camada de difuso para a superfcie do eletrodo Comoasconc.somantidasconstantesnasoluodevidoa convecoacorrenteresultante estacionriae determinada pelo potencial aplicado.VOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 96CORRENTES VOLTAMTRICAS Para um eletrodo planar a corrente dada por:i= nFADA i= corrente em amperes n= n de eltrons F= const. Faraday A= rea superficial do eletrodo em cm2 DA= coeficiente de difuso de A em cm2/s dCA/dx ~ (CA- CA) / nFADA= kA= constante dxdCAVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 97CORRENTES VOLTAMTRICAS Relao corrente/voltagem para reaes reversveis: i= kA(CA- CA) , CA= CP= i / kPEapl= EA- 0,0592/n log kA/kP -0,0592/n log i/ (il-i) - ErefE1/2= EA- 0,0592/n log kA/kP- ErefEapl= E1/2- 0,0592/n log i/ (il-i)Alki i VOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 98CORRENTES VOLTAMTRICAS Relao corrente/voltagem para reaes irreversveis: Muitas reaes orgnicas no so reversveis necessrio adaptao da equao incluindo a cintica Pode-se adaptar para anlise quantitativaVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 99VOLTAMOGRAMAS PARA MISTURAS Diferenasde0,1a0,2Ventrepotenciaisdemeiaondaso necessrios para permitir anlise quantitativa de misturasVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 100VOLTAMOGRAMAS ANDICOS E CATDICOS corrente andica: carga negativacorrente catdica: carga positivacurva andicacurva andica/catdicacurva catdicaCFe2+=1x10-4MCFe2+=CFe3+= 0,5x10-4MCFe3+=1x10-4MVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 101curva sem interfernciainterferncia do oxignio devido a reduoONDAS DE OXIGNIO medidas voltamtricas indicam oxignio dissolvido causam interferncia necessrio desaerar com gs inerte de elevada pureza (purga)VOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 102APLICAES: detecoedeterminaodeanalitos eludos de colunas cromatogrficas ou de fluxos contnuos determinaodeoxignioeoutrasespciesdeinteresse bioqumico, como glicose, sacarose e lactato detecodepontosfinaisemtitulaescoulomtricas e voltamtricas estudos fundamentais de processos eletroqumicosVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 103Reaes que podem ser estudadasmetais que formam amalgamas;ons metlicos redutveis, ex. Fe(III) --> Fe(II);nions redutveis, ex. cromato, iodato...reduo de oxidantes moleculares, ex. NO2, O2, H2O2...reduo de compostos orgnicos, ex. cetonas, quinonas, aldedos,perxidos...VOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 104Monitoramento de glucose no sangue por voltmetriaUm exemplo do teste usa a enzima glucose oxidase imobilizada, a qual perde eltrons na interao com glucose. Um sensor deste tipo pode detectar glucoseno sangueElectronsReduced Mediator Oxidised MediatorENZYMEGlucose GluconolactoneVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 105Biosensores de GlucoseGlucose + O2Gluconic acid + H2O2 GODGlucose + mediator(ox) Gluconic acid + mediator(red) GODVOLTAMETRIA LINEAR HIDRODINMICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 106POLAROGRAFIADifere da voltametria linear hidrodinmica em aspectos principais:eletrodo de mercrio (gotejante ou gota pendente)no h essencialmente conveco ou migrao apenas a difuso controla as correntes limitesProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 107POLAROGRAFIAPOLAROGRAMAcorrenteresidual: a pequenacorrente observadanaausnciade uma espcie eletroativacorrente de difuso (id): a correntelimiteobservada napolarografia quando esta limitadaapenas pelavelocidadededifuso paraasuperfciedo eletrodogotejantede mercrioEquao de Ilkovic:(id)max= 706nD1/2m2/3t1/6c(id)avg= 607nD1/2m2/3t1/6cpotencial de meia ondacorrente residualProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 108POLAROGRAFIA Efeito da complexao: A presena de agentes complexantes tornam os potenciais de meia onda mais negativos Pode-se determinar a composio do complexo e sua constante desde que a reao seja reversvelProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 109POLAROGRAFIA Efeito do pH: Um processo que consome ou produz hidrognio vai alterar drasticamente o pH da soluo, a menos que ela seja bem tamponadaR + nH++ ne-= RHn As variaes alteram o potencial de reduo e deixam as ondas polarogrficas com baixa definio A relao entre concentrao e corrente de difuso perde linearidade se o pH variarProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 11000.20.40.60.811.21 3 5 7 9 11 13pHFraction As Chemical SpeciesPb2+Pb(OH)+Pb(OH)2Pb(OH)3-Para medir o ctions (Pb2+) necessrio manter o pH abaixo de 6: adio de tampo acetatoPOLAROGRAFIAExemplo de efeito do pHProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 111Vantagens do eletrodo gotejante de Hg altasobrevoltagem para a reduo de ons hidrognio (H+)2H++ 2e- = H2(g)alguns metais podem ser depositados em solues cidas embora os potenciais termodinmicos sugiram que noex. Zn2+e Cd2+podem ser reduzidos em solues cidas embora Eos vs. SHE = -0,403 (Cd2+/Cd) e -0,763 (Zn2+/Zn) nova superfcie do eletrodo continuamente gerada- independente das amostras anteriores ou impurezas absorvidas corrente reprodutveis imediatamente aps qualquer potencialPOLAROGRAFIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 112Desvantagens do eletrodo gotejante de Hg Facilidade de oxidao do mercrioHg0= Hg++ e-E0= +0,4Visto limita o potencial a ser utilizado em +0,4Vocorre a formao de mercrio (I) que interfere na onda de outras espcies. Corrente residual no-Faradaica- limita a sensibilidade em ~ 10-5M- corrente residual > corrente de difuso a baixas concentraesPOLAROGRAFIA* uma corrente faradaica em eletroqumica uma corrente que resulta de uma processo redox* corrente no-faradaica uma corrente de carga resultante da expanso da gota de mercrio que precisa ser carregada com o potencial do eletrodo ( gerada por espcies com carga)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 113Desvantagens do eletrodo gotejante de Hg Dificuldades de operao- entupimento do capilar- operao trabalhosa, toxidez Mximos polarogrficos- ocorrem por conveco nas adjacncias da gota do mercrioadio de Triton X-100 ou gelatina reduz este problema, mas adio de excesso de supressores de mximo podem alterar a viscosidade da soluo e reduzir a corrente de difusoPOLAROGRAFIAmximo polarogrficomximo polarogrficoreduzidoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 114VOLTAMETRIAVOLTAMETRIA OU POLAROGRAFIA DE PULSO- Pulso diferencial- De onda quadradaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 115pulsos peridicos em varredura linearaplicao de pulsos sobre uma varredura em forma de escadaPOLAROGRAFIA DE PULSO DIFERENCIALProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 116 Ao invs de variar Eapplcom tempo usa etapas de variao (pulsos em Eappl) com tempo medidas de dois potenciais a cada ciclo- S1antes da aplicao do pulso e S2aps o final do pulso a variao de corrente por pulso plotada versus potencial (grfico diferencial): i vs. E(i = ES2 ES1) altura do pico ~ concentrao para reaes reversveis, o potencial do pico aproximadamente igual ao potencial padro para a semi-reao POLAROGRAFIA DE PULSO DIFERENCIALEpicoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 117Vantagens do grfico diferencial:- podem ser detectados mximos de pico que diferem de 0,044 a 0,05V (anlise de misturas) em polarografia normal a separao tinha que ser de 0,2Vposso analisar mais elementos por corrida- o limite de deteco 100-1000x menor que o obtido por polarografianormalPOLAROGRAFIA DE PULSO DIFERENCIALProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 118Vantagens de grande velocidade (10 ms) e elevada sensibilidade- sinal obtido pela sobreposio de uma seqncia de pulsos (b) sobre o sinal na forma de escada (a)- o pulso no sentido direto produz uma corrente catdica i1enquanto o pulso no sentido inverso gera uma corrente i2- i plotado, diretamente proporcional a concentrao- maior preciso- limites de deteco 10-7e 10-8MPOLAROGRAFIA DE ONDA QUADRADAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 119Resposta de corrente para umareao reversveli1= corrente diretai2= corrente inversai1-i2= diferena de correntePOLAROGRAFIA DE ONDA QUADRADAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 120Aplicaes: j foi usada para determinao quantitativa de espcies orgnicas, inorgnicas e molculas de interesse biolgico e bioqumico superam os mtodos clssicos devido a maior sensibilidade, convenincia e seletividade curvas de calibrao e adio de padro CV e exatido na faixa de 1 a 3% ctions inorgnicos (metais) nions inorgnicos (bromatos, iodatos, dicromatos, vanadato, selenito e nitrito) compostos orgnicos com: carbonilas; certos cidos carboxlicos; perxidos e epxidos; grupos nitro, nitroso, xidos aminos e azo; ligaes duplas etcPOLAROGRAFIA DE PULSOProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 121VOLTAMETRIAVOLTAMETRIA CCLICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 122 Mtodo usado para avaliar mecanismos de reaes redox em soluo Arespostadecorrentedeumpequenoeletrodoestacionrioemuma soluomantidaemrepouso excitadanaformadeumaonda triangular A onda triangular produz uma varredura no sentido direto e inverso ciclo repetido diversas vezesVOLTAMETRIA CCLICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 123No incio E >> E0Mox+ ne-= Mred- no escaneamento direto, como E se aproxima de E0a corrente dada por Mox+ ne-= Mred< governado pela equao de Nernst concentraes so obtidas pela equao de Nernst na superfcie< eventualmente atinge i max< soluo no agitada, ento d aumenta com o tempo e diminui em i max- no escaneamento reverso a corrente diminui com o aumento do potencial at no ocorrer mais reduo< ento reaes reversas ocorrem (se a reao for reversvel)< parametros importantes Epc potencial de pico catdico Epa potencial de pico andico ipc corrente de pico catdica ipa corrente de pico andica< ipc= - ipa< d(Epa Epc) = 0,0592/n, onde n = nmero de eltrons na reao< E0= ponto mdio entreEpaEpcVOLTAMETRIA CCLICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 124 Comeando em uma voltagem inicial (A), o potencial escaneado na direo de potenciais negativos. Em B, o potencial se torna negativo enquanto se inicia a corrente catdica entre as espcies, reduzindo o analitono eletrodo de trabalho. A reao continua no eletrodo at a espcie ter sido reduzida, gerando o pico de corrente catdica (C). A corrente ento decai at que o potencial de escaneamento seja reverso (D). O escaneamento na direo positiva procede similarmente ao realizado na direo negativa. A corrente catdica continua lentamente a diminuir at que o potencial atinja o ponto de incio da oxidao do analito (E). A corrente andica medida quando a concentrao da espcie reduzida estsignificativamente menor (F). A corrente andica ento diminui neste pico e o potencial completa seu ciclo. VOLTAMETRIA CCLICAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 125 Outras tcnicas Mtodos de redissoluo: utilizado para pr-concentrar um analito primeiramente o analito depositado em um pequeno volume de mercrio analito depositado redissolvido e determinado por procedimentos voltamtricos Voltametria com microeletrodos: utiliza eletrodos microscpicos (< 20 um) so empregados para determinar comportamento de uma clula ou dentro de rgos apresentam vantagens como resposta rpida e ampla aplicaoVOLTAMETRIAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 126 Exemplo: Considere o voltamograma tpico do pesticida paration, no qual os potenciais de inverso so aproximadamente -1,2 e +0,3V. A varredura direta inicial teve incio em 0,0V e no em 0,3V e trs picos (A, B e C) podem ser observados. Sabendo as possveis reaes redox da amostra identifique cada pico observado (catdico, andico e espcies).+ 4e-+ 4H+--> NHOH +H2ONHOH --> NO + 2H+ + 2e-NO + 2H+ + 2e---> NHOHVOLTAMETRIAvoltamogramaobtidoemtampoacetato pH=5,0emetanol50%,comeletrodode gotapendentedemercrioevelocidade de varredura de 200 mV/sProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 127 Cromatografia a separao de uma mistura devido a diferentes afinidades que seus componentes possuem pela fase estacionria (lquida ou slida) e fase mvel (lquida ou gasosa) (ocasionando migrao diferenciada).Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Def i ni Def i ni o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 128 M.TSWEET(1903):Separaodemisturasdepigmentosvegetaisemcolunasrecheadascom adsorventes slidos e solventes variados.ter depetrleoCaCO3mistura depigmentospigmentosseparadosCr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Br eve hi st Br eve hi st r i co r i coProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 129Introduo de uma misturaeluioSeparao dos componentesCr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Separ a Separ a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 130Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Cl assi f i ca Cl assi f i ca o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 131Aformafsicadosistemadecromatografiadefineatcnica geral:Cromatografiaemcoluna:faseestacionria(FE)colocada emtubocilndrico.Deacordocomodimetrodacoluna utilizada:Preparativa (6-50 mm)Analtica (2-6 mm)Micro (< 2mm)Cromatografia planar: FE disposta sobre superfcie plana (TLC)Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Cl assi f i ca Cl assi f i ca o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 132A cromatografia em coluna se divide em dois grupos: Cromatografialquidaclssica=>colunadevidro, pressoatmosfrica,fluxodefasemvel(FM) devido a gravidade; Cromatografialquidadealtapresso=>colunas metlicas e presses elevadas, com bomba de alta presso (HPLC).Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Cl assi f i ca Cl assi f i ca o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 133Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Cl assi f i ca Cl assi f i ca o oNomenclatura - o critrio se baseia na natureza fsica das fases utilizadas:Fase mvel (FM) pode ser:Gasosa => cromatografia gasosa (CG)Lquida => cromatografia lquida (CL)Fase estacionria (FE) pode ser:Lquida (sobre um suporte slido) (CGL)Slida (CGS)Fase ligada (CGFL)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 134Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Cl assi f i ca Cl assi f i ca o oClassificao baseada na polaridade relativa das faseCromatografia Gasosa: FM inerteFEapresentapolaridadevariadaedeterminanteparaa separaoCromatografia LquidaPolaridade da FE e FM so importantesFase normal: FE mais polar do que a FMFase reversa: FM mais polar que FEProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 135Classificao baseada no mecanismo de separao Fsico:processosdesoro(adsoroouabsoro/ partio)sobaseadosprincipalmenteemforas eletrostticasoudipolares(forasdeVan derWaals), incluindo pontes de hidrognio. Qumico:bioafinidade etrocainica=>gruposfuncionais ionizveis, trocadores aninicos e catinicos, FM geralmente uma soluo tampo. Mecnico: cromatografia por excluso. FE inerte compartculasdeforma,tamanhoeporosidadeuniformes. Diferenciaoemteranalitosdediferentestamanhos=> penetraoseletivanosporos.(GPC=cromatografiade permeao em gel ou por excluso de tamanho)Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Cl assi f i ca Cl assi f i ca o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 136Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a Cl assi f i ca Cl assi f i ca o oa) adsoro b) partioc) troca-inicad) exclusoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 137tR= tempo de reteno de cada componentetM= tempo de reteno de um componente no retido (no tem afinidade) pela fase estacionria => tempo mortoK= fator de reteno= (tR-tM)/tMAs= assimetria do pico T= tailing factor= fator de cauda= N= eficincia= nmero de pratos =Rs= resoluo entre os picos= H= altura equivalente (utilizado para comparar eficincia de colunas de diferentes comprimentos)= L/NAlargamento de bandaTer mos e s Ter mos e s mbol os mai s usados mbol os mai s usadosProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 138Cr omat ogr ama Cr omat ogr amaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 1391,0VoRtK =T= fator de caudaW= largura do pico a 5% da alturaF= tempo do incio da largura do pico a 5% de altura ato tempo de reteno (Rt)F x2WT =F F r mul as r mul asProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 140R= resoluoRt= tempo de reten-oW1+W2=somadalar-gura datangentedos picosFrmulas: 2=WRt 16 NN= nmero de pratosRt= tempo de reten-oW=larguradopicona linhadebase,de-terminadapelatan-gente do pico) W (W) Rt (Rt 2,0R1 21 2+=F F r mul as r mul asProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 141A eficincia pode ser afetada por fatores, como: comprimento da coluna Dimetro da coluna Vida til Temperatura de eluio Vazo de FM Volume de amostra introduzida Tcnica de injeo Caractersticas da substncia OutrosCr omat ogr af i aCr omat ogr af i a - - Ef i ci nci a Ef i ci nci aProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 142Cr omat ogr af i aCr omat ogr af i a L L gui da gui da - - Esquema EsquemaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 143HPLCHPLC Esquema da i nst r ument a Esquema da i nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 144 Bomba: recprocas (pulsantes) Escoam volumes constantes de forma no contnua. Presso mxima da ordem de 6000 psi. Apresentam pistes ou diafragmas e atravs de sistema de vlvulas que se alternam (abrem e fecham). Bomba de duplo pisto. Pulso pode causar perda de eficincia da coluna e instabilidade do detector => sistema de amortizador Outras: bomba tipo seringa e pneumticaHPLCHPLC I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 145A eluio em HPLC pode ser do tipo: Isocrtica => somente uma composio de FM durante toda a corrida Gradiente=> composio varivel de FM durante o decorrer dacorrida.Paraestetipodeeluio necessriobombas deduplocanal,ternriasouquaternrias,quepermitem umamudananacomposiodaFMemlinha.Existem vrias curvas para gerir a variao da composio.HPLCHPLC El ui El ui o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 146 Os cromatogramas obtido com uso de gradiente geralmente apresentam variaes na linha de base. Necessita-se de um tempo adicional para retornar a condio inicial, antes da prxima injeo.HPLCHPLC Gr adi ent e Gr adi ent eProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 147 Feitos de material inerte, como teflon e ao inoxidvel. Desenhos feitos para resistir a presses elevadas.HPLCHPLC I nj et or es I nj et or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 148HPLCHPLC Esquema de I nj et or es Esquema de I nj et or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 149Ideal Alta sensibilidade e baixo limite de deteco Resposta rpida a todos os solutos Insensvel a alteraes de temperatura e FM Resposta independente da FM Pequena contribuio ao alargamento do pico Resposta linear de acordo com soluto No destrutvel Segurana e convenincia para uso Informao qualitativa desejvelHPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 150Seletivo Seletivo: um tipo de amostra especfica Mais sensvel e melhor desempenho para a anlise de amostras complexas Mais utilizado em laboratrios de rotinaUniversal Capacidade de trabalhar com todos os tipos de amostrasHPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 151 Sensibilidade Termo relativo Relaciona a intensidade do sinal gerado de acordo com a quantidade de soluto (analito) Mesmo detector pode gerar diferentes sinais para diferentes amostras Linearidade: faixa linear Limite de deteco Rudo: variao do sinal do instrumento no relacionado amostra. Detector muito sensvel mas muito ruidoso no interessante.HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 152 A classe mais utilizada dos fotomtricos, baseados na absorbncia no ultravioleta e no visvel; Segunda classe mais utilizada dos refratmetros; Outros: so os especficos.HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 153 Detectores UV/Vis Funcionamento baseado na absorbncia da luz por parte da amostra ao passar atravs dela qual-quer radiao eletromagntica Reposta seletiva pois s detectar os compostos que absorverem no comprimento de onda que for selecionado Grande maioria de compostos absorvem a radiao UV, destacando-se todas as substncias com eltrons nas ligao e as que tm eltrons no emparelhados (ex. ligaes >C=O, >C=S, -N=O e N=N-)HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 154 Detectores UV/Vis Dois tipos: comprimento de onda varivel => espectrofotmetro e comprimento de onda fixo (um ou dois) => fotmetro (254 e 280 nm). Em condies adequadas a sensibilidade pode ser de 0,001 unidades de absorbncia e no caso de compostos que absorvem intensamente no UV pode-se detectar amostras da ordem de dcimos de nanograma (10-10g).HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 155 Detectores UV/Vis Cela de referncia: compensa absores da FM. Pureza da FM importante; Pode-se utilizar reaes para gerar compostos que absorvam em outras regies e aumentar a seletividade e sensibilidade; Faixa do visvel => lmpada de tungstnio; Faixa do ultravioleta=> lmpada de deutrio; Espectrofotmetro de comprimento varivel => 190 a 800 nm.HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 156 Detectores UV/Vis PDA PDA Detectores espectrofotomtricos por conjunto de diodos ou arranjos de diodos Luz emergente dispersada por grade hologrfica, sendo os comprimentos de onda resultantes focalizados em uma fita de fotodiodos; Anlise em todos os comprimentos de onda =>espectro de absoro; Vantagem: confirmao e purezaHPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 157 Detectores por fluorescncia Compostos que fluorescem => sensibilidade e seletividade; Em boas condies atingi-se deteco da ordem de 10-12g (picogramas), comparvel com detector de captura de eltrons (CG); Alta intensidade de fluorescncia: compostos conjugados simetricamente ou que no podem gerar estruturas fortemente inicas (destilados de petrleo).HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 158 Detectores por fluorescncia Intensidade de emisso depende fortemente do meio no qual a amostra se encontra => FM muito importante; Seleo de comprimento de onda excitante e de emisso; Necessidade de uma fonte UV => portanto detector UV/Vis e de fluorescncia podem ser combinados.HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 159 Detectores por ndice de refrao Detector universal => acompanha a diferena de ndice de refrao entre a FM e a amostra; Sensibilidade geralmente da ordem de 10-6 g (micrograma); Controle de temperatura essencial; Desvantagem: variaes devido a alteraes de FM (vazo e composio).HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 160 Detectores por ndice de refrao Lei de Fresnel: na interface entre um prisma de vidro e algum lquido, a quantidade de luz transmitida e refletida proporcional ao ngulo de incidncia da luz e ao ndice de refrao do lquido (faixa de 1,31 a 1,63 => 2 prismas); Refratmetro de deflexo: faixa linear mais ampla (1 prisma), menos sensvel a alteraes de temperatura, muito sensvel a vibraes, celas maiores (10 a 15L), menos sensvel; Empregos: cromatografia por excluso (para polmeros ou amostras biolgicas, que geralmente no absorvem no UV) e cromatografia preparativa.HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 161 Detectores eletroqumicos Alta sensibilidade (muito bons para anlise de traos) e alta seletividade; Amostra deve ser constituda por molculas ou ons capa-zes de oxidar ou reduzir. Seletividade baseada no potencial aplicado; Condutomtricos (de baixa e alta freqncia) e potenciomtricos; So bons com FM aquosas => cromatografia por troca inica, por excluso ou fase reversa por pares de ons. HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 162 Outros detectores Por absorbncia no infravermelho Por radioatividade Baseados em propriedades especficas do soluto Detector de Espectrometria de MassasHPLCHPLC Det ect or es Det ect or esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 163 Acoplamento com CL delicado, vrias interfaces: Direct Introduction, Ion Evaporation, Particle Beam, APCI, Electrospray, Ion Spray, Thermospray etc; Apenas as ionizaes efetuadas a presso atmosfrica (API): eletrospray (ESI) e ionizao qumica a presso ambiente (APCI) tem aplicabilidade em anlises qumicas.HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esDetector de Espectrometria de Massas (MS)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 164 Eletrospray - mais adequada para a anlise de espcies qumicas de maior polaridade e massa molecular (por exemplo protenas). APCI - mais empregada na anlise de molculas de baixa polaridade e pequena massa molecular (pro exemplo pesticidas). Limitao - ionizao a presso atmosfrica gera poucos fragmentos (dificulta identificao) => espectrometria de massa em tandem(MS/MS).HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esDetector de Espectrometria de Massas (MS)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 165 LC/MS/MS: seleciona-se o on caracterstico do composto de interesse e bombardeia-se com gs inerte de forma a gerar novos ons Analisadores de massa: quadrupolo e ion trap Duplo ou triplo quadrupolo (pode ser hexapolo) Aplicaes de LC/MS/MS: anlise de biomolculas, anlise de frmacos em fludo biolgico, destaque para estudos de bioequivalncia.HPLCHPLC Det ect or es Det ect or esDetector de Espectrometria de Massas (MS)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 166Detector de Espectrometria de Massas (MS)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 167 Detector de Espectrometria de Massas (MS) APIProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 168 Detector de Espectrometria de Massas (MS) QudrupoloProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 169 Detector de Espectrometria de Massas (MS) Interface APIProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 170 Detector de Espectrometria de Massas (MS) QuadrupoloProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 171 Detector de Espectrometria de Massas (MS) Ion TrapProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 172colunaFM FEFator crtico !HPLCHPLC Col unas FM e FECol unas FM e FE Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 173 FM causa 50% dos problemas de anlise; Reagentes grau HPLC => pureza imprescindvel (incluindo gua); Sais, PIC, cidos, tampes purificados; Colunas possuem filtros (ao sinterizado) de 2 m => retm partculas em suspenso; Sujeiras maiores que 1/8 do dimetro da partcula podem entupir os caminhos do leito de recheio.HPLCHPLC Col unas FM e FECol unas FM e FE Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 174 Teflon (TFE) apropriado para tudo, mas precisa ser ativado com metanol ou outro orgnico antes da passagem de gua ou acetonitrila; Polipropileno hidrfilo (GHP) adequado para gua e orgnicos em geral menos TCB e o-DCB; Membrana de PVDF adequado para orgnicos e gua, menos DMF, acetona e acetonitrila.HPLCHPLC Membr anas par a f i l t r arFM Membr anas par a f i l t r arFMProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 175 O mais correto preparar diariamente; Filtrar (re-filtrar tampo todos os dias) Degaseificar: hlio, ultra-som e vcuo, ultra-som e agitao, degasser (12 em 12 h); Maior ateno com pH.HPLCHPLC FM FMProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 176 Coluna a base de slica => pH de uso na faixa de 2-8; Slica hbrida => pH na faixa de 2-12ou 1-12. Fluxos altos prejudicam o leito; Presso de trabalho alta e choques de presso causam degradao do leito (alm de desgastar os selos da bomba e do injetor).HPLCHPLC Col una Col unaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 177 Sobrecarga de amostra na coluna (2 mg/g de fase) resulta em decrscimo de eficincia, decrscimo de reteno e aumento de cauda; Volume mximo de amostra depende: rea superficial do suporte, % de recobrimento, fa-tor de reteno dos picos, resoluo, volume da coluna; Volume mximo de injeo deve ser < 1% dovolume interno da coluna vazia.HPLCHPLC Vol ume da amost r a Vol ume da amost r aProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 178 Se a amostra for preparada com solvente mais forte que FM diminui-se a eficincia e o fator de reteno; Sempre que possvel preparar a amostra em FM ou em solvente mais fraco; Exemplo: FM com 30% de metanol, amostra deve ser dissolvida em no mximo 30% de metanol. 30% de acetonitrila tambm no adequado.HPLCHPLC Di l uent e da amost r a Di l uent e da amost r aProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 179 Colunas a base de slica: 3500-4000 psi; Colunas a base de resina PS-DVB: ~1500 psi; Resina de metacrilato: ~ 800 psi; Troca inica: verificar manualmente; Recheios esfricos tem presso menor (maior eficincia); Aumentar vazo (presso) gradativamente.HPLCHPLC Pr esso Pr essoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 180 Colunas a base de slica: 60C; Colunas C18 e C8 a base de slica hbrida: 80C; Para um aumento de 10C, dobra-se a velocidade de hidrlise (degradao) da camada orgnica do recheio; Coluna GPC: entre 80 e 145C; No deixar a coluna com temperatura elevada sem ter FM passando.HPLCHPLC Temper at ur a Temper at ur aProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 181 Inverter coluna? Limpeza de colunas Para sais e PIC=> gua 40-50C FE reversa usar THF ArmazenagemHPLCHPLC Col una Col unaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 182HPLCHPLC Pr obl emas de assi met r i a Pr obl emas de assi met r i aProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 183CLAECLAE Det ect or es Det ect or esPRINCPIOabsoro UV/VISfluorescncia em excitao e emissooxidao-reduodiferena de ndice de refraorazo massa/cargaFAIXA LINEAR3-454-535LD em massa10 pg (10-11g)10fg (10-14g)100 pg (10-10g)1 ng (10-9g)< 1pg (< 10-12g)DETECTORabsorbnciafluorescnciaeletroqumicondice de refraoespectrometria de massaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 184CLAECLAE FE, FM FE, FMcidos carboxlicos, aminocidos, flavonides-SiOH slicaProtenas, peptdeos -(CH2)3OCH2CHCH2OHOHdiolDrogas, alcalides -(CH2)3NH2Amino (NH2)Aminas, lcoois, fenis Etanol, cicloexano, hexano, propanol, ter, clorofrmio-(CH2)3CN Ciano (CN) Fase normal-CH2CH2CH2 fenil-CH2CH2Cicloexil-CH2CH3Etil-(CH2)7CH3Octil (C-8 ou RP-8)Comp. no polares, vitaminas, pesticidas, esterides, hidrocarbonetosMetanol, gua, acetonitrila, THF-(CH2)17CH3Octadecil (C-18 ou RP-18)Fase reversaamostra FM FEProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 185 A cromatografia gasosa (CG) uma tcnica com um poder de resoluo excelente, tornando possvel a anlise de dezenas de substncias presentes em uma amostra. Tambm uma tcnica muito sensvel, permitindo a anlise quantitativa de baixas concentraes.Cr omat ogr af i a GasosaCr omat ogr af i a Gasosa - - CG CGProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 186 A CG s pode ser empregada na anlise de substncias volteis e estveis termicamente, ou necessita-se formar um derivado com os analitos. Muitas vezes, ela necessita de preparo de amostra, dificultando a sua aplicaoCGCG - - I nconveni ent es I nconveni ent esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 187 EmCG,umacorrentedegsinertepassa continuamentepelacolunaequandoa amostravaporizada introduzida rapidamentenestacorrentedegs,elaarrastadaatravsdacoluna.Os componentespresentesnaamostraso separados e geram um sinal no detector.CGCG - - T T cni ca cni caProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 188 Durante a anlise, a temperatura da coluna pode permanecer constante => CG isotrmica ou sofrer uma variao linear ou no => CG com temperatura programada. A programao de temperatura significantemente importante, pois melhora a separao e diminui o tempo de anlise.CGCG - - T T cni ca cni caProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 189 Programao de temperatura Consiste em comear a anlise com a coluna em uma temperatura mais baixa, para que solutos de baixo ponto de ebulio possam eluir como picos separadas. Durante a anlise a temperatura aumentada para diminuir a reteno de substncias de maior ponto de ebulio. Vantagens: maior simetria dos pico, melhor detectabilidade para picos muito retidos.CGCG - - T T cni ca cni caProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 190123465CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 1911 - Reservatrio de Gs e Controles de Vazo / Presso.2 - Injetor (Vaporizador) de Amostra.3 - Coluna Cromatogrfica e Forno da Coluna.4 - Detector.5 - Eletrnica de Tratamento (Amplificao) de Sinal.6 - Registro de Sinal (Registrador ou Computador).Observaes em vermelho: temperatura controladaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 192 Gs de arrasteRequisitos:Impurezas tpicas em gases e seus efeitos:oxida / hidroliza algumas FEincompatveis com DCEH2O, O2hidrocarbonetos rudo no sinal de DICINERTE No deve reagir com a amostra, fase estacionria ou superfcies do instrumento.PURO Deve ser isento de impurezas que possam degradar a fase estacionria.CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 193CUSTOPUREZAABCA = 99,995 % (4.5)B = 99,999 % (5.0)C = 99,9999 % (6.0)CUSTO - Gases de altssima pureza podem ser muito caros.Gs de arrasteRequisitos:CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 194He , H2DCTDICN2, H2DCEN2(SS), Ar + 5% CH4COMPATVEL COM DETECTOR - Cada detector demanda um gs de arraste especfico para melhor funcionamento.Gs de arrasteRequisitos:CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 195 Dispositivos de injeo de amostraOs dispositivos para injeo (INJETORES ou VAPORIZADORES) devem prover meios de introduo INSTANTNEA da amostra na coluna cromatogrficaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 196 InjetoresInjeo instantnea:Injeo lenta:t = 0t = xt = 0t = xCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 197 Injetor on-column convencional12341 - Septo (silicone)2 - Alimentao de gs de arraste)3 - Bloco metlico aquecido4 - Ponta da coluna cromatogrficaInjetoresCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 1981 2 31 - Ponta da agulha da microseringa introduzida no incio da coluna.2 - Amostra injetada e vaporizada instantaneamente no incio da coluna.3 - Plug de vapor de amostra forado pelo gs de arraste a fluir pela coluna. Injetor on-column convencionalInjetoresCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 199Injetor split/splitlessA injeo dos volumes de amostra que as colu-nascapilares necessi-tam s possvel devido a existncia da tcnica SPLIT.Importante estabelecer split ratio .CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 200 Parmetros de injeoTEMPERATURA DO INJETOR Deve ser suficientemente elevada para que a amostra vaporize-se imediatamente, mas sem decomposioRegra Geral: Tinj= 50oC acima da temperatura de ebulio do componente menos voltilVOLUME INJETADO Depende do tipo de coluna e do estado fsico da amostraCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 201COLUNAAmostrasGasosasAmostrasLquidasempacotada = 3,2 mm (1/4)0,1 ml ... 50 mL 0,2 L ... 20 Lcapilar = 0,25 mm0,001 ml ... 0,1 mL 0,01 L ... 3 LSlidos: convencionalmente se dissolve em um solvente adequado e injeta-se a soluoParmetros de injeoCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 202 Colunas EmpacotadasCapilaresCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 203 Colunas Empacotada = 3 a 6 mmL = 0,5 m a 5 mRecheada com slido pulverizado (FE slida ou FE lquida depositada sobre as partculas do recheio)CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 204 Colunas Capilares = 0,1 a 0,5 mmL = 5 m a 100 mParedes internas recobertas com um filme fino (frao de m) de FE lquida ou slidaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 205 Temperatura da ColunaAlm da interao com a FE, o tempo que um analitodemora para percorrer a coluna depende de sua PRESSO DE VAPOR (p0).p0 = fEstrutura qumicado analitoTemperatura da colunaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 206TemperaturadacolunaPressodevaporVelocidadedemigraoANALITO ELUI MAIS RAPIDAMENTE (MENOR RETENO)CONTROLE CONFIVEL DA TEMPERATURA DA COLUNA ESSENCIAL PARA OBTER BOA SEPARAO EM CGTemperatura da ColunaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 207 AMPLAFAIXADETEMPERATURADEUSO Pelomenosde Tambienteat 400oC. Sistemas criognicos (T < Tambiente)podemser necessrios em casos especiais.TEMPERATURA INDEPENDENTE DOS DEMAIS MDULOSNodeveserafetadopelatemperaturadoinjetore detector. TEMPERATURAUNIFORMEEMSEUINTERIOR Sistemas deventilaointernamuitoeficientesparamantera temperatura homognea em todo forno.Forno da ColunaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 208 FCILACESSO COLUNA Aoperaodetrocadecoluna pode ser freqente. AQUECIMENTO E ESFRIAMENTO RPIDO Importante tanto em anlises de rotina e durante o desenvolvimento de metodologias analticas novas.TEMPERATURA ESTVEL E REPRODUTVELA temperatura deve ser mantida com exatido e preciso de 0,1C.Forno da ColunaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 209 Misturas complexas (constituintes com volatilidades muito diferentes) separadas ISOTERMICAMENTE:TCOLBAIXA:- Componentes mais volteis so separados.- Componentes menos volteis demoram a eluir, saindo como picos mal definidos.TCOLALTA:- Componentes mais volteis no so separados.- Componentes menos volteis eluem mais rapidamente.Temperatura constanteCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 210A temperatura do forno pode ser variada linearmente durante a separao:Consegue-se boa separao dos componentes da amostra em menor tempoProgramao linear de temperaturaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 211TEMPOtINItFIMRParmetros de uma programao de temperatura:TEMPERATURATINITFIMTINITemperatura InicialTFIMTemperatura FinaltINITempo Isotrmico InicialtFIMTempo Final do ProgramaR Velocidade de AquecimentoProgramao linear de temperaturaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 212Detectores Detectores mais importantesDETECTORPORCAPTURADEELTRONS(DCEOUECD)Supressodecorrentecausadapelaabsorodeeltronspor eluatos altamente eletroflicos.DETECTORPORCONDUTIVIDADETRMICA(DCTOUTCD)Variao da condutividade trmica do gs de arraste.DETECTORPORIONIZAOEMCHAMA(DICOUFID) ons gerados durante a queima dos eluatos em uma chama de H2+ ar.CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 213A taxa de transferncia de calor entre um corpo quente e um corpo frio depende da condutividade trmica do gs no espao que separa os corposSe a condutividade trmica do gs diminui, a quantidade de calor transferido tambm diminui - o corpo quente se aquece.Detectores DCT ou TCDCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 214Configurao tradicional do DCT: bloco metlico com quatro celas interligadas em par - por duas passa o efluente da coluna e por duas, gs de arraste puro:CELAS DA AMOSTRACELAS DE REFERNCIACORTE SUPERIORCELAS DAAMOSTRACELAS DE REFERNCIACORTE LATERALDetectores DCT ou TCDCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 215Detectores DCT ou TCDQuando da eluio de um composto com condutividade trmica menor que a do gs de arraste puro:Diferena de resistncia eltrica entre os filamentos de amostra e refernciaFilamentos nas celas de amostra se aquecemResistncia eltrica dosfilamentos nas celas de amostra aumentaFilamentos nas celas de referncia no se aquecemResistncia eltrica dos filamentos nas celas de referncia fica constanteCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 216SELETIVIDADE: Observa-se sinal para qualquer substncia eluida diferente do gs de arraste = UNIVERSALSENSIBILIDADE / LINEARIDADE: Dependendo da configurao particular e do analito: QMD = 0,4 ng a 1 ng com linearidade de 104(ng - dezenas de g)VAZO DE GS DE ARRASTE: O sinal proporcional concentrao do analito no gs de arraste que passa pela cela de amostra.Com DCT, a rea dos picos cromatogrficos MUITO dependente da vazo do gs de arraste !!!Detectores DCT ou TCDCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 217O efluente da coluna misturado com H2e O2e queimado. Como numa chama deH2+ O2no existem ons, ela no conduz corrente eltrica.Quando um composto orgnico elui, ele tambm queimado. Como na sua queima so formados ons, a chama passa a conduzir corrente eltricaDetector FID ou DICCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 218Qumica da Chama de Hidrognio:IncandescnciaReaoQuebraEstrutura da chamatrs regies bsicasDetector FID ou DICCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 219Queima de substncias com ligaes C-HCH+O CHO++e-1 on formado a cada ~105tomos de C queimadosQueima de H2Formam-se apenas radicais!Detector FID ou DICCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 220Detector FID ou DICSELETIVIDADE: Seletivo para substncias que contm ligaes C-H em sua estrutura qumica. Como virtualmente todas as substncias analisveis por CG so orgnicas, na prtica o DIC UNIVERSAL.SENSIBILIDADE / LINEARIDADE: QMD tpicas = 10 pg a 100 pg com linearidade entre 107e 108(pg a mg)Compostos que NO produzem resposta no DIC:Gases nobresH2, O2, N2CO, CO2, CS2CCl4, peralogenadosNH3, NxOySiX4(X = halognio)H2OHCOOH, HCHO *CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 221Detector FID ou DICDetector de Nitrognio - FsforoProla de sal de metal alcalino:RbCl (normal), KClSeletividade: S para fosforados ou nitrogenados: 10.000 x - 100.000 x em relao a hidrocarbonetos similaresQMD = 0,4 pg a 10 pg (N) e 0,1 a 1 pg (P)Modificao do DIC altamente seletiva para compostos orgnicos nitrogenados e fosforadosCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 222Detector ECD ou DCEUm fluxo contnuo de eltronslentos estabelecido entre um ando (fonte radioativa -emissora) e um catodo.CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 223Detector ECD ou DCENa passagem de uma substncia eletroflica alguns eltrons so absorvidos, resultando uma supresso de corrente eltrica.CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 224Detector ECD ou DCEFONTE RADIOATIVA O ando deve estar dopado com um istopo radioativo - ou - emissorEmprego universal em DCE comerciais:3H (-, 0,02 MeV)Sob a forma de Ta3H3Tdetdeve ser < 225oCMaior sensibilidade63Ni (-, 0,06 MeV)Usado como 63Ni 0Maior linearidadetil at ~400oCCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 225Detector ECD ou DCEGS DE ARRASTE - Funcionamento do DCE muito dependente da natureza do gs de arrasteSENSIBILIDADE/LINEARIDADE - QMD = 0,01 pg a 1 pg (organoclorados), linearidade ~ 104(pg a ng)O DCE o detector preferencial para anlises de traos de organoalogenados e similaresMAIS USADOS:N2Ar + 5% CH4Geram eltrons lentos quando bombardeados com -CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 226FE LQUIDOS Depositados sobre a superfcie de: s-lidos porosos inertes (colunas empacotadas) ou de tubos finos de materiais inertes (colunas capilares)FElquidaSUPORTESlido inerte porosoTubo capilar de material inerteCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 227FEPara minimizar a perda de FE lquida por volatilizao, normalmente ela :Entrecruzada: as cadeias polimricas so quimicamente ligadas entre siQuimicamente ligadas: as cadeias polimricas so presas ao suporte por ligaes qumicasCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 228FESLIDOS Colunas recheadas com material finamente granulado (empacotadas) ou depositado sobre a superfcie interna do tubo (capilar)Regra geral: a FE deve ter caractersticas tanto quanto possvel prximas das dos solutos a serem separados (polar, apolar, aromtico ...)CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 229FE idealSELETIVA Deve interagir diferencialmente com os componentes da amostra.FE Seletiva: separao adequada dos constituintes da amostraFE pouco Seletiva: mresoluo mesmo com coluna de boa eficinciaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 230FE ideal ideal - caractersticasAMPLA FAIXA DE TEMPERATURAS DE USO Maior flexibilidade na otimizao da separao.BOA ESTABILIDADE QUMICA E TRMICA Maior durabilidade da coluna, no reage com componentes da amostraCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 231FE ideal ideal - caractersticasPOUCO VISCOSA Colunas mais eficientes (menor resistncia transferncia do analito entre fases)DISPONVEL EM ELEVADO GRAU DE PUREZA Colunas reprodutveis; ausncia de picos fantasma nos cromatogramas.CGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 232O fenmeno fsico-qumico responsvel pela interao analito + FE slida a ADSOROA adsoro ocorre na interface entre o gs de arraste e a FE slidaFE slida - adsoroCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 233ADSOROSlidos com grandes reas superficiais (partculas finas, poros)Solutos polaresSlidos com grande nmero de stios ativos (hidroxilas, pares de eltrons)FE slida - adsoroCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 234Materiais mais usados:Polmeros PorososPorapak (copolmero estireno-divinilbenzeno), Tenax (polixido de difenileno).Slidos InorgnicosCarboplot, Carboxen (carves ativos grafitizados), Alumina, Peneira Molecular (argila microporosa).FE slidaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 235Principais Aplicaes:- Separao de gases fixos- Compostos leves- Sries homlogasGASES DE REFINARIAColuna:Carboxen-1000 60-80 mesh; 15 x 1/8TCOL: 35oC a 225oC / 20oC. min-1Gs de Arraste: He @ 30 ml.min-1Detector: TCDFE slidaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 236O fenmeno fsico-qumico responsvel pelainterao analito + FE lquida a ABSOROA absoro ocorre no interior do filme de FE lquida (fenmeno INTRAfacial)FE lquida - absoroCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 237ABSOROFilmes espessos de FE lquidaInterao forte entre a FE lquida e o analito (grande solubilidade)Grande superfcie lquida exposta ao gs de arrasteFE lquida - absoroCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 238Famlia FE LquidaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oMaior parte das aplicaes em CG modernaQuatro grandes grupos estruturais:PARAFINAS Apolares; alta inrcia qumica; praticamente abandonadas. Principais: esqualano (C30H62), Apiezon (graxas para vcuo).POLISTERES steres de dilcoois com dicidos. Polares; altamente sensveis a umidade e oxidao; uso em declnio. Principais: DEGS, EGA, EGS.Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 239POLIGLICIS Muito polares; sensveis a umidade e oxidao; ainda muito importantes. Principal: Polietilenoglicol (nomes comerciais: Carbowax, DB-Wax, Supelcowax, HP-Wax, etc.)C H2C H2O H O HnEstrutura Qumica:Famlia FE LquidaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 240SILICONES (polisiloxanas) As FE mais em-pregadas em CG. Cobrem ampla faixa de pola-ridades e propriedades qumicas diversas.SiCH3H3CCH3O SiR1R2O SiCH3CH3CH3nR1, R2= qualquerradical orgnico- Ligao Si-O extremamente estvel = elevada estabilidade trmica e qumica das FE.Famlia FE LquidaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 241- Silicones so fabricados em larga escala para diversas aplicaes = minimizao de custo do produto + tecnologia de produo e purificao largamente estudada e conhecida;- Praticamente qualquer radical orgnico ou inorgnico pode ser ligado cadeia polimrica = FE ajustveis a separaes especficas + facilidade de imobilizao por entrecruzamento e ligao qumica a suportes.Famlia FE LquidaCGCG - - I nst r ument a I nst r ument a o oProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 242 Quantificao Sinal proporcional a concentrao. Teor alcolico Essencial principalmente na anlise de solues ou xaropes leos essenciais, essncias, fragrncias, etcCGCG Apl i ca Apl i ca es esProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 243 Resduos de solventes Utilizado principalmente para matrias primas, pois deve-se garantir baixo nvel de resduos orgnicos oriundos do processo de sntese => necessrio HeadSpace* . Impurezas com as vantagens de obteno de menores nveis de concentrao e melhor performance.CGCG Apl i ca Apl i ca es es*Head space: tcnicadaCGutilizadaparaanalisarosvaporesgeradospor umaamostra.Necessitadedispositivosespeciaiscomoseringaspara estepropsitoouadaptaoquesubstituioinjetorautomtico convencionalProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 244Apl i ca Apl i ca es CG e HPLC es CG e HPLCProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 245Apl i ca Apl i ca es CG e HPLC es CG e HPLCProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 246Apl i ca Apl i ca es CG e HPLC es CG e HPLCProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 247Apl i ca Apl i ca es CG e HPLC es CG e HPLCProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 248Apl i ca Apl i ca es CG e HPLC es CG e HPLCTroca inicaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 249Apl i ca Apl i ca es CG e HPLC es CG e HPLCTroca inicaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 250Apl i ca Apl i ca es CG e HPLC es CG e HPLCGPCProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 251TCNICAS ESPECTROSCPICAS A espectroscopia consiste no estudo qualitativo e quantitativo da estrutura dos tomos e molculas e de distintos processos fsicos mediante o emprego de absoro, emisso e disperso de radiao eletromagntica (luz). As tcnicas espectroscpicas se baseiam na interao luz-matria. Esta interao pode provocaruma alterao na direo daradiao e/ou transies entrenveis deenergiade tomos e molculas. Segundo Maxwell, a luz uma radiao electromagntica caracterizada poruma frequencia ()ecomprimento deonda()relacionadaspela expresso: = c A radiao electromagntica representada por um campo eltrico e outro magntico que esto em fase, com oscilaessinuosas em ngulo reto um em relao ao outro na direo de propagaoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 252Representao de um raio de radiaomonocromtica polarizada em um plano. Campos eltricos e magnticos perpendiculares entre si e em relao a direo de propagao. Representao bidimensional do vetor eltricoAmplitude uma quantidade vetorial que fornece a medida da intensidade do campo magntico e eltrico no ponto mx.Perodo de uma onda o tempo em segundos para atingir dois mx. ou min. Freqncia o n de oscilaes que ocorrem em um segundo (1 Hz= 1 s-1)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 253TCNICAS ESPECTROSCPICASRadiao eletromagnticaOnda: amplitude, freqncia, perodo, comprimento de onda e velocidadePartcula:h= cte. de Planck (6.62618x10-34 Js), = frequencia da radiao (Hz), c= velocidade de la luz, = comprimentode onda (m) c= 3.00 108m/s Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 254* ABSORO: transio de eltrons do estado fundamental a uma estado mais excitado de um tomo ou molcula, que ocorre com transferncia de energia da fonte+ EMISSO: transio de estados excitados a estados de menor nivel de energia com emisso de radiao4 DISPERSSO: alterao na direo da radiao devido a sua interaocom a matria, pode ocorrer com ou sem transferncia de energia Quando a radiao interage com a matria podem ocorrer os seguintesfenmenos:TCNICAS ESPECTROSCPICASProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 255Regies do espectro electromagnticoTCNICAS ESPECTROSCPICASProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 256TCNICAS ESPECTROSCPICASRegies do espectro electromagnticoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 257TCNICAS ESPECTROSCPICASProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 258 Radio frequncia: RMNA matria orgnica no absorve ondas de radio (radiao pouco energtica) e no hnenhuma transio que possa ocorrer. Nos espectros de RMN ocorre a atuaoconjunta da radiao em um campo magntico forte Microondas: Ressonncia de spin eletrnicoA matria orgnica pode absorver esta energia algumas vezes. A energia rotacional pode se modificar devido a absoro de microondas. Tcnica limitada a radicaislivres e molculas muito polares Infravermelho: IR e FTIRTcnica que fornece informao qualitativa importante. A banda de radiao do infravermelho interage com a vibrao (segundo nivel de energia molecular) Visvel-UV:Absoro, emissoExcitao eletrnica => estados electrnicos fundamentais a estados excitados Raios X:Estudo da geometria das molculasCLASSIFICAO DAS TCNICAS ESPECTROSCPICAS EM FUNO DO COMPRIMENTO DE ONDAProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 259TCNICAS ESPECTROSCPICASProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 260TECNICAS ESPECTROSCPICASEspectros de emissoFluorescncia, fosforescnciaFluorescncia molecularAtmica e molecularAbsoro de radiaoUVVisvelAbsoro atmicaAbsoro molecularIRProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 261TECNICAS ESPECTROSCPICASProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 262TECNICAS ESPECTROSCPICASEspectros atmicos espectros de linhaEspectros moleculares espectros de bandasProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 263A= -log T= log P0/P= b cTECNICAS ESPECTROSCPICASABSORO MOLECULAR UV/VISProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 264TECNICAS ESPECTROSCPICASABSORO MOLECULARVISVELVerde-azulada vermelha 650-750Azul-esverdeada laranja 595-650Azul amarela 580-595Violeta Amarela-esverdeada 560-580Prpura verde 500-560Vermelha Verde-azulada 490-500Laranja Azul-esverdeada 480-490amarela azul 435-480Amarela-esverdeada violeta 400-435Cor complementar transmitidaCor da luz absorvidaRegio do comprimento de onda absorvido, nmProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 265Espectroscopia atmica...histrico 1802, Wollaston ... Estudos do espectro da luz solar 1814, Fraunhofer ...descobriu raias visveis no espectro solar 1832,Brewster...ConcluiuqueasraiasdeFraunhofer eramdevidaspresena de vapores na atmosfera 1860, Kirchoff ... Desenvolve a Lei fundamental da Absoro Atmica: todos os corpos podem absorver radiao que eles prprios emitem 1902, Wood ... Demonstra o fenmeno de absoro e emisso atmica 1955, Alan Walsh ... Primeira proposta instrumentalProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 266Espectroscopia atmicaConjunto de tcnicas fundamentadas na interao entre a radiao e os tomos no estado livre.ABSOROEMISSO3s3p4p5pEnergia trmica ou eltrica3s3p4p5p285 330 590 nmAbsoro EmissosdioProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 267Espectroscopia atmica Absoro Emisso FluorescnciaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 268Espectroscopia atmicaAerossol: uma suspenso de partculas lquidas ou slidas finamente divididas em um gsAtomizao: converso das espcies do analitoem tomos ou ons elementares em fase gasosaNebulizar: significa converter um lquido em um jato gasoso spray ou nvoaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 269Espectroscopia atmica[M+,X-]aq[M+,X-]aqNebulizaosoluo mist[MX]solidVaporizaodesolvatao[X0]gas[M0]gas[MX]gasAtomizao[M+]gas[X+]gasAtomizao[M*]gas[M0]gasemissoexcitaoouabsoro(aquec. Ouluz)estadofundamentalestadoexcitadoProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 270Espectroscopia atmicaProf Dr Glaucia Maria F. Pinto 271Espectroscopia atmicaAtomizao: o processo de atomizao d o nome a tcnica Chama Eletrotrmico Forno de Grafite Plasma Hidreto As, Sb, Sn, Se, Bi, e Pb Vapor-frio Hg (presso de vapor a temperature ambiente)Prof Dr Glaucia Maria F. Pinto 272Absoro atmica...sistema de atomizao Atomizao ocorre em umachama criada pela mistura de umcombustvel comum oxidante Analito eons debackground so atomizadossimultaneamente Somente uma pequenaporcentagem da amostraaquosa atomizada,amaiorparte vai para o descarteEspectroscop