Quimica Muito Bom

ANÁLISE QUÍMICA – Teoria revisão 01

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Á acostumando a estudo

Análise Química - Teoria

Química Analítica Qualitativa

Colégio: Ateneu Santista

Curso: Técnico em Química Conteúdo: 1. Introdução 2. Segurança em Laboratórios 3. Equipamentos, materiais e vidrarias 4. Técnicas básicas utilizadas em Análise Química 5. Propriedades físico-químicas 6. Análise Qualitativa de cátions e anions Professora – Anália Christina Pereira Caires


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1. Introdução a Química Analítica O estudo da Química pode ser didaticamente dividido em vários capítulos, como Geral, Inorgânica, Orgânica e Analítica. Da mesma forma podemos dividir a Química Analítica em outros dois capítulos que se denominam Química Analítica Qualitativa e Química Analítica Quantitativa. É a Química Analítica Qualitativa nosso objetivo neste trabalho, onde iremos apresentar con-ceitos e técnicas úteis aos estudantes de química. A Química Analítica Qualitativa tem como objetivo principal identificar os elementos constituintes de uma substância pura ou de uma mistura de várias substâncias E este guia prático tem como objetivo apresentar conceitos e métodos pelos quais pode-se identificar os elementos componentes de uma substância pura ou em uma mistura de substâncias. O que é a ciência chamada Química? O homem sempre lidou com a química e no princípio existia o interesse por parte de algumas pessoas em entender o que acontecia com as substâncias. Eram chamados de alquimistas e realizam experimentos químicos sem um embasamento científico. Com o desenvolvimento dos conhecimentos estabeleceram-se os fundamentos da química. Como é uma ciência experimental todos os conceitos químicos já desenvolvidos e os que forem desenvolvidos devem ter um critério científico, sempre tendo como ponto inicial uma experiência e depois a generalização do fato em forma teórica, normalmente chamada lei. Na figura 1 temos um diagrama deste processo pode ser visto a seguir

Figura 1 – Diagrama para elaboração de uma lei

EXPERIÊNCIA

OBSERVAÇÃO

TEORIA

TEORIA SEM-

PRE

É TESTADA

TEORIA APRI-

MORADA


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2. Segurança em laboratório Químico 2.1. Regras básicas de Segurança Um laboratório de Química normalmente é um local que desperta a curiosidade e as pessoas, mas também contem uma grande variedade de reagentes, vidrarias e equipamentos elétricos que se mal utilizados podem se tornar causa de acidentes. Aqueles utilizam do laboratório devem estar sempre atentos para evitar qualquer tipo de problema. Para isto foram criadas algumas regras básica de segurança que se aplicam a qualquer laboratório, a saber: a) Nunca trabalhe sozinho em um laboratório, se acontecer alguma coisa não terá o auxilio

de ninguem. b) Dentro do laboratório deve-se ter atitudes responsáveis e prudentes. Não misture material

de laboratório com seus pertences pessoais. c) Não é permitido dentro do laboratório o uso de bermudas, sandálias e chinelos. Utilizar

sempre o avental, calçado fechado e óculos de segurança. Conforme o serviço a ser executado outros equipamentos de segurança próprios devem ser utilizados.

d) Não use lentes de contato no laboratório, pois podem ser danificadas por vapores de produtos químicos, causando lesões oculares graves. Cabelos longos devem ser amarrados.

e) É proibido fumar ou comer no laboratório. Nunca coloque nenhum alimento nas bancadas, armários, geladeiras e estufas dos laboratórios. Nunca utilize vidraria de laboratório como utensílio doméstico.

f) Procure sempre ter informações sobre a experiência, as propriedades físicas e a toxicidade dos reagentes a serem utilizados. Antes de utilizar qualquer reagente, leia seu rótulo, verificando os riscos existentes.

g) Nunca deixar frascos de reagentes abertos e evitar contaminá-los. h) Afaste qualquer produto ou material, antes de utilizar uma chama. i) Evitar qualquer contato dos reagentes com a pele e olhos. Caso ocorra lava-los

imediatamente com água em abundância, exceto quando o produto químico for o ácido sulfúrico, neste caso a utilização de água irá provocar queimadura. Com ácido sulfúrico é necessário a sua neutralização com uma solução de carbonato.

j) Existindo a formação de gases ou vapores, utilizar a capela k) Evitar improvisações, na duvida procurar pessoas mais experientse l) Ao termino do trabalho, arrumar a bancada e lavar o material utilizado, fechar todas as

gavetas e portas, mantenha as bancadas limpas e organizadas m) Qualquer fato estranho ou incidente, comunicar ao responsável pelo laboratório. n) Certifique-se da localização e funcionamento dos equipamentos de segurança coletivos:

extintores de incêndio, lava-olhos e chuveiros de emergência e da saída de emergência. o) Não pipete nenhum tipo de produto com a boca, use sempre a pera nesta atividade. p) Não leve as mãos à boca ou aos olhos quando estiver manuseando produtos químicos.

Lave cuidadosamente as mãos com bastante água e sabão, antes de sair do laboratório. q) Não se exponha a radiação UV, IV ou de luminosidade muito intensa sem a proteção

adequada (óculos com lentes filtrantes). r) Faça uma limpeza prévia, com água, ao esvaziar um frasco de reagente, antes de colocá-

lo para lavagem. s) Rotule imediatamente qualquer reagente ou solução preparados e amostras coletadas. t) Retire da bancada os materiais, amostras e reagentes empregados em um determinado

experimento, logo após o seu término. u) Jogue papéis usados e materiais inservíveis na lata de lixo somente quando não

representar risco para as pessoas ou meio ambiente. v) Limpe imediatamente qualquer derramamento de produtos químicos. Proteja-se, se

necessário, para fazer esta limpeza e utilize os materiais e procedimentos adequados.


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2.2. Riscos Chamamos de risco todo perigo ou possibilidade de perigo, onde existe a probabilidade de termos uma perda ou de causar um dano. O risco é avaliado com base na probabilidade de exposição e conseqüência detectada pela exposição. A identificação do risco é uma das atividades primordiais a ser feita antes de iniciar uma atividade. A partir desta identificação é que podemos avaliar a extensão do mesmo, e es-tudar a melhor maneira de prevenir e controlar o mesmo. Os riscos são identificados pela natureza do agente causador (químico, físico, biológico, etc.), sua característica física (gás, líquido, vapor,etc.), pela forma com que pode entrar em contato com a pessoa(inalação, pele, ingestão, etc.) e pelo efeito que a exposição do mesmo pode causar ( lesões físicas, envenenamento, asfixia, câncer, irritação, etc.)

a) Riscos Químicos – são os oriundos de do contato com produtos químicos irritantes, venenosos, cancerígenos, tóxicos, etc.

b) Riscos Físicos - são os riscos onde a natureza do agente é uma propriedade física: ruído, radiação, temperatura, vibração, frio, umidade, etc.

c) Riscos Biológicos – são os riscos onde o agente causador é um microorganismo: ví-rus, bactéria, parasita, fungos, etc.

d) Riscos Ergométricos – são os decorrentes de posicionamentos incorretos durante a execução de atividades.

e) Riscos de Acidentes – são os decorrentes de condições inseguras ou de um ato inse-guro praticado durante a execução das atividades

2.2.1. Mapa de risco Mapa de risco é uma representação gráfica que serve para representar todos os riscos exis-tentes em um local de trabalho. Ele é elaborado com base na planta do local e leva em conta também a magnitude do risco existente, ou seja, se a probabilidade do risco é alta, média ou baixa. São levados em consideração na elaboração do mapa de risco todos os fatores capa-zes de acarretar prejuízos à saúde dos trabalhadores: acidentes e doenças de trabalho. No mapa de risco alem da descrição do risco tem-se também noção da magnitude do mesmo, pois dependendo do tamanho com que ele é representado graficamente, tem-se noção se o mesmo é grande médio ou pequeno. Alem da identificação dos riscos existentes no local ana-lisado propicia o fornecimento de medidas preventivas de controle. Na tabela 1 são descritos os principais riscos existentes num laboratório. Figura 2 – Mapa de risco de um laboratório

Fonte - http://protecaoradiologica.unifesp.br/download/GerRrisLab.pdf)

http://protecaoradiologica.unifesp.br/download/GerRrisLab.pdf


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Tabela 1 – Tipos de riscos

RISCO Químico

(vermelho) Físico (verde)

Biológico (marrom)

Ergonômico (amarelo)

Acidentes (azul)

Agentes causadores

Fumos metálicos e vapores

Ruído e ou som muito alto

Microorganis-mos (Vírus, bactérias, protozoários)

Má postura do corpo em relação ao posto de trabalho

Equipamentos ina-dequados, defeituo-sos ou inexistentes

Gases asfixian-tes H, He, N e CO2

Oscilações e vi-brações mecâni-cas

Lixo hospitalar, doméstico e de animais

Trabalho estafante e ou excessivo

Máquinas e equi-pamento sem Proteção e ou manutenção

Pinturas e névoas em geral

Ar rarefeito e ou vácuo

Esgoto, sujeira, dejetos

Falta de Orienta-ção e treinamento

Risco de queda de nível, lesões por impacto de objetos

Solventes (em especial os voláteis)

Pressões eleva-das

Objetos conta-minados

Jornada dupla e ou trabalho sem pau-sas

Mau planejamento do lay-out e ou do espaço físico

Ácidos, bases, sais, alcoóis, é-teres, etc.

Frio e ou calor e radiação

Contágio pelo ar e ou insetos

Movimentos repe-titivos

Cargas e transpor-tes em geral

Reações quími-cas

Picadas de ani-mais (cães, in-setos, repteis, roedores, arac-nídeos, etc.)

Lixo em geral, fezes e urina de animais, conta-minação do solo e água

Equipamentos ina-dequados e não ergonômicos

Risco de fogo, detonação de ex-plosivos, quedas de objetos

Ingestão de pro-dutos durante pipetagem

Aerodispersói-des no ambiente (poeiras vege-tais e minerais)

Alergias, intoxi-cações e quei-maduras causa-das por vegetais

Fatores psicológi-cos (não gosta do trabalho, pressão do chefe, etc.)

Risco de choque elétrico (corrente contínua e alter-nada)

2.2.2. Incompatibilidade de reagentes químicos Outra coisa que deve ser levada em consideração num laboratório químico é a armazenagem dos reagentes utilizados. O conhecimento de cada produto químico e de suas características devem ser considerados na hora de armazená-los. Por regra não é permitido à armazenagem de produtos químicos incompatíveis, de modo que esta incompatibilidade deve ser levada em conta na estocagem dos reagente.Chamamos de incompatibilidade entre produtos químicos, a condição na qual determinados produtos se tornam perigosos quando manipulados ou ar-mazenados próximos a outros, com os quais possam reagir, criando condição de risco de um acidente. Os agentes oxidantes são os mais perigosos, pois durante uma reação química fornecem oxi-gênio, um dos elementos necessários a formação do fogo. Em determinadas circunstâncias o suprimento de oxigênio pode ser muito elevado, provocando um forte desprendimento de ca-lor, e por conseqüência uma explosão. Se forem guardados próximos a produtos com-bustíveis, e por uma razão qualquer, os dois entrarem em contato, existe uma probabilidade muito elevada de que ocorra um incêndio ou até uma explosão. Na tabela 2 estão relacionados os reagentes químicos com suas respectivas incompatibili-dades.


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Tabela 2 – Incompatibilidade de alguns reagentes químicos

Reagente Incompatível com

Ácido Acético Ácido Crômico, Ácido Perclórico, peróxidos, permanganatos, Ácido Nítrico, Eti-leno Glicol.

Acetileno Cloro, Bromo, Flúor, Cobre, Prata e Mercúrio.

Ácido Sulfúrico Cloratos, percloratos, Permanganato de Potássio e os sais correspondentes de Lítio, Sódio, etc.

Ácido Nítrico Ácido Cianídrico, anilinas, óxidos de cromo VI, Sulfeto de Hidrogênio, líquidos e gases inflamáveis, Ácido Acético, Ácido Crômico.

Ácido Perclórico Anidrido Acético, alcoóis, Bismuto e suas ligas, papel e madeira.

Alquil Alumínio Água.

Amônia Anidra Mercúrio, Cloro, Hipoclorito de Cálcio, Iodo, Bromo, Ácido Fluorídrico

Anilina Ácido nítrico, Peróxido de Hidrogênio.

Bromo e Cloro Benzeno, Hidróxido de Amônio, Benzina de petróleo, Hidrogênio, Acetileno, Eta-no, Propano, butadienos, pós metálicos.

Carvão ativo Dicromatos, Permanganatos, Ácido Nítrico, Ácido Sulfúrico, Hipoclorito de Cálcio.

Cianetos Ácidos.

Cobre metálico Acetileno, Peróxido de Hidrogênio

Cloratos e Percloratos Sais de amônio, ácidos, metais em pó, matérias orgânicas particuladas, combus-tíveis

Fósforo Enxofre, compostos oxigenados, cloratos, percloratos, nitratos, permanganatos.

Hidrocarbonetos Ácido crômico, Flúor, Cloro, Bromo, peróxidos.

Iodo Acetileno, Ácido Fulmínico, Amônia.

Líquidos inflamáveis Ácido Nítrico, Nitrato de Amônio, Óxido de Cromo VI, peróxidos, Flúor, Cloro, Bromo, Hidrogênio.

Mercúrio Acetileno, Ácido Fulmínico, Amônia.

Metais Alcalinos (Sódio, Potássio, Lítio)

Água, halogenetos de alcanos, halogêneos, Tetracloreto de Carbono, Anidrido Carbônico.

Nitrato de Amônio Ácidos, pós metálicos, líquidos inflamáveis, cloretos, Enxofre, compostos orgâni-cos em pó.

Óxido de Cromo VI Ácido Acético, Anilina, Cobre, Cromo, Ferro, líquidos inflamáveis, sais metálicos, compostos orgânicos em pó, Nitrometano, metais em pó.

Prata metálica Acetileno, Ácido Tartárico, Ácido Oxálico, compostos de amônio

Peróxido de Hidrogênio (á-gua oxigenada)

Alcoois, Anilina, Cobre, Cromo, Ferro, líquidos inflamáveis, sais metálicos, com-postos orgânicos em pó,Nitrometano, metais em pó

Peróxido de Sódio Ácido acético, Anidrido acético, Benzaldeido, Etanol, Metanol, Etilenoglicol, Ace-tatos de Metila e de Etila, Furfural.

Permanganato de potássio Glicerina, Etilenoglico, Ácido Sulfúrico, Benzaldeido.

Os produtos químicos devem ser estocados em uma área específica, previamente designada para isto, sendo aconselhável a obediência de alguns pontos de organização:

a) Listagem – deve-se efetuar uma lista com todos os produtos químicos em estoque. É recomendável manter-se um controle sobre este estoque, mantendo-se um estoque mínimo necessário para suprir as necessidades do laboratório.

b) Riscos reativos – produtos químicos que reagem entre si, não podem ser estocados em lugar fechado e próximo, e sempre observando a incompatibilidade entre eles.

c) Rótulos – todos os frascos de produtos químicos devem estar rotulados, sendo que no mesmo deve ter informações de seus riscos e prazo de validade.

d) Quantidade - recipientes contendo grandes quantidades de um produto químico, de-vem ser guardados ao nível do solo, para evitar que o mesmo venha a sofre queda de certa altura, ocasionando acidentes.

e) Vazamentos – utilizar sempre bandejas ou recipiente apropriado para conter possíveis vazamentos dos produtos químicos

f) Prateleiras – devem ser firmes


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O local de armazenamento deve ser mantido sempre limpo, arejado e organizado a fim de evi-tar risco de acidentes. Deve-se ter um cuidado especial com determinados reagentes quími-cos que necessitam ser guardados sob refrigeração Reagentes que absorvam umidade devem ser mantidos em dessecador, para evitar a sua de-gradação, que devem conter em seu interior silicagel em perfeitas condição de utilização, o que pode ser observado pela sua coloração azul. Com o passar do tempo a silicagel absorve água e sua cor vai mudando para um tom rosado. Quando isto for observado, deve-se trocar a mesma por uma nova, e recuperá-la através da secagem da água absorvida em estufa. 2.3. Prevenção de Acidentes 2.3.1. Manuseio de vidraria As vidrarias de laboratório são em geral composta de vidro borosilicato, que é uma mistura sintética de óxidos semelhantes ao vidro comum, com a adição de 12% de óxido de Boro (B2O3). Esta composição faz com este vidro, tenha uma boa resistência química, mecãnica e térmica, e que o mesmo tolere variações bruscas de temperatura. Em quase todas as atividades desenvolvidas dentro de um laboratório químico, envolve sempre a utilização de uma vidraria, de forma que é comum termos acidentes no manuseio da mesma. Para prevenir acidentes temos que tomar os seguintes cuidados:

a) Nunca utilizar material de vidro que esteja trincado, ou que apresentar alguma irregularidade. Antes de iniciar o trabalho, deve-se inspecionar visualmente a vidraria, caso haja alguma trinca, a mesma deve ser descartada.

b) Deve-se usar luvas de pelica ou de malha metálica e óculos de segurança sempre que:

Atravessar ou remover tubos de vidro ou termômetros em rolhas de cortiça ou borracha;

Remover tampas de vidro emperradas ou cacos de vidro;

Montagem de equipamentos c) Deve-se sempre usar luvas de Grafatex ou de Kevlar ou pinças quando for manusear

vidrarias que estejam quentes. d) Deve-se colocar os frascos quentes sempre sobre uma placa refratária, nunca deixar

diretamente na bancada de marmore, pois como a mesma é mais fria pode-se ter um choque térmico, o que poderá provocar a quebra do vidro.

e) Nunca aqueça líquidos em recipiente de vidro diretamente na chama do bico de Bunsen. Utilize sempre neste caso a tela de amianto.

f) Deve-se utilizar luvas e protetor facial quando agitar solventes voláteis em frascos fechados. Neste caso deve-se agitar e periodicamente parar e destampar para que a pressão interna do frascos e iguale a pressão externa.

2.3.2. Montagens de aparelhagens de vidro No laboratório haverá algumas situações onde se faz necessário a montagem de aparelhagem de vidro e introdução de rolhas em tubos de vidro. Para estas atividades algumas recomendações deverão ser obedecidas:

a) Nas operações de montagem nunca devemos submeter o vidro a forças excessivas, pois este não possui flexibilidade e pode vir a quebrar.

b) Na montagem de aparelhos de vidro na introdução de rolhas em tubos de vidro, deve-se utilizar óculos de proteção, luvas, e envolver o tubo em um tecido para obter maior proteção.

c) Cantos vivos de tubos de vidro devem ser eliminados, polindo-o na chama de um bico de Bunsem.


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d) Antes de introduzir o tubo na rolha, lubrifique com água ou um pouco de óleo vegetal. e) Para evitar tensões na montagem de vidrarias é necessário manter-se o alinhamento

dos tubos de conexão entre os diversos frascos, utilizando garras revestidas de PVC. f) Não deve-se submeter a vidraria a apertos excessivos pois a mesma poderá sofrer

quebras quando aquecidas. 2.3.3. Aquecimento de líquidos Durante os trabalhos efetuados num laboratório existem várias situações onde se faz neces-sário o aquecimento de líquidos, é recomendável que a utilização dos seguintes procedi-mentos;

a) Efetuar aquecer líquidos em chapas de aquecimento elétrico ou em banho Maria. O aquecimento em banho Maria é uma operação tranqüila, pois o mesmo é feito de uma forma branda, sendo utilizado preferencialmente com líquidos inflamáveis com ponto de ebulição inferior a 100ºC. As chapas elétricas requerem um cuidado maior para que a temperatura recomendada não seja ultrapassada, e o recipiente de vidro a ser utili-zado no aquecimento, deve ter uma superfície menor do que a chapa de aquecimento

b) Onde a presença da água tem que ser evitada, utiliza-se banho seco de areia ou cha-pas ou mantas elétricas.

c) Quando houver a necessidade de aquecer tubos de vidro em bico de Bunsen, deve-se fazer o mesmo de forma branda e com a boca do tubo colocada em direção oposta ao operador. A chama deverá manter contato somente onde tem líquido para evitar supe-raquecimento e quebra do tubo devido a choque térmico.

d) As operações de evaporação devem ser feitas em capelas e com acompanhamento constante para que ao final do aquecimento o recipiente seja removido da chapa elé-trica, pois poderá haver precipitação dos sólidos dissolvidos e se perder a análise, ou se houver a total secagem do líquido, pode-se trincar o recipiente de vidro.

2.3.4. Manuseio de reagentes químicos Antes de utilizar um reagente químico é necessário conhecer os riscos que este reagente tem. Assim é recomendável sempre antes de manuseá-los ler as informações de segurança do mesmo. Isto pode ser feito através da sua respectiva FISPQ (Ficha de Informação de Segurança de Produto Químico), da informações contindas no próprio rótulo do reagente.Conhecendo as informações planejar as operações quanto ao local apropriado para manipulação do mesmo e uso de EPI´s. Como recomendações básicas temos:

a) Só manipule produtos corrosivos usando uvas de PVC. b) Não jogue produtos químicos concentrados diretamenta na pia. c) Não manipule líquidos inflamáveis próximos de fonte de aquecimento. d) Guarde frascos contendo líquidos inflamáveis e/ou voláteis em geladeira. e) Ao fazer uma diluição de um ácido, acidione vagorosamente sempre o produto na água

e nunca o contrário. f) Não utilize espátula de metal para manipulação de peróxido. g) Não retorne ao frasco original qualquer quantidade de peróxido, ou compostos

formadores de peróxidos não utilizáveis. h) Não resfrie soluções com peróxido abaixo da temperatura de congelamento i) Quando houver necessidade de montagem de equipamentos, onde haja o

desprendimento de gases, teste todas as valvulas e conecções para ver se não existe vazamentos.

j) Só manipule produtos tóxicos dentro de uma capela


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k) Havendo qualquer sintoma de intoxicação, interrompa imediatamente o trabalho e informe ao responsável pelo laboratório.

l) Gelo seco e nitrogênio líquido devem se manipulados com cuidado, e deve-se usar luvas na sua manipulação.

m) Adicione o gelo seco vagarosamente no líquido refrigerante, para evitar projeções. n) Não derrame nitrogênio líquido sobre mangueiras de borracha, pois as mesmas

facarão quebradiças e poderão provocar acidentes. o) Usar a capela sempre que houve necessidade de aquecer líquidos inflamáveis. A

capela só oferecerá máxima proteção se for utilizada de forma adequada portanto:

Nunca inicie um trabalho sem que o sistema de exaustão esteja ligado e o piso e janelas estejam limpos.

Deixe na capela só o material necessário para o desenvolvimento da análise a ser realizada, ela não deve ser um local de estocagem de produtos químicos.

Durante os trabalhos mantenha a janela com a abertura mínima possível, para pos-sibilitar o funcionamento adequado do sistema de exaustão.

Periodicamente verifique se o sistema de exaustão está funcionando conforme o recomendado

Todo laboratório que trabalhe com reagentes e solventes, tem um perigo em potencial à saúde. Deste modo a primeira atividade a ser desenvolvida é conhecer as propriedades dos produtos químicos a serem utilizados. Isto pode ser feito, através das informações contidas na própria embalagem do reagente, no catálogo de fornecedores dos mesmos,na literatura e pela Ficha de Informação de Segurança de Produto Químico (FISPQ), que deve sempre estár disponível no laboratório. O diamante de Hommel é uma outra simbologia bastante aplicada em vários países, no entanto sem obrigatoriedade. Diferentemente das placas de identificação, o diamante de HOMMEL não informa qual é a substância química, mas indica todos os riscos envolvendo o produto químico em questão. Os riscos representados no diamante de Hommel são os seguintes:

Figura 3 - Diamante de Hommel

Vermelho – Inflamabilidade: 4 - Gases inflamáveis, líquidos muito voláteis, materiais pirotécnicos 3 - Produtos que entram em ignição a temperatu-ra ambiente 2 - Produtos que entram em ignição quando a-quecidos moderadamente 1 - Produtos que precisam ser aquecidos para entrar em ignição 0 - Produtos que não queimam

Azul - Perigo para Saúde: 4 - Produto Letal 3 - Produto severamente perigoso 2 - Produto moderadamente perigoso 1 - Produto levemente perigoso 0 - Produto não perigoso ou de risco mínimo

Amarelo - Reatividade: 4 - Pode explodir 3 - Pode explodir com choque mecânico ou calor 2 - Reação química violenta 1 - Instável se aquecido 0 – Estável

Branco - riscos específicos:

OXY – Oxidante Forte ACID – Ácido Forte ALK - Alcalino (Base) Forte COR - Corrosivo W - Não misture com água


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Exemplo 1: Diamante de Hommel da Acetonitrila

Conclui-se que é um produto: a) Inflamabilidade (3) - que entra em igni-

ção a temperatura ambiente ( seu ponto de fulgor é abaixo 38ºC), é um

b) Risco a saúde (2) - é moderadamente perigoso a saúde,

c) Reatividade (0) – é estável, d) Riscos específicos - não tem.

2.3.5. Operações com equipamentos elétricos Os equipamentos elétricos devem estar com aterramento e sempre que possível, a rede elé-trica deve estar estabilizada.

a) Só opere equipamentos elétricos quando fios, tomadas e plugues estiverem em perfei-tas condições, e o fio terra estiver ligado.

b) Antes de ligar o equipamento verificar se a voltagem do mesmo corresponde à volta-gem da tomada a ser utilizada.

c) Não instale nem opere equipamentos elétricos sobre superfícies úmidas. d) Verifique periodicamente a temperatura do conjunto plugue - tomada. Caso esteja fora

do normal desligue o equipamento e comunique ao responsável do laboratório. e) Remova frascos de produtos inflamáveis da proximidade onde for utilizar equipamentos

elétricos.

2.3.6. Operações com muflas e chapas de aquecimento a) Não deixe chapa ou mufla aquecidas sem o aviso de que as mesmas estão quente. b) Não ligue chapas ou mantas de aquecimento que apresentarem resíduos sobre suas

superfícies. Remova-os cuidadosamente e deixe secar antes de utilizar as mesmas. c) Não abra a porta da mufla de modo brusco se a mesma estiver aquecida. d) Para introduzir ou remover cadinhos em uma mufla é necessário o uso de pinças metá-

licas de cabo longo, protetor facial, luvas de material resistente a altas temperaturas, aventais e se necessário protetores de braço.

e) Nunca coloque na mufla quantidade excessiva de material, pois há possibilidade dos cadinhos baterem uns nos outros e o conteúdo do mesmo vir a cair dentro da mufla.

f) Não evapore líquidos nem queime óleos em mufla. g) Para calcinação utilize somente cadinhos e capsulas de porcelana resistentes a altas

temperaturas. 2.3.7. Operações com gases sob pressão O uso de gases pressurizados é muito comum nos laboratórios. Estes gases são armazenados em cilindros, que são especialmente fabricados para este esta função. Há vários tipos de cilindros, dependendo do gás contido no mesmo. Existem algumas regras que devemos obedecer para o manuseio correto de cilindros contendo gases pressurizados:

a) Ao manusear o cilindro deve-se verificar a sua cor para identificar a natureza do gás contido nele

b) Nunca fume nas proximidades das instalações, nem provoque faíscas ou fogo perto dos cilindros de gases.


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c) Sempre utilizar luvas protetoras, calçados de segurança com biqueiras de aço e óculos de segurança, eles foram projetados por especialistas para proteger sua saúde.

d) Nunca manuseie os cilindros com as mãos sujas de graxa ou óleo, nem exponha os cilindros a altas temperaturas.

e) Mantenha o capacete protetor da válvula atarraxado quando não estiver em operação, nem movimente um cilindro sem seu capacete. Utilize carrinhos com correntes que permitam prender os cilindros durante o transporte

f) Nunca utilizar toda a carga do cilindro deixar sempre um pouco de gás, para que não haja a contaminação interna do cilindro.

g) Ao término da utilização de seu cilindro de gás, feche as válvulas do mesmo e descarregue por completo a sobra que possivelmente esteja nas mangueiras.

h) Observar sempre o teste hidrostático dos cilindros (validade do cilindro, dia/mês/ano) que, deverão seguir e obedecer as normas vigentes de acordo com o gás e o tipo de cilindro em questão.

i) Não içar ou transportar pelo capacete em nenhuma hipótese os cilindros de gases, sempre usar um carrinho adequado para o transporte do mesmo.

j) Não descaracterizar os padrões de pintura dos cilindros que seguem as normas brasileiras de identificação de gases industriais ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

k) Ter sempre em mãos a FISPQ (Ficha Individual de Segurança do Produto Químico) dos gases sendo utilizados.

l) Em caso de dúvidas, não exite em contactar seu fornecedor de Gás, ele tem total condições de sanar todas suas dúvidas.

Os cilindros de gases devem ser armazenados em local apropriado, uma estação de gases, conforme indicado na figura 4.

Figura 4 - Estação de gases

1. Cobertura 2. Separação do ambiente externo 3. Parede “Corta-Fogo” 4. Extintor de incêndio 5. Correntes de Fixação 6. Identificação dos gases e seus

riscos 7. Iluminação à prova de explosão,

para gases combustíveis

3. Equipamentos, materiais e vidrarias de laboratório Em função das necessidades de análises, os químicos desenvolveram uma grande quantidade de equipamentos e apetrechos que são utilizados no dia a dia de um laboratório quimico. Portanto há necessidade de conhecê-los e saber em quais trabalhos serão utilizados. No laboratório de Química, a maioria do material utilizado é feito de vidro. O vidro é um sólido amorfo de composição variável à base de sílica, relativamente barato, fácil de moldar e com elevada resistência química (exceto fluoretos, ácido fluorídrico e soluções concentradas de soda). A vidraria de laboratório subdividi-se em dois tipos: o calibrado( utilizado para medições precisas de volume, portanto em análises quantitativas) e o não calibrado, utilizado em sineses, separações e identificações qualitativas.


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3.1. Finalidade, manuseio e uso Na tabela 3 apresentamos os diversos equipamentos, materiais e vidraria utilizados comumente num laboratório químico.

Tabela 3 – Equipamentos, materiais e vidrarias

Nome Tipo Figura Finalidade

Agitador magnético com

aquecimento Equipamento

Utilizado no preparo de soluções e em reações químicas quando se faz necessário uma agitação constante (com o auxílio de barra magnética peixinho) e/ou aquecimento.

Agitador mecãnico

Equipamento

Utilizado quando se necessita cons-tante agitação no preparo de uma solução ou em uma determinada reação química.

Balança analítica Equipamento

Aparelho utilizado para efetuar pesa-gens de reagentes e substâncias com precisão de 4 a 5 casas após a vírgula.

Balança semi analítica

Equipamento

Aparelho utilizado para efetuar pesa-gens de reagentes e substâncias com precisão de 3 ou menos casas após a vírgula.

Banho termostati-zado

Equipamento

Através de um controle digital, con-segue-se manter constante a tempe-ratura do meio necessária para determinadas reações.

Bomba a vácuo Equipamento

Utilizada em algumas reações quan-do se deseja providenciar uma filtra-ção em que o produto interessado é a parte sólida, isenta de água.

Centrífuga Equipamento

Utilizada para acelerar a decantação (sedimentação) de materiais.

Destilador de água

Equipamento

utilizado para a produção de água destilada.


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Desumidificador de ar ambiente

Equipamento

Equipamento utilizado principalmente em laboratórios analíticos, onde a presença de umidade se apresenta como um fator adverso no funciona-mento de determinados equipamen-tos de análise e também como um possível interferente nas análises a serem feitas.

Estufa Equipamento

Utilizada para cultura bacteriológica, esterilização e secagem.

Evaporador rotativo

Equipamento

Equipamento utilizado em reações orgânicas que envolvem extração de solventes, dentre outras finalidades.

Manta Equipamento

Utilizadas como peças de fixação no suporte universal sozinhas ou em conjunto com outras peças.

Microscópio Equipamento

Utilizado para a visualização do ar-ranjo molecular de determinadas substâncias. Apresenta outras finali-dades que são reservadas às outras áreas da ciência.

Mufla Equipamento

A mufla é um aparelho que produz altas temperaturas. É utilizada na calcinação de substâncias por aque-cimento até 1800ºC.

pHmentro Equipamento

Usado para medir a concentração dos ions hidrogênios presentes em uma solução, ou seja, para medir o pH da solução

Almofariz e pistilo Material

usados na trituração e pulverização e homogeneização de mistura de sólidos


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Anel ou argola Material

Empregado como suporte do funil de filtração simples ou do funil de sepa-ração de líquidos não miscíveis entre si.

Barras magnéticas ( peixinhos)

Material

Utilizadas quando se deseja constan-te agitação de uma solução ou rea-ção química.

Bico de Bunsen Material

Aparelho ligado ao gás que serve para o aquecimento de matérias não inflamáveis. Possui em sua base um regulador de entrada de ar para controlar o tipo de chama, impedin-do a entrada de ar. Quando a chama se torna amarela e relativamente fria, a combustão é incompleta. Aumentando a entrada de ar, a chama muda para azul, mais quente. Pode-mos distinguir três zonas na chama: Zona neutra – região próxima da boca do tubo, nela não ocorre combustão do gás e fria. Zona redutora – fica acima da zona neutra e forma uma pequena oval, nela se inicia a combustão do gás, sendo pouco quente Zona oxidante- compreende toda a região externa da chama, e muito quente podendo atingir temperaturas de 1100

0C.

O bico de bunsen pode muitas vezes ser substituído pela chapa de aquecimento, que normalmente é elétrica.

Escova Material

Utilizada na lavagem das vidrarias após os procedimentos laboratoriais.

Espátulas Material

Utilizada para auxiliar na transferên-cia de substâncias sólidas em seus diversos tamanhos. São encontradas em aço inoxidável, porcelana, níquel, plástico e madeira.

Estante ou suporte

Material

Serve para colocar tubos de ensaio

Fio de cobre Material

Utilizado diretamente na chama do bico de Bunsen quando se deseja submeter um reagente sólido à apre-ciação de coloração.


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Garra de balão Material

Usado para sustentar aparelhagens de vidro como, por exemplo, balão de fundo redondo, erlenmeyer, etc.

Garra de bureta Material

Peça utilizada para segurar a bureta no suporte universal

Garra de condensador

Material

Usada para prender condensador, balões, erlenmeyer e etc.

Mufa Material

Utilizada como peça de fixação no suporte universal.

Papel de filtro Material

Utilizado em processos de filtração comum ou a vácuo.

Pera de sucçâo Material

Utilizado para auxiliar nos procedi-mentos de pipetagem.

Garras de fixação Material

Utilizadas como peças de fixação no suporte universal sozinhas ou em conjunto com outras peças.

Pinça Material

As pinças são usadas para pegar material sólido. Existem vários tipos e aplicações.

Pinça de madeira Material

Utilizada para prender o tubo de ensaio durante o aquecimento

Pinça metálica Material

Usada para manipular objetos quentes

Pinças de Mohr e de Hoffmann

Material Mohr

Hoffmann

Utilizadas para reduzir ou impedir a passagem de gases ou líquidos em tubos flexíveis


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Pisseta ou frasco lavador

Material

Usada para a lavagem de materiais através de jatos. Pode se utilizar água, álcool ou outros solventes.

Placa de toque Material

Utilizada juntamente com capilares em atividades práticas que envolvam cromatografia por camada delgada.

Plataforma eleva-tória

(“macaco”) Material

Equipamento utilizado para ajustar a altura de uma determinada vidraria ou outro objeto ao conjunto de materiais que serão utilizados em uma determinada reação química (destilação, eletróli-se, etc.).

Reservatório de Água

(Bombonas de Água)

Material

Usado para o armazenamento e conseqüente distribuição nas pisse-tas, ou frascos lavadores, das águas apropriadas nas práticas laboratori-ais, ou seja, águas destilada, milliQ ou ainda deionizada.

Suporte universal Material

Consiste de base e tubo vertical utilizado em varias operações como filtração , suporte de condensador, sustentação de peças e etc.

Tela de amianto Material

A tela de amianto distribui o calor recebido do bico de bunsen uniformemente e é suporte de sustentação para recipientes que contem o material a ser aquecido

Triângulo de porcelana

Material

Serve de sustentação de cadinhos de porcelana em aquecimento direto na chama do bico de Bunsem

Tripé de ferro Material

Suporte para tela de amianto ou tri-ângulo de porcelana. Usado em a-quecimento com o auxílio do bico de Bunsen.

Balão de destilação

Vidraria

Empregado em destilações


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Balão de fundo chato

Vidraria

Empregado para líquidos ou soluções ou ainda fazer reações com desprendimentos gasosos. Pode ser aquecido em chapa ou sobre tela de amianto.

Balão de fundo redondo

Vidraria

Empregado para líquidos ou soluções ou ainda fazer reações com desprendimentos gasosos. Pode ser aquecido em chapa ou sobre tela de amianto. Muito utilizado em refluxos

Balão de três bocas

Vidraria

Utilizado em extrações com arraste de vapor.

Balão de volumétrico

Vidraria

Empregado para volumes definido de líquidos ou soluções,utilizado para o preparo de soluções e dissolução de amostras

Bastão ou bagueta de vidro

Vidraria

É de vidro maciço e serve para agitar e facilitar as dissoluções ou manter massas liquidas em constante movi-mento. Em alguns casos adiciona-se uma borracha na ponta, para evitar o choque da bagueta com o frasco.

Becker Vidraria

Usado para dissolver substâncias, preparar soluções, efetuar reações químicas. Pode ser aquecido sobre o tripé com tela de amianto.

Bureta Vidraria

Equipamento calibrado para medida preciso de volume, usado em titulações. Permite o escoamento controlado do liquido através de uma torneira.

Cadinho Vidraria

Recipiente feito de porcelana; pode ou não ser provido de tampa. Resiste a elevadas temperaturas, sendo utili-zado para calcinações de substân-cias. Pode ser aquecido diretamente na chama do bico de Bunsen, apoia-do sobre o triângulo de porcelana ou tela de amianto.

Cadinho de Gooch

Vidraria

Usado nas filtrações a vácuo onde depois será efetuado a calcinaçõe do material sólido


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Cálice graduado Vidraria

Utilizado em medições simples e transferência de líquidos

Capsula de porcelana

Vidraria

Peça de porcelana utilizada para evaporar líquidos

Coluna de Vigreaux

Vidraria

Utilizada na destilação fracionada.

Condensador Vidraria

Utilizado na destilação, tem por finalidade condensar os vapores do liquido em destilações ou aquecimento sob refluxo

Cone de Imhoff Vidraria

Utilizado em análise de sólidos sedimentáveis em água

Dessecador Vidraria

Usado para guardar substâncias em atmosfera com baixa umidade. Para isto, contem substancias higroscópicas( silicagel) em seu interior, que absorvem a umidade

Erlenmeyer Vidraria

É utilizado para dissolver substancias e em titulações. Pode ser aquecido em chapa ou sobre tela de amianto.

Extrator de Sohxlet

Vidraria

Utilizado na extração sólido/líquido para extrações sucessivas de mistu-ras sólidas de grãos, folhas e sementes. Tambem é utilizado em análises Óleo e Graxa em Efluente.

Frasco de Índice de Iodo

Vidraria

Utilizado em determinações de iodo e determinações iodometricas.


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Frasco ou Balão de Kjeldahl

Vidraria

Utilizado em determinações de nitrogênio e proteína

Funil raiado Vidraria

Usado em filtrações, com o auxilio de papel filtro e em transferências de líquidos

Funil de Büchner Vidraria

Usado para filtrações a vácuo

Funil de decantação ou de separação ou de

Bromo

Vidraria

Usado para a separação de líquidos não miscíveis entre si.

Funil de vidro sin-terizado

Vidraria

Usado em conjunto com o Kitassato e a trompa d’água para filtração a vácuo. Difere do funil de Büchner pe-lo fato de sua estrutura filtrante apre-sentar poros muito pequenos, retendo partículas de baixíssima granulometria.

Kitassato Vidraria

Recipiente de vidro com paredes su-per reforçadas. Usado em conjunto com o funil de Büchner na filtração a vácuo.

Placa de Petri Vidraria

Utilizado em culturas microbiológicas e evaporações

Pesa-filtros Vidraria

Utilizado em determinação de umidade e secagem de sais.

Picnômetro Vidraria

Utilizado na determinação de densidade


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Pipeta graduata Vidraria

Usada para medir, sem precisão, o volume de líquidos.

Pipeta volumétrica

Vidraria

Usada para medir, com precisão, um volume fixo de líquidos.

Proveta ou cilindro graduado

Vidraria

Serve para medir e transferir volumes de líquidos. Não pode ser aquecida Existe uma variedade muito grande no tamanho de provetas variando

Tubo de ensaio Vidraria

Utilizado para efetuar reações químicas em pequena escala. Pode ter vários tamanhos e ser aquecido, inclusive diretamente na chama do bico de bunsen

Vidro relógio Vidraria

Peça de vidro de forma côncava. É usado para cobrir béqueres, em eva-porações, pesagens de diversos fins, etc. Não pode ser aquecido direta-mente na chama do bico de Bunsen.

Capela Equipamento

Segurança

Local adequado para o manuseio de reagentes tóxicos que desprendam gases,para determinadas reações químicas que também venham a a-presentar desprendimento de gases tóxicos ou ainda risco de explosão.

Chuveiro de emergência

Equipamento Segurança

Utilizado em situações de emergên-cia em que tenha ocorrido derrama-mento de reagentes químicos corro-sivos ou então em caso de fogo no guarda-pó do analista. Periodica-mente deve-se testar para avaliar se o mesmo está funcionando adequa-damente.

Lava olho Equipamento

Segurança

Utilizado em situações de emergên-cia em que tenha ocorrido derrama-mento de reagentes químicos nos olhos. Deve-se lavá-los com água em abundância. Ao utilizar deixar a água escorrer um pouco antes de lavar os olhos, para remover impure-zas da tubulação


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Mantas corta-fogo Equipamento

Segurança

São fabricadas em tecidos especiais não combustíveis e são utilizadas em caso de incêndios, em que o líquido em chama é espirrado nas vestimen-tas do trabalhador. O fogo será extin-to por abafamento.

3.2. Limpeza de vidrarias Todo o material utilizado no laboratório deve ser devidamente limpo antes de sua utiliza-ção. Esta limpeza se faz necessária para eliminar possíveis contaminantes que possam es-tar no material e venham a ocasionar erros durante o processo analítico. A limpeza pode ser feita por métodos físicos (Mecânicos) e Químicos. Por métodos físicos temos a utilização das escovas e a utilização de ultrasom. Os métodos Químicos envolvem a utilização de detergentes, solventes (etanol, acetona, hexano, diclorometano), misturas ácidas, básicas ou oxidantes ( água régia, sulfocrômica), conforme:

a) Ácido diluídos (HCl, H2SO4, HNO3) – utilizada para a limpeza de contaminação por óxidos, carbonatos, sulfetos.

b) Bases diluídas (NaOH ou KOH 0,3M em etanol) – utilizada para a limpeza de con-taminação por gorduras.

c) Solução sulfocrômica – utilizada para a limpeza de contaminação por gorduras. d) Água régia ( 3 volumes de HCl + 1 volume HNO3) – utilizada para a limpeza de con-

taminação por óxidos e gorduras. A limpeza mais comum é feita com a utilização de detergente neutro com posterior enxá-güe com água potável e finalização com água deionizada e/ou desmineralizada. O uso de solução sulfocrômica para limpeza de vidraria não é muito recomendado devido à natureza tóxica desta solução. Entretanto existem ocasiões onde a mesma necessita ser utilizada. Neste caso, nunca faça o descarte diretamente na pia, utilize um frasco de vidro escuro, devidamente rotulado para isto. A solução sulfocrômica é fortemente ácida e pro-voca queimaduras violentas na pele. De forma que é obrigatório, a utilização de luvas de látex para proteção das mãos e de óculos de segurança para proteção dos olhos. A solução sulfocrômica deve ser preparada utilizando o seguinte procedimento:.

a) Coloque 3 gramas de dicromato de sódio ou potássio em pó, comercial ou PA em um béquer de 1 litro;

b) adicione água numa quantidade suficiente para umedecer o sal, formando uma pas-ta grossa.

c) Lentamente sob agitação, adicione 100 mL ácido sulfúrico concentrado comercial; d) Transfira o conteúdo para um recipiente de vidro com tampa; e) Utilizar sempre a solução sobrenadante clara.

A solução sulfocrômica pode ser usada repetidamente até se tornar de cor esverdeada. Di-lua em grandes volumes de água antes de jogar fora ou neutralize a solução diluindo-a com hidróxido de sódio. Quando for necessário usar solução sulfocrômica, o produto a ser limpo deve ser enxagua-do com a solução ou preenchido com a mesma e deixá-lo atuar. O tempo máximo que a solução deve permanecer depende da extensão da contaminação. Produtos relativamente limpos necessitam de apenas alguns minutos, enquanto que se houver resíduos sólidos


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talvez seja necessário deixar toda uma noite. Depois se deve lavar repetidas vezes com água potável em abundância e enxaguar com água destilada ou deionizada. Outra solução comumente utilizada para limpeza de vidraria, é a solução hidroalcólica, ou seja uma solução de hidróxido de potássio 0,3M em álcool. Para efetuar a limpeza, deixa-se a vidraria de molho por 10 minutos na solução hidroalcólica, depois se lava com .água potável em abundância, seguindo pelo enxágüe com água deionizada ou destilada, seguido de enxágüe com solução de ácido clorídrico 0,01M. Para secar o material de vidro pode-se utilizar uma estufa a 100ºC, com exceção dos mate-riais volumétricos, que não devem nunca ser colocados em estufa para não perderem a sua calibração. 3.3. Leitura de vidrarias de laboratório Alguns equipamentos de laboratório apresentam precisão analítica, ou seja, o valor lido pelo equipamento é utilizado nos cálculos, com a finalidade de se obter resultados. Os equipamentos mais comuns são a bureta, pipeta volumétrica e balão volumétrico Todos os equipamentos de precisão analítica têm um traço de referência que indica onde o líquido deve estar ao encher o equipamento, vide figura 5. Neste processo de leitura, existe um desvio criado pelo olho humano, em função do ângulo em se faz à leitura. Este desvio é conhecido como erro de Paralaxe. Para eliminar este erro devemos realizar a leitura de modo que os olhos estejam na mesma linha que a marca. Outro fato é de que os líquidos quando em frascos de diâmetro pequeno, normalmente, formam uma curvatura que é denomina de menisco. No uso de um equipamento de precisão analítica, deveremos ter o cuidado de deixar a parte inferior da curvatura tangenciando traço de referência, conforme podemos ver na figura 6. Figura 5 – Traço de referência Figura 6 – Posição para leitura

3.4. Calibração de equipamentos volumétricas No mercado existem vários tios de equipamentos volumétricos, sendo que eles podem ser classificados como equipamentos de precisão com certificado de calibração, podem ser também vendidos como classe A e B, sendo que a classe A tem maior precisão e deve ser utilizada para análises de alta precisão


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Muitos laboratórios compram equipamentos sem certificado e fazem sua própria calibração. Para isto utilizam as tabelas de tolerância para vidraria classe A, para calibrar e certificar seus equipamentos de precisão analítica. A seguir apresentamos nas tabelas 4,5 e 6 as tolerância para alguns equipamentos volu-métricos. Tabela 4 - Tolerância para vidraria “classe A” para balão volumétrico

Volume em mL Tolerância Volume em mL Tolerância

1 0,02 100 0,08

2 0,02 200 0,10

5 0,02 250 0,12

10 0,02 500 0,20

25 0,03 1000 0,30

50 0,05 2000 0,50

Tabela 5 - Tolerância para vidraria “classe A” para pipeta volumétrica


0,5 0,006 8 0,02

1 0,006 9 0,02

2 0,006 10 0,02

3 0,01 15 0,03

4 0,01 20 0,03

5 0,01 25 0,03

6 0,01 50 0,05

7 0,01 100 0,08


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As pipetas podem ter 1 faixa – escoamento parcial e 2 faixas - escoamento total O tempo de escoamento para as pipetas classe A são definidos como:

a) até 5 mL = 15 s b) até 10 mL = 20 s c) até 25 mL = 25 s d) até 50 mL = 30 s e) até 100 mL = 40 s

Tabela 6 - Tolerância para vidraria “classe A” para bureta


2 0,01 25 0,03

5 0,01 50 0,05

10 0,02 100 0,10

O tempo de escoamento para as buretas classe A são definidos como :

a) até 5 mL = 15 s b) até 10 mL = 20 s c) até 25 mL = 25 s d) até 50 mL = 30 s e) até 100 mL = 40 s

Durante a calibração dos equipamentos volumétricos é necessário determinar alem do vo-lume real que o material volumétrico tem, temos que estimar a incerteza existente na de-terminação deste volume. Para tanto é necessário conhecermos as diversas fontes de erro que contribuem para a incerteza do resultado. Para corrigir o volume obtido para o volume na temperatura padrão de calibração (20ºC), utilizamos a seguinte expressão:

Onde: V20ºC = é o volume, em mililitros, do balão à temperatura de 20ºC

= volume obtido na temperatura ambiente 0,000010 = coeficiente de expansão térmica do vidro T = temperatura da água utilizada no ensaio, em ºC 3.4.1. Determinação dos erros existente em análise química Todas as vezes que realizamos uma medida, mesmo que utilizamos um ótimo equipa-mento, estamos sujeito a um erro inerente ao processo utilizado. Isto significa que é impossível se determinar o valor exato ou real, o que podemos fazer é encontrar o seu valor mais provável. A incerteza que existe em uma medida, pode ser relacionada com duas palavras importan-tes (Exatidão e Precisão) que muitas vezes são utilizadas erradamente como sinônimos, mas que significam coisas diferentes. Para melhor compreender estes significados, podemos exemplificar com um concurso de dardos, onde quatro candidatos atiraram seus dardos e conseguiram os resultados mostra-dos na figura 7. Em (a) os resultados são exatos porque, em média, estão próximos do valor verdadeiro, mas não são precisos porque há certa dispersão. Em (b) a situação ideal (precisos e exa-tos) e, em (c), a pior situação, isto é, nem precisos nem exatos. Em (d) os resultados são


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precisos porque estão próximos entre si, mas não são exatos porque estão distantes do va-lor verdadeiro. Comparando (d) com a situação ideal (b), é possível concluir que o atirador deve ser habili-doso, mas a mira da arma deve estar desregulada. E, na comparação de (a) com (d), de-duz-se que a mira da arma está em ordem, mas o atirador não tem a necessária habilida-de.

Figura 7 – Precisão e exatidão

Daí podemos definir:

a) Precisão– pode ser definida como a concordância de uma série de medidas de uma mesma grandeza, ou seja, sua “reprodutibilidade”. Um exemplo de precisão é mos-trado na figura 10.

b) Exatidão– pode ser definida como a concordância entre o valor verdadeiro e o valor obtido.

O ideal é que a precisão e a exatidão estejam sempre associadas em uma medida, isto é só uma das duas não é suficiente em um trabalho quantitativo. 3.4.2. Erros O erro em uma determinação pode ser de dois tipos, ou seja: 3.4.3. Erros sistemáticos ou determinados - são parcelas de erros que tendem a se

repetir nas medições. Fatores humanos são as causas mais comuns (exemplos: instrumento não calibrado, leitura em ângulo de um instrumento com escala e ponteiro, procedimento incorreto, etc). Teoricamente os erros sistemáticos podem ser antecipados, medidos ou deduzidos e os resultados podem ser corrigidos após as medições. Um exemplo de erro sistemático é mostrado na figura 11.

3.4.4. Erros aleatórios ou indeterminados - como o nome indica, ocorrem ao acaso e não podem ser previstos (exemplos: falhas de contagem, ruídos em um circuito elétrico, etc). Assim, os erros aleatórios não podem ser eliminados e não há medições sem a sua presença. Mas podem ser reduzidos através da repetição das medições, uma vez que, em média, os erros aleatórios tendem a se cancelar..

Depois de detectar e eliminar os erros sistemáticos deve restar apenas os aleatórios que devido sua maneira de ocorrer, seguem as leis de distribuição das probabilidades. Para dar uma idéia desta lei, podemos exemplificar a partir de uma analise onde se reali-zou cerca de 50 ou 60 medidas. Se colocarmos estes valores em um gráfico, teremos o re-sultado mostrado na figura 8, onde observamos a curva da distribuição normal ou curva de distribuição de Gauss. Pode-se observar que os resultados se encontram ao redor do valor verdadeiro, de modo simétrico.


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Figura 8 - Curva da distribuição normal

Na prática, esta curva demonstra que: a) Os erros de mesmo valor absoluto, mas de sinais contrários são igualmente prová-

veis de ocorrer, daí o aspecto simétrico da curva. b) Os erros ou desvios pequenos são mais prováveis de ocorrer que erros grandes, daí

os maiores desvios se encontrarem na base da curva. c) O químico, depois de definir o método e treinar as técnicas operacionais, a fim de e-

liminar erros determinados, passa a estimar os erros indeterminados e para isto utili-za alguns conceitos de estatística que são úteis na avaliação de resultados.

d) Na calibração, é necessário o mínimo de 3 ensaios, para obter-se uma medida e seu desvio, que é calculado através da seguinte fórmula:.

Onde : Sx – desvio padrão da amostra xi – cada valor individial obtido x – média artimética dos valores n – número de medições

A figura 9 mostra a distribuição dos resultados de uma pesagem utilizando uma balança menos precisa (curva A) e uma mais precisa (curva B). O valor médio dos resultados obti-dos é o mesmo, mas o desvio padrão da balança mais precisa (curva B) foi de ±0,2g en-quanto que na balança menos precisa (curva A) foi de ± 0,5g. Figura 9 - Precisão Figura 10 – Erros sistemáticos

A figura 10 mostra a distribuição dos resultados em 2 balanças de mesma precisão, porém observa-se que pelo menos uma delas possui um erro sistemático, pois apesar da variabilidade das curvas serem iguas, os resultados obtidos são diferentes. O resultado da curva B possui um valor médio de 2,05, enquanto que na curva C, a média foi de 2,08. Existe um erro contante afetanto os resultados que deve ser corrigido.


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Exemplo 2: Calcule o desvio padrão das seguintes medições de volume: 25,5 mL; 26.0 mL e 25,0 mL. A média destes resultados é igual a 25,5, portanto aplicando a formula temos:

O resultado do desvio padrão destas medições de volume para é de 0,5 ml. Podemos fazer tambem o calculo utilizando-se

Medições Valor ( )2

1 25,5 25,5 – 25,5 = 0 02 = 0

2 26,0 26,0 – 25,5= 0,5 0,52= 0,25

3 25,0 25,0 – 25,5 = -0,5 -0,52 = 0,25

média 25,5 Soma quadratica 0,50

Obtido o desvio padrão podemos estimar a incerteza da medição associada às medi-ções efetuadas, ou seja estimar quanto que é a variação do resultado obtido. A incer-teza é um parâmetro associado a um resultado de medição, que caracteriza a disper-são dos valores que podem ser atribuidos para o que se quer medir (mesurando). Quando são feitas várias repetições de uma mesma medição, todas nas mesmas condições, o grau de concordância entre estes resultados é chamado de repetitividade. Esla incerteza devida a repetitividade será dada pelo desvio padrão da média, e é determinada através da seguinte expressão:

Onde: = incerteza tipo A das n medições efetuadas A incerteza devido a repetitividade é chamada de incerteza tipo A. Usando o caso apresentado no exemplo1 a incerteza associada a leitura destes volumes seria igual a:

Deste modo podemos dizer que o volume medido foi de 25,5 ± 0,3 mL. Numa calibração de um material volumétrico além da incerteza tipo A, temos vários outros tipos de incerteza relativos a tudo o que foi utilizado e que teve influência no resultado da calibração. Estas incertezas são as chamadas incertezas tipo B, sendo que podem estar relacionadas a resolução do equipamento usado para medição, padrões utilizados, constantes utilizadas, etc.Para o calculo completo da incerteza, temos que levar em consideraçãotodos os fatores que contribuem para a mesma. Não estudaremos estas outras incertezas, pois não é o objetivo do presente curso, mas devemos sempre lembrar que existem outros fatores que influenciam no valor final da incerteza que observamos no certificado de calibração de uma vidraria.


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4. Técnicas básicas utilizadas em Análise Química No laboratório para separação de substâncias utilizamos de vários procedimentos analíticos. Dependendo do tipo de mistura e do tipo de separação, deve-se utilizar a técnica mas apropriada. Mistura é um sistema formado por duas ou mais substâncias. As misturas podem ser classificadas em homogêneas e heterogêneas, o que as difere é uma questão de ótica, ou seja, características visuais. A mistura homogênea é uma solução que apresenta uma única fase e a heterogênea pode apresentar duas ou mais fases. Daí pode surgir a dúvida: o que é fase? Fase é cada porção que apresenta aspecto visual uniforme. Podemos citar como exemplo de mistura homogênea, a mistura de água e álcool. Percebe-se a olho nu que esta mistura apresenta uma única fase, porém, é constituída de moléculas de H2O e de C2H6O (álcool). Outro exemplo é o ar que respiramos, é difícil acreditar, mas uma substância invisível aos nossos olhos consiste em uma mistura de nitrogênio, oxigênio e outros gases que apresentam aspecto visual homogêneo. 4.1. Separação misturas heterogêneas Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. Em função disso, é necessário utilizarmos métodos de separação se quisermos obter uma determinada substância. Para a separação dos componentes de uma mistura. Ou seja, para a obtenção separada de cada uma das suas substâncias puras que deram origem à mistura, utilizamos um con-junto de processos físicos denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam uma dada mistura. A escolha dos melhores métodos para a separação de misturas exige um conhecimento anterior de algumas das propriedades das substâncias presentes. Assim, se tivermos uma mistura de açúcar e areia, devemos saber que o açúcar se dissolve na água, enquanto a areia não se dissolve. Muitas vezes, dependendo da complexidade da mistura, é necessário usar vários pro-cessos diferentes, numa seqüência que se baseia nas propriedades das substâncias pre-sentes na mistura. Alguns dos métodos de separação são tão comuns que nem pensamos neles como pro-cessos de separação, por exemplo, a "escolha" dos grãos de feijão (catação) e a sepa-ração de amendoim torrado das suas cascas (ventilação), ou ainda as máquinas exis-tentes em bancos, as quais separam as moedas em função de seus tamanhos (tamisa-ção). Esse processo é também usado para separar laranjas em diferentes tamanhos ou quando usamos uma peneira. Vamos estudar alguns desses principais processos de separação. 4.1.1. Sólido - Sólido

a) Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos. b) Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar. c) Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água. A leviga-

ção é usada, por exemplo, para separar areia e ouro: a areia é menos densa e por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fun-do da bateia.

d) Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã. Esse processo é utili-zado em larga escala para separar alguns minérios de ferro de suas impurezas.

e) Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização separada de cada componente. A cristalização fracionada é usada, por exemplo, nas salinas para


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a obtenção de sais a partir da água do mar. A evaporação da água permite a cristali-zação de diferentes sais, sendo que o último a ser obtido é o cloreto de sódio (NaCl), usado na alimentação.

f) Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido. Por exemplo, a mistura sal + areia. Colocando-se a mistura em um re-cipiente com água, o sal irá se dissolver e a areia se depositar no fundo do recipi-ente, podendo agora ser separados pelos seguintes processos: a filtração separa a areia (fase sólida) da água salgada (fase líquida) e com a evaporação da água ob-teremos o sal.

g) Peneiração: usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões di-ferente São usadas peneiras que tenham malhas diferentes. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras superpostas que separam os diferentes tamanhos de par-tículas.

h) Fusão fracionada: Serve para separar sólidos, tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Baseia-se, portanto, num aquecimento da mistura com controle da temperatura.

i) Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido. Exemplo: sal e iodo ou areia e iodo (o iodo se sublima por aquecimento). Obs.: As principais substâncias que podem ser sepa-radas por sublimação são: o iodo, o enxofre e a naftalina (naftaleno).

4.1.2. Sólido – Líquido

a) Decantação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente. Obs.: a separação das duas fases pode ser feita de duas maneiras:

vira-se lentamente a mistura em outro frasco;

com o auxílio de um sifão, transfere-se a fase líquida para outro frasco (sifo-nação)

b) Centrifugação: é uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando um aparelho denominado centrifuga. Na centrífuga, devido ao movimento de rotação, as partículas de maior densidade, por inércia, são arremessadas para o fundo do tubo.

c) Filtração simples: a fase sólida é separada com o auxílio de papéis de filtro. A pre-paração do café e o filtro de água são dois exemplos do uso da filtração no dia-a-dia.

d) Filtração a vácuo: O processo de filtração pode ser acelerado pela filtração a vá-cuo, onde uma trompa ou bomba de vácuo "suga" o ar existente na parte interior do kitassato, o que permite um mais rápido escoamento do líquido.

4.1.3. Líquido – Líquido

a) Decantação: separam-se líquidos imiscíveis com densidades diferentes; o líquido mais denso acumula-se na parte inferior do sistema. Em laboratório usa-se o funil de bromo, também conhecido como funil de decantação, ou ainda, funil de separação. Num sistema formado por água e óleo, por exemplo, a água, por ser mais densa, lo-caliza-se na parte inferior do funil e é escoada abrindo-se a torneira de modo contro-lado. A decantação pode ser feita de uma maneira mais rudimentar, utilizando-se um sifão (sifonação).


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4.1.4. Gás – Sólido a) Decantação: a mistura passa através de obstáculos, em forma de ziguezague, onde

as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam. Industrialmente, esse pro-cesso é feito em equipamento denominado câmara de poeira ou chicana.

b) Filtração: A mistura passa através de um filtro, onde o sólido fica retido. Esse pro-cesso é muito utilizado nas indústrias, principalmente para evitar o lançamento de partículas sólidas na atmosfera. A filtração é também usada nos aspiradores de pó, onde o sólido é retido (poeira) à medida que o ar é aspirado.

4.2. Separação de mistura homogênea 4.2.1. Sólido – Líquido Nas misturas homogêneas sólido-líquido (soluções), o componente sólido encontra-se to-talmente dissolvido no líquido, o que impede as sua separação por filtração. A maneira mais comum de separar os componentes desse tipo de mistura está relacionada com as di-ferenças nos seus pontos de ebulição (PE). Isto pode ser feito de duas maneiras:

a) Evaporação: a mistura é deixada em repouso ou é aquecida até o líquido (compo-nente mais volátil) sofra evaporação. Esse processo apresenta um inconveniente: a perda do componente líquido.

b) Destilação simples: a mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada, de tal maneira que o componente líquido inicialmente evapora e, a seguir, sofre con-densação, sendo recolhido em outro frasco

4.2.2. Liquido – Líquido

a) Destilação fracionada: A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação sim-ples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento ou retificação.

4.3. Técnicas básicas de laboratório Descreveremos a seguir as técnicas as técnicas analíticas utilizadas rotineiramente em um laboratório químico. 4.3.1. Manuseio de tubos de vidros No laboratório existem muitas situações onde temos que montar aparelhagem de vidro u-sando tubos de vidro para conectar outras vidrarias. A seguir vamos mostrar como deve ser realizado:

a) Cortando tubos de vidro – para isto necessitamos fazer uma marca única no tubo com a lima triangular. Depois se deve colocar os polegares juntos no lado oposto a marca efetuada. E por último deve-se puxar e dobrar. O tubo irá quebrar no lugar onde foi feito a marca, pois é o ponto mais frágil do mesmo. A seqüência de opera-ções está mostrada na figura 15.

Figura 15 – Cortando de tubo de vidro


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b) Polindo tubos de vidro – deve-se aquecer a ponta continuamente a extremidade cortada numa chama de um bico de Bunsen, girando-se nos 2 sentidos, até que a borda fique arredondada.

Figura 16 – Polindo tubos de vidro

c) Fazendo curvas – deve-se girar o tubo nos dois sentidos sob a parte mais alta da chama do um bico de Bunsen, até que vidro amoleça. Retire da chama e segure por alguns instantes para permitir que o calor se torne mais uniforme. Dobre rapidamen-te até a posição desejada e segure firme até que endureça.

Figura 17 – Encurvando tubos de vidro

4.3.2. Pesagem A balança analítica é um dos instrumentos de medida mais usados no laboratório e dela dependem basicamente todos os resultados analíticos, portanto é fundamental sua utili-zação com bastante cuidado e atenção. A balança como todo equipamento de precisão de-ve ser periodicamente calibrada por através de pesos padrões devidamente calibrados e rastreados a padrões primários. Existem laboratórios ligados a Rede Brasileira de Calibra-ção q (RBC), que executam esta calibração com a acreditação do INMETRO. Relacionamos a seguir alguns itens importantes para a boa utilização da balança:

a) Verificar se a balança está nivelada b) Verificar se o mostrador indica exatamente o zero ao início da operação. Se neces-

sário tare a balança. c) Realizar a leitura tão logo a balança se estabilize. d) Manter sempre a câmara de pesagem e o prato de pesagem limpos. e) Usar sempre o menor frasco de pesagem possível e sempre limpo e seco. f) A temperatura do frasco de pesagem e seu conteúdo devem estar à mesma

temperatura que a do ambiente. Nunca pesar amostras retiradas diretamente de estufas, muflas ou refrigeradores. Deixar sempre a amostra atingir a temperatura do laboratório, colocando-as para isto no dessecador..


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g) Evitar tocar os frascos de pesagem com os dedos ao colocá-los ou retirá-los da ba-lança, usar papel ou pinças para a movimentação dos frascos.

h) Colocar o frasco de pesagem sempre no centro do prato de pesagem e removê-lo tão logo termine a pesagem.

i) Ao termino da pesagem manter a balança limpa e isenta de impurezas.

Figura 18 – Técnica de pesagem

A técnica usada para pesagem é mostrada na figura 18 , deve-se retirar uma porção da amostra ou do produto químico com a espátula e depois com o dedo indicador dar uma batida suave na espátula de modo que o material vá aos poucos para o recipiente usado na pesagem (vidro de relógio, bequer,pesa-filtro). Isto é repetido até obtermos o peso desejado. 4.3.3. Decantação A decantação é um processo de separação que permite separar um componente sob a forma de partículas sólidas depositadas num líquido, ou permite separar dois constituintes líquidos imiscíveis entre si, isto é, permite separar os componentes de uma mistura que se encontra em fases diferentes: sólido-líquido e líquido-líquido.

a) Para proceder à decantação de um líquido contendo partículas sólidas, deixam-se as partículas em repouso por um tempo. Após isto, com cuidado deve-se verter o lí-quido que está sobre o sólido (líquido sobrenadante) lentamente, com a ajuda de uma vareta ou bastão de vidro. Deve-se utilizara bagueta ou bastão sempre que for efetuada a transferência de líquidos para um béquer, funil, etc. Isto é necessário pa-ra que não haja perda do material a ser transferido. Na figura 16 podemos observar o processo de decantação de sólidos.


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Figura 19 – Decantação de sólidos

b) Para separar líquidos imiscíveis numa mistura líquida, é necessário um funil de de-cantação. A mistura é colocada neste funil, então se deve agitar bem a mistura e deixá-la então em repouso. Os constituintes líquidos separar-se-ão em partes distin-tas, de acordo com as respectivas densidades. Através da torneira existente no fu-nil, faz-se então a remoção do líquido mais denso, que ficou na parte inferior do funil, vide figura 20.

Figura 20 – Decantação de líquidos

O fato de líquidos serem ou não miscíveis está ligado a um conceito muito importante, de-nominado de polaridade.

a) Molecular polar - Toda molécula é neutra, mas mesmo neutra existe uma diferença na distribuição dos elétrons das moléculas. A água tem os elétrons mais concentra-dos em torno do hidrogênio, formando pólos, portanto é polar, conforme podemos ver na figura 21.

b) Molécula apolar - Moléculas que não apresentam esta distribuição são denomina-das de apolar, como exemplo tem os hidrocarbonetos cuja nuvem eletrônica fica i-gualmente distribuída sobre toda a molécula, vide figura 22.

Na prática, moléculas polares não se misturam com moléculas apolares e vice versa, (é a regra de que semelhante dissolve semelhante). Portanto líquidos polares dissolvem em lí-quidos polares, como exemplo água e álcool. E líquidos apolares não dissolvem em líqui-dos polares, como a água e óleo. Como regra geral, moléculas que tem elementos eletronegativos em número ímpar são po-lares e moléculas com elementos eletronegativos em números pares são apolar. Os ele-mentos eletronegativos são os halogênios (Cl, Br, I e F), oxigênio, nitrogênio e enxofre.


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Figura 21 – Estrutura polar da água Figura 22 - Estrutura apolar do butano

4.3.4. Centrifugação É a técnica utilizada para separação de sólidos em suspensão numa mistura líquida, atra-vés da utilização da força centrífuga gerada pela rotação da amostra num equipamento chamado centrífuga, que gira em alta velocidade, depositando no fundo as partículas sóli-das, que são mais densas A centrifugação pode ser comparada a uma decantação acele-rada, e pode ser usada quando a partícula sólida for pouco densa, o que tornaria a decan-tação muita lenta.

Figura 23 – Centrifugação

A centrífuga conforme vemos na figura 23 consiste em um motor que esta instalado na ba-se da unidade e junto a um eixo que se estende verticalmente, e uma plataforma (chamada de rotor) no eixo que mantém o material a ser centrifugado. O rotor está instalado em uma carcaça cilíndrica de cantos lisos (que serve como uma proteção de segurança; reduz a fricção) com uma tampa no topo. O motor gira o eixo e o eixo se move em movimento cir-cular. Os materiais a serem centrifugados são colocados em tubos ou garrafas em susten-tadores (anéis e caçapas) na ponta do rotor. Existem alguns cuidados a serem tomados durante uma centrifugação:

a) Balanceamento – a carga a ser colocada na centrífuga deve estar sempre balance-ada, isto é deve conter a mesma massa ( ±0.5 g). A vibração excessiva sempre causada pela carga não balanceada causada pelo erro do operador pode quebrar tubos (mesmo de plástico) bem como suspender novamente os sedimentos durante a desaceleração. Para efetuar este balanceamento os tubos são colocados em pa-res de mesma massa em posições na diagonal.

b) Análise microbiológicas - limpe todos os respingos de material infeccioso imedia-tamente com 10% de solução de água sanitária, desinfetante fenólico ou outra solu-ção microbicida apropriada.

c) Quebra de tubo - se você ouvir um barulho de algo quebrando (um crack) ou sus-peitar que um tubo quebrou durante a centrifugação, desligue a força imediatamente a deixe que a centrífuga pare sem interrupções.

d) Líquidos Inflamáveis - nunca centrifugue grandes quantidades de líquidos inflamá-veis (por exemplo, acetona, solventes orgânicos), já que eles podem se volatizar e irem para o motor, onde uma centelha pode fazer a ignição.


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e) Parada do equipamento - faça paradas muito suaves ou nenhuma parada quando centrifugar material que não é empacotado em um sedimento bem apertada ou que pode ficar resuspenso facilmente. Espere até que a centrífuga tenha parado comple-tamente antes de retirar as amostras.

f) Coxins - certifique- se que todas as caçapas tenham coxins de borracha idênticos em posições opostas.

4.3.5. Filtração É a técnica utilizada para separar sólidos de líquidos, através da passagem da mistura por um material poroso, que retém as partículas sólidas, ou seja um filtro. Exemplos domesticos do uso do processo de filtração são o ato de coar café e aspirar o pó com um aspirador. O material poroso pode ser papel de filtro, porcelana porosa, fibra de ou vidro ou membranas filtrantes. O papel filtro foi desenvolvido especificamente para esta operação. Existem no mercado os seguintes papeis filtros:

Papel filtro qualitativo com velocidade de filtragem lenta, média e rápida.

Papel filtro quantitativo com velocidade de filtragem lenta, média e rápida. A escolha de qual meio utilizar, ou de qual velocidade de papel dependerá do diametro da partícula que se quer filtrar. Em laboratório temos os aeguintes tipos de filtração:

a) Filtração simples – é a filtração feita através da ação da gravidade. O líquido passa por gravidade através de um funil e uma folha de papel de filtro.Nesta filtração utilizamos um funil raiado, preso num suporte universal, papel de filtro, bastão de vidro e béqueres, conforme figura 24.

Figura 24 – Filtração simples

Para conseguir melhor aderência do papel de filtro ao funil, é necessário dobrar o papel com um certo cuidado. A forma mais simples de dobrar o papel está indicada a seguir:

Dobre um círculo de papel de filtro ao meio, pressionando firmemente;

Dobre ao meio novamente, sem vincar as dobras.

Rasgue um dos cantos do papel em uma linha paralela à segunda dobra.

Abra o papel na metade inteira de forma a ter um formato de cone.

Ajuste este cone firmemente ao funil, umedecendo-o com um esguicho fino de água para que o papel fique aderido ao vidro. É importante não deixar bolhas de ar entre o papel de filtro e as paredes do funil, para não diminuir a eficácia do processo de filtração. A haste do funil deverá ser preenchida com uma coluna contínua de líquido.

Podemos ver como se dobra um papel de filtro na figura 25.


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Figura 25 – Preparação do papel de filtro para filtração

Usando uma bagueta, transferir então pequenas porções da mistura a filtrar, de

forma a que o líquido não ultrapasse 2/3 da altura do papel. Esta operação deverá ser repetida até à filtração completa da mistura.

Deverá então lavar-se com pequenos jactos de solvente o recipiente que contem a mistura inicial e filtrar ainda esta mistura, de forma a garantir que toda a mistura foi filtrada.

b) Filtração à vácuo - A filtração pode tambem ser efetuada a vácuo, conforme visto

na figura 26. É o mesmo processo, só que força a passagem do líquido por meio do vácuo. Nesta filtração o funil simples é substituido por um funil de Bücnner e um Kitassato. O vácuo pode ser feito através de uma bomba de vácuo ou de um Tompa de água. Nesta filtração não há necessidade de dobrar o papel de filtro, ele é colacado inteiro no funil, que deve ter um diâmetro compatível com o diâmtro da folha de papel de filtro. Hoje existem cadinhos com placa porosa, que substituem o papel filtro e são específicos para filtração à vácuo. Membranas filtrantes tambem são utilizadas em filtração à vacuo.

Figura 26 – Filtração á vácuo

4.3.6. Titulação É o método utilizado para determinar a concentração de soluções por meio de uma reação química com uma solução de concentração conhecida. No processo, utiliza-se uma bureta e um erlenmeyer, adicionando-se a gotas o reagente contido na bureta, movimentando-se o erlenmeyer para homogeneizar a mistura e consiste em colocar uma alíquota solução que quer determinar-se a concentração num erlenmeyer e em seguida titular com outra solução cuja concentração é conhecida. Depois se faz a lei-tura do volume gasto. Apesar de ser um dos primeiros métodos analíticos utilizados pelos químicos, hoje é utilizado rotineiramente em vários setores da química. Deve-se antes de começar a titulação verificar se não existe nenhum vazamento pela torneira da bureta, e também se não existe nenhuma bolha de ar na bureta. Caso houver devem ser sanados antes do inicio da titulação.


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O processo da titulação pode ser observado na figura 27, onde podemos ver como o técni-co deve posicionar-se para efetuar a titulação.

Figura 27 - Titulação

4.3.7. Calcinação É o processo no qual o material orgânico é queimado a seco no ar. Através dela oxida-se as substâncias presentes em uma dada amostra na forma de óxidos usando calor. Isto é feito no laboratório através da mufla. Normalmente, as calcinações ocorrem em tem-peraturas da ordem de 1000°C. Esse sistema é usado em análises químicas de substân-cias complexas ou na quantificação de metais, pois a maior parte dos óxidos metálicos se mantém estáveis a essa temperatura. Depois de reduzida a óxidos, pode-se analisar a a-mostra com o uso de outras técnicas, principalmente volumétricas e instrumentais. A calcinação está sempre presente na etapa final de uma análise gravimétrica. Após a ob-tenção do precipitado, secamos para eliminar a umidade e calcinamos para transformar no óxido do respectivo composto que desejamos determinar. Um cuidado que temos que ter durante a pesagem é de só pesar quando o material está na mesma temperatura que a ambiente, pois a massa sofre alteração com a mesma. Então após a calcinação deve-se deixar o material esfriar no dessecador, que por ter em seu inte-rior substâncias que removem a umidade do ar, evitará que o material absorva a mesma, além de servir para resfriar. 4.3.8. Destilação É um processo físico que serve para separar misturas homogêneas de líquidos e de lí-quidos com sólidos. Utiliza como conceito fundamental o ponto de ebulição, onde o produto mais volátil separa-se da mistura. Depois da ebulição tem-se a condensação dos vapores. 4.3.8.1. Destilação simples - Numa destilação simples os vapores provenientes da mistura

líquida são canalizados para um condensador, que por possuir uma constante cir-culação de água fria, esfria os vapores, condensando-os. Deve-se tomar cuidado com a posição do termômetro. A figura 28 apresenta como deve ser montado a a-parelhagem para uma destilação simples

4.3.8.2. Destilação fracionada: consiste no aquecimento da mistura de líquidos miscíveis (solução), cujos Pontos de Ebulição (PE) não sejam muito próximos. Os líquidos são separados na medida em que cada um dos seus pontos de ebulição é atingido. Inicialmente, é separado o líquido com menor PE; depois, com PE intermediário e assim sucessivamente até o líquido de maior PE. A aparelhagem usada é a mesma


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de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento ou retificação. Um dos tipos mais comuns de coluna de fracionamento apresenta no seu interior um grande número de bolinhas de vidro, em cuja superfície ocorre con-densação dos vapores do líquido menos volátil, ou seja, de maior ponto de ebuli-ção, que voltam para o balão. Enquanto isso, os vapores do líquido mais volátil a-travessam a coluna e sofrem condensação fora dela, no próprio condensador, sen-do recolhidos no frasco. Só depois de todo o líquido mais volátil ter sido recolhido é que o líquido menos volátil passará por evaporação e condensação. A figura 29, mostra como deve ser montada a aparelhagem para uma destilação fracionada.

Figura 28 – Destilação simples Figura 29– Destilação fracionada

A destilação fracionada é muito utilizada, principalmente em indústrias petroquímicas, na separação dos diferentes derivados do petróleo. Nesse caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos. Esse processo também é muito utilizado no processo de obtenção de bebidas alcoólicas (alambique). Existem casos de misturas homogêneas de líquidos que não podem ser separadas por processos físicos como, por exemplo, a destilação. Isso porque tais misturas destilam em proporções fixas e constantes, como se fossem uma substância pura. Essas misturas são denominadas misturas azeotrópicas. Assim, o álcool etílico forma com a água uma mistura azeotrópica (95,5% de álcool e 4,5% de água) que destila a temperatura de 78,1ºC. Então, para obtermos o álcool anidrido ou álcool absoluto (álcool puro) utilizamos pro-cessos químicos. Adicionamos à mistura azeotrópica água e álcool, por exemplo, óxido de cálcio (CaO), que reage com a água produzindo hidróxido de cálcio Ca(OH)2. A seguir, submetemos a mistura a uma destilação, pois agora somente o álcool destila, sendo, por-tanto, recolhido puro no béquer. Na tabela 10 temos alguns casos de misturas azeotrópicas.

Tabela 10 – Pontos de ebulição de misturas azeotrópicas

Mistura Azeotrópica Ponto de Ebulição

álcool etílico (95,5%) + água (4,5%) 78,1º

acetona (86,5%) + metanol (13,5%) 56 ºC

álcool etílico (7%) + clorofórmio (93%) 60º C


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5. Propriedades Físico-Químicas Como a passagem de um estado físico para outro é em função da temperatura, a tempe-ratura na qual ocorre a mudança de estado é chamada de ponto. Então temos, ponto de fusão, ponto de ebulição e assim por diante. É comum na indústria utilizarem nomes di-ferentes para a mudança de estado. Por exemplo, ponto de orvalho que quer dizer ponto de condensação. A mudança de estado de uma substância pode ser apresentada em função de um gráfico e para substâncias puras, durante a mudança de estado, a temperatura permanece constan-te e no gráfico é chamado de patamar como pode ser visto na figura 11.

Figura 11 – Curva de mudança de estado

5.1. Ponto de fusão O ponto de fusão designa a temperatura à qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido nas condições normais de pressão, coexistindo ambas as fases (sólida e lí-quida) em equilíbrio e o ponto de ebulição designa a temperatura em que uma substância passa do estado líquido ao estado gasoso. O ponto de fusão depende das forças existentes entre as moléculas (ou entre íons, no caso de cristais iônicos) da substância sólida. Se estiverem fortemente ligadas umas às outras, a temperatura necessária para separá-las deve ser elevada, para dispô-las em sua nova for-

GASOSO

SOLIDIFICAÇÃO CONDENSAÇÃO

LÍQUIDO

SÓLIDO

FUSÃO VAPORIZAÇÃO

SUBLIMAÇÃO

patamar

http://www.grupoescolar.com/materia/determinacao_dos_pontos_de_fusao_e_ebulicao.html


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ma, o líquido. Neste estado ás partículas não podem se afastar muito umas das outras e nem se avizinhar demais. Por isso, suas características físicas são intermediárias entre só-lidos e gases. Substâncias diferentes possuem pontos de fusão diferentes, isto possibilita a distinção e caracterização das mesmas. Por exemplo, compostos orgânicos com propriedades seme-lhantes como os hidrocarbonetos parafínicos são difíceis de distinguir, pois têm atividades químicas praticamente idênticas. No entanto, o ponto de fusão não é o mesmo, e sua de-terminação serve para identificar um hidrocarboneto, separando-o dos demais. A pureza de uma substância também influi grandemente no valor de seu ponto de fusão, podendo reduzi-lo ou aumentá-lo. Portanto, através do ponto de fusão pode-se também avaliar o grau de pureza de um sólido. Para algumas substâncias não existe ponto de fu-são, pois elas se decompõem antes de se fundirem. A madeira por exemplo, quando é a-quecida não se funde, mas carboniza-se. A lignina e a celulose, constituintes da madeira, decompõem-se e transforma-se em substâncias voláteis. Muitas substâncias orgânicas e inorgânicas manifestam comportamento análogo. Quando se aquece um sólido a partir de uma temperatura muito inferior à do seu ponto de fusão, esta sobe gradualmente até alcançar esse ponto. Ainda que o fornecimento de calor prossiga, a temperatura mantém-se inalterada por um intervalo de tempo. O calor que, an-tes da substância atingir o seu PF era utilizado para aumentar a vibração molecular (ou iô-nica), agora é empregado para arrancar as partículas das posições que ocupavam. Ou se-ja, a energia calorífica destina-se apenas a destruir o retículo cristalino, não contribuindo para o aumento da temperatura. Nessa fase, a energia calorífica empregada é chamada calor latente de fusão. A substância encontra-se parte no estado sólido e parte no estado líquido, isto é, numa fase de transição para o estado líquido. O ponto de fusão, a uma determinada pressão, é um valor constante, característico de uma substância pura, e por isso a sua determinação constitui um método para calcular o grau de pureza da mesma substância. Com isto, se ao determinamos o ponto de fusão de uma substância que pensamos ser pura e durante a sua fusão existirem variações de tempera-tura superiores a 1ºC, a substância não pode ser considerada pura. 5.2. Ponto de ebulição Se um líquido é colocado em um recipiente fechado, parte dele evapora-se, até que o va-por formado tenha certo valor de pressão denominado tensão de vapor. Esta é uma propri-edade que depende da temperatura. Representa o limite máximo para a evaporação da-quele líquido, naquela temperatura. Nessas condições o vapor é chamado de saturante. Cada líquido tem sua própria pressão de vapor, que depende da natureza do líquido, mas não da quantidade. Por exemplo, aquecendo-se a água numa panela, estabelece-se uma evaporação cada vez maior. Quando a pressão de vapor iguala-se ao valor da pressão ex-terna exercida sobre o líquido, a água ferve, com o característico fenômeno da formação de bolhas de ar na massa líquida. Durante a ebulição, bem como em qualquer transição de es-tados físicos, a temperatura do sistema mantém-se constante, até que toda a massa líquida passe ao estado gasoso. O ponto de ebulição não tem a mesma importância para a caracterização ou critério de pu-reza de uma substância quanto o ponto de fusão, mas tal como no ponto de fusão quando se determina o ponto de ebulição de uma substância pura não é admissível que surjam va-riações na temperatura superiores a +/- 1ºC.





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5.3. Densidade É a relação entre a massa de um corpo e o volume ocupado pelo corpo e pode ser dado pela seguinte relação:

A unidade da densidade é dada pela relação dimensional das unidades, ou seja, pode ser em g/mL, g/cm3, Kg/L T/ m3. Como a densidade de um produto pode variar com a tempera-tura, principalmente os líquidos é comum indicar a densidade com a temperatura em que foi determinada. Desta definição, para atender as exigências práticas das diversas atividades, os técnicos que utilizam esta medida necessitam detalhar melhor o tipo de densidade que está sendo considerada. Em função disto, surgem vários conceitos da densidade, conforme sua apli-cação. 5.3.1. Densidade de sólidos Produtos granulados ou em pó, quando movimentados tendem a deixar espaços vazios, aumentando o seu volume e afetando o valor da densidade. Com o tempo o produto sofre acomodação e sua densidade aumenta. Para a indústria que trabalha com este tipo de produto é fundamental conhecer a densidade do produto nos dois momentos, daí define-se:

a) Densidade Aparente: É a relação entre a massa de um produto granulado ou em pó e o seu volume medido em um recipiente graduado, com produto que acabou de ser agitado afim se espalhar o mesmo.

b) Densidade Compactada: É a relação entre a massa de um produto granulado ou em pó e o seu volume medido em um recipiente graduado, com produto que acabou de ser acomodado da melhor maneira possível.

Em geral a densidade aparente de um produto é sempre menor que a densidade com-pactada do mesmo produto. Exemplo:

aparente compactada

5.3.1.1. Densidade de sólidos com forma geométrica regular Sólidos com forma geométrica regular podem ter sua densidade determinada a partir de sua massa e seu volume calculado. Exemplo 3 - Sabendo se que a massa de um cubo de um metal é 15g e sua aresta 2 cm, determinar sua densidade

5.3.1.2. Volume de alguns sólidos geométricos

a) volume do paralelepípedo – é dado por:

a

b h


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b) volume do cubo

c) volume do cilindro vertical

5.3.1.3. Peso Específico ou Massa Específica É a relação entre a massa de um produto sólido e o volume de água deslocado por essa massa, muitas vezes utiliza-se o termo de “densidade por deslocamento”.

e

5.3.2. Densidade de líquidos Os líquidos sofrem alteração de sua densidade com a variação de temperatura e portanto é fundamental que toda densidade de líquido esteja associada à temperatura da medida. Os líquidos podem ter sua densidade determinada por um equipamento especialmente ca-librado para isto, é o hidrômetro que normalmente é chamado de densímetro, vide figura 12. Como a calibração é do aparelho é feita externamente, a leitura é denominada de rela-tiva, de forma que a medida lida nele é a densidade relativa. Dependendo de sua calibra-ção, o hidrômetro recebe nomes variados, como densímetro, sacarímetro, alcoômetro e etc. Alem do densímetro existe outro equipamento chamado de picnômetro que serve para me-dir a densidade de líquidos. O picnômetro é um frasco que deve ter seu volume aferido, normalmente com água e neste caso a densidade é a relação entre a massa de dado vo-lume de material e a massa de igual volume de água, podendo as temperaturas da água e do produto em analise serem iguais ou não. Figura 12 – Densímetro Figura 13 – Picnômetro Jaulmes

d

h

a

a

a


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O picnômetro é um equipamento desenvolvido para a determinação de densidade e existem 2 tipos mais utilizados : a) Picnômetro Jaulmes com braço lateral, termômetro graduado e com uma tampa

perfurada do topo do braço lateral (figura 13); b) Picnômetro Gay-Lussac sem braço lateral e com termômetro graduado. 5.3.2.1. Densidade relativa Calcula-se a densidade relativa da seguinte maneira :

Deste modo podemos ter densidade relativa a 25/25ºC , 25/4ºC e etc. A determinação do volume do picnômetro (ou volume da água) é feita determinando se a massa de água e a temperatura da determinação, obtendo se o volume através da tabela de densidade de água. ( tabela 7)

Onde :

VC = é o volume, em mililitros, do picnômetro à temperatura de calibração c; m2 = é a massa, em ramas do picnômetro cheio com água ,com termômetro e tampa, m1 = é a massa, em gramas, do picnômetro vazio, com termômetro e tampa ;

w = é a densidade da água na temperatura de calibração C , em gramas por mililitro

(Obtenha w pela “Tabela 7”, se necessário por interpolação). Exemplo 4 - Determinar a densidade de um solvente a 20/4ºC , em g/mL, sabendo-se que Massa do picnômetro vazio = 45,8180 g Massa do picnômetro com o solvente a 20ºC = 79,7071 g e que a calibração do picnômetro apresentou os seguintes resultados

medida Picnômetro ( g)

Picnômetro+água (g)

T (ºC) Densidade da água

Volume real

1 45,8187 94,5214 4 1,0000 48,7027

2 45,8176 94,5225 4 1,0000 48,7049

Volume médio = 48,7038 mL Massa do produto a 20 ºC = 79,7071 – 45,8180 = 33,8891 g Portanto :

5.3.2.2. Interpolação È uma técnica matemática para se determinar um valor que não existe em uma tabela , utilizando-se valores conhecidos da tabela. Existem muitas técnicas de interpolação, e neste caso, vamos utilizar a de relação proporcional que pode ser dada por :

Onde: TM = temperatura maior


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Tm = temperatura menor TX = temperatura desejada DM = densidade maior Dm = densidade menor

DX = dendidade desejada Exemplo 5 - Determinar a densidade da água a 24,6ºC Localizar na tabela 7 os valores de densidade disponível, onde encontraremos : 24ºC = 0.99732g/mL 25ºC = 0.99707 g/mL

=

Observação: A interpolação é uma aproximação, portanto o valor da densidade encontrada, deve acompanhar a tendência da tabela 5.3.3. Densidade Absoluta É a massa (peso no vácuo) de um líquido por unidade de volume, quando se tem a den-sidade relativa a 20/4ºC

Este fator utilizado para conversão é obtido na tabela 9 Exemplo 6 - Sabendo-se que um solvente tem sua densidade relativa a 20/4ºC = 0,6958 g/mL determinar sua densidade absoluta. Consultando a tabela 8, temos que quando a densidade relativa a 20/4ºC está na faixa de 0,6937 a 0,7361, o fator é 1,00155, portanto:

A densidade absoluta no vácuo é de 0,6968 g/mL. 5.3.4. Determinação de volume de um picnômetro em temperatura diferente Serão necessários os seguintes dados:

a) volume do picnômetro em mililitros calibrado na temperatura C ;

b) coeficiente de expansão cúbica ()

Se o coeficiente de expansão cúbica () para vidro não for conhecido, repita a calibração, utilizando temperaturas diferentes:

ajustae o banho para uma segunda temperatura 50% abaixo da desejada ( 2 ) ;

ajuste o banho para uma terceira temperatura 50% acima da desejada ( 1 ) ;

Calcule através da equação :

Onde :


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= é a média do coeficiente de expansão cúbica do vidro, em graus Celsius;

Vc2 = é o volume, em mililitros, do picnômetro a temperatura de calibração 2;

Vc1 = é o volume, em mililitros, do picnômetro a temperatura de calibração 1;

1 = é a temperatura, em graus Celsius, do picnômetro calibrado na 3ª operação

2 = é a temperatura, em graus Celsius, do picnômetro calibrado na 2ª operação . O volume do picnômetro a tºC pode ser calculada a partir da fórmula:

Onde: Vt = é o volume do picnômetro a tºC, em mL;

VC = é o volume do picnômetro a C ºC, em mL;

= é o coeficiente de expansão cúbica do vidro. 5.3.5. Densidade de um produto Utiliza-se o mesmo procedimento efetuado para calibração do picnômetro, utilizando o pro-duto no lugar da água e observando a temperatura de leitura para o produto. A densidade relativa do produto pode ser calculada a partir da fórmula:

Tabela 7 - Densidade da água em função da temperatura

Temperatura (C) Densidade g/mL

0 0,99987

3 0,99999

4 1,00000

5 0,99999

10 0,99973

15 0,99913

16 0,99897

17 0,99880

18 0,99862

19 0,99843

20 0,99823

21 0,99802

22 0,99780

23 0,99756

24 0,99732

25 0,99707

26 0,99681

27 0,99654

28 0,99626

29 0,99597

30 0,99567

35 0,99406

40 0,99224

45 0,99025

50 0,98807

55 0,98573

60 0,98324


Página 46 de 55

65 0,98059

70 0,97781

75 0,97489

80 0,97183

85 0,96865

90 0,96534

100 0,95838


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Tabela 8 - Fator de conversão de densidade relativa para densidade absoluta no vá-cuo

Densidade Relativa 20/4C Fator

0,4922 – 0,5129 1,00225

0,5130 – 0,5366 1,00215

0,5367 – 0,5624 1,00205

0,5625 – 0,5907 1,00195

0,5908 – 0,6216 1,00185

0,6217 – 0,6556 1,00175

0,6557 – 0,6936 1,00165

0,6937 – 0,7361 1,00155

0,7362 – 0,7842 1,00145

0,7843 – 0,8387 1,00135

0,8388 – 0,9012 1,00125

0,9013 – 0,9735 1,00115

0,9736 – 1,0582 1,00105

1,0583 – 1,0966 1,00095

5.4. Solubilidade Quando colocamos uma pequena quantidade de sólido em um produto líquido, pode acon-tecer que o produto sólido sofra um processo denominado dissolução, ou seja ele se dis-solve, formando o que chamamos solução A solução é então constituída do produto que se dissolveu, que é denominada de soluto e o produto líquido é denominado de solvente. Existe um limite para se adicionar um soluto em um solvente, que é chamado de coefi-ciente de solubilidade. O coeficiente de solubilidade é a quantidade máxima de soluto que se dissolve em um determinado solvente a uma determinada temperatura. Normalmente é dado em g/L. Durante o processo de dissolução, a temperatura da solução pode aumentar, o que chamamos de dissolução exotérmica, ou pode ocorrer o abaixamento da temperatura da solução, o que chamamos de dissolução endotérmica. Em função do coeficiente de solubilidade podemos então definir 3 tipos de solução

a) solução insaturada- quantidade de soluto menor que o coeficiente de solubilidade b) solução saturada- quantidade de soluto igual que o coeficiente de solubilidade c) solução supersaturada- quantidade de soluto maior que o coeficiente de solubili-

dade Como o coeficiente de solubilidade é sempre definido em 100 mL ou 100 gramas de água, pode se apresentar um gráfico que depende da massa que é dissolvida e da temperatura de dissolução. A linha do gráfico mostra a quantidade de massa que pode ser dissolvida na temperatura indicada. Por exemplo, na figura 14 temos a curva de solubilidade de um produto químico. O ponto B indica que na temperatura de 40 0C pode se dissolver 30 gramas de produto. Neste caso, diz se que a solução está saturada mas sem depósito. O ponto C indica que na temperatu-ra de 60 0C pode se dissolver 30 gramas de produto que a solução está insaturada, ou se-ja, pode se dissolver mais produto. O ponto A indica que na temperatura de 20 0C só pode se dissolver 10 gramas de produto e 30 gramas tornam a solução saturada com depósito no fundo.


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As curvas de solubilidade podem ser:

a) Curvas Ascendentes: representam as substâncias cujo coeficiente de solubilidade aumenta com a temperatura. São substâncias que se dissolvem com a absorção de calor, isto é, a dissolução é endotérmica.

b) Curvas Descendentes: representam as substâncias cujo coeficiente de solubilidade diminui com o aumento de temperatura. São substâncias que se dissolvem com libe-ração de calor, isto é, a dissolução é exotérmica.

c) Curvas com Inflexões: representam as substâncias que sofrem modificações em sua estrutura com a variação da temperatura. O sulfato de sódio, por exemplo, até a temperatura de 32,4ºC, apresenta em sua estrutura dez moléculas de água, em temperatura acima de 32,4ºC o sulfato de sódio perde suas moléculas de "água de cristalização" e a curva de solubilidade sofre uma inflexão

Em geral, os sólidos quando dissolvidos em água, apresentam curva ascendente, ou seja sua solubilidade crescente com a temperatura, com algumas exceções. Para os gases dis-solvidos em água, a curva é descendente, isto é há uma diminuição de sua solubilidade com o aumento de temperatura. Quando um soluto se dissolve num solvente, as moléculas do solvente formam estruturas em torno das moléculas de soluto, num processo designado por solvatação. No caso de substâncias iônicas que se dissolvem em solventes como a água, o processo de dissolução implica a separação dos seus respectivos íons constituintes, os quais irão ser solvatados pela água. Nestes casos, o equilíbrio que se estabelece entre o sólido e o composto dissol-vido depende das concentrações em solução de todos os íons que constituem o sal. Para o caso do sulfato de alumínio sólido (Al2(SO4)3) em contacto com uma solução satu-rada de sulfato de alumínio (Al2(SO4)3 (dissociado em íons Al3+ e SO42-), o equilíbrio é tra-duzido por:

Al(SO4)3(s) 2Al3+(aq) + 3SO42-(aq)

A constante que se associa a este equilíbrio denomina-se produto de solubilidade (Kps) e é expressa, no caso deste sal, pelo produto das concentrações molares de equilíbrio dos í-ons cada qual elevada aos respectivos coeficientes estequiométricos:

Quando se misturam duas soluções estas podem, ou não formarem-se precipitados. Para prevermos se vai haver precipitação, recorre-se ao cálculo do produto das concentrações (Q) dos íons envolvidos elevados aos respectivos coeficientes estequiométricos, de forma semelhante à que se utiliza para calcular o Produto de Solubilidade, vide tabela 9.

Figura14 – Curva de solubilidade


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O produto de Solubilidade (Kps) só existe quando a solução está saturada, ou seja quan-do as concentrações dos íons correspondem às suas concentrações de equilíbrio. Através da comparação do valor de Q com o do Kps, pode ocorrer três casos distintos: a) Se Q<Kps a solução não está insaturada, logo não haverá precipitação b) Se Q=Kps a solução está saturada, não havendo precipitação c) Se Q>Kps a solução está supersaturada e há precipitação. O valor do produto de solubilidade é útil para sabermos numa precipitação, qual precipitado se depositará primeiro. O sal mais insolúvel é o que tem menor produto de solubilidade. Exemplo 7 – O produto de solubilidade do cloreto de prata e do cromato de prata são res-pectivamente:

AgCl = 1,7 x 10-10 e Ag2CrO4= 1,2 x 10-12. Observando os valores dos produtos de solubilidade podemos concluir que o cloreto de prata só irá precipitar depois que todo cromato de prata tiver precipitado, pois o produto de solubilidade do cloreto de prata é maior.

Kps (AgCl) > Kps (Ag2CrO4)


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Tabela 9 - Produto de solubilidade de alguns compostos químicos

Produtos de solubilidade (solução aquosa, 25ºC)

Nome do composto Fórmula do composto Ks

Azoteto de cobre (II) Cu(N3)2 6,3 x 10-10

Brometo de platina (IV) PtBr4 3,2 x 10-41

Brometo de prata AgBr 5,0 x 10-13

Carbonato de bário BaCO3 5,0 x 10-9

Carbonato de cálcio CaCO3 4,5 x 10-9

Carbonato de chumbo (II) PbCO3 7,4 x 10-14

Carbonato de ferro (II) FeCO3 3,5 x 10-11

Carbonato de lítio Li2CO3 2,5 x 10-2

Carbonato de magnésio MgCO3 3,5 x 10-8

Cianeto de dimercúrio (I) Hg2(CN)2 5,0 x 10-40

Cloreto de chumbo (II) PbCl2 1,7 x 10-5

Cloreto de cobre (I) CuCl 1,9 x 10-7

Cloreto de ouro (I) AuCl 2,0 x 10-13

Cloreto de prata AgCl 1,7 x 10-10

Cromato de bário BaCrO4 1,2 x 10-10

Cromato de chumbo (II) PbCrO4 1,8 x 10-14

Cromato de prata (I) Ag2CrO4 1,2 x 10-12

Cromato de prata (II) AgCrO4 2,4 x 10-12

Dicloreto de chumbo PbCl2 1,5 x 10-5

Difosfato de ferro (III) Fe4(P2O7)3 2,5 x 10-23

Diiodeto de chumbo PbI2 8,0 x 10-9

Fluoreto de bário BaF2 1,7 x 10-6

Fluoreto de lítio LiF 1,7 x 10-3

Fosfato de alumínio AlPO4 5,8 x 10-19

Fosfato de zircónio (IV) Zr3(PO4)4 1,0 x 10-132

Hidrogenofosfato de bário BaHPO4 4,0 x 10-8

Hidróxido de alumínio Al(HO)3 2,7 x 10-32

Hidróxido de cálcio Ca(HO)2 7,9 x 10-6

Hidróxido de ferro (II) Fe(HO)2 7,9 x 10-15

Hidróxido de ferro (III) Fe(HO)3 1,5 x 10-39

Hidróxido de magnésio Mg(HO)2 9,0 x 10-12

Hidróxido de paládio (IV) Pd(HO)4 6,3 x 10-71

Hidróxido de platina (II) Pt(HO)2 1,0 x 10-35

Hidróxido de zinco Zn(HO)2 1,9 x 10-17

Iodato de crómio (III) Cr(IO3)3 5,0 x 10-6

Iodeto de bismuto BiI3 8,1 x 10-19

Iodeto de cobre (I) CuI 1,0 x 10-12

Iodeto de prata AgI 8,3 x 10-17

Oxalato de níquel NiC2O4 4,0 x 10-10

Periodato de potássio KIO4 3,7 x 10-4

Permanganato de césio CsMnO4 8,3 x 10-5

Sesquissulfeto de antimónio Sb2S3 1,0 x 10-93

Sesquissulfeto de bismuto Bi2S3 1,0 x 10-97

Sulfato de bário BaSO4 1,0 x 10-10

http://web.educom.pt/fq/solubilidade/produto.htm


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Produtos de solubilidade (solução aquosa, 25ºC)

Nome do composto Fórmula do composto Ks

Sulfato de cálcio CaSO4 2,4 x 10-5

Sulfato de chumbo (II) PbSO4 1,6 x 10-8

Sulfato de dimercúrio (I) Hg2SO4 7,4 x 10-7

Sulfato de estrôncio SrSO4 3,2 x 10-7

Sulfato de prata Ag2SO4 1,5 x 10-5

Sulfito de bário BaSO3 8,0 x 10-7

Sulfeto de cádmio CdS 7,0 x 10-27

Sulfeto de chumbo (II) PbS 3,2 x 10-28

Sulfureto de cobre (II) CuS 8,0 x 10-37

Sulfeto de ferro (II) FeS 1,0 x 10-19

Sulfeto de mercúrio (II) HgS 2,0 x 10-53

Sulfeto de níquel (II) NiS 3,0 x 10-21

Sulfeto de prata (I) Ag2S 7,9 x 10-51

Sulfeto de zinco ZnS 2,0 x 10-25

Tiocianato de mercúrio (II) Hg(SCN)2 2,8 x 10-20

Tiocianato de prata AgSCN 1,16 x 10-12

Tiossulfato de bário BaS2O3 1,6 x 10-5

Tricloreto de ouro AuCl3 3,2 x 10-25

6. Análise Qualitativa de cátions e anions A análise qualitativa utiliza-se das propriedades dos produtos obtidos, a partir de reações simples de um determinado cátion, com vários reagentes. Nestas reações, observa-se a formação de precipitados e sua cor, a formação de complexos, a liberação de gases ou qualquer outra propriedade que possa caracterizar um determinado cátion. A partir destas considerações, pode se separar todos os cátions existentes em uma mistura de cátions. Muitas destas reações, também podem ser utilizadas para a determinação de ânions, daí, o aprendizado do processo de identificação de cátions, já inclui por si só a identificação de ânions. Muitos cátions apresentam reações específicas com um mesmo reagente e em função dis-to, os cátions foram separados em grupos, conforme este reagente. Daí surge os cinco grupos de cátions:

a) Grupo I - Cátions que reagem com o HCl b) Grupo II - Cátions que reagem com O H2S c) Grupo III - Cátions que reagem com o NH4S - NH4OH d) Grupo IV - Cátions que reagem com o (NH4)2CO3 e) Grupo V - Cátions que não têm reagente específico

6.1. Análise de cátions O procedimento básico para a separação de cátions consiste na aplicação das proprie-dades dos cátions frente a um determinado reagente. Utilizaremos os cátions do grupo I para exemplificar a técnica de separação de cátions. Sabendo se que os cátions Ag+1, Pb+2 e Hg2

+2 Devemos salientar que o mercúrio I é uma das exceções no sistema de notação da sim-bologia, pois ele sofre o que se chama de reação de desproporcionamento.

http://web.educom.pt/fq/solubilidade/produto.htm


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O mercúrio I apresenta a tendência de se desproporcionar em mercúrio II e mercúrio metá-lico, pela reação básica;

Hg2+2 Hg0 + Hg+2

Portanto, compostos contendo o mercúrio I, tendem a reagir, formando o mercúrio metálico Sabendo se que os três cátions reagem com HCl, todos geram os cloretos correspon-dentes. Entretanto o PbCl2 é solúvel em água quente. A mistura AgCl e Hg2Cl2 quando em hidróxido de amônio forma duas reações. O AgCl for-ma complexo enquanto que o Hg2Cl2 sofre reação de desproporcionamento. Estas propriedades podem ser resumidas na figura., que mostra toda a seqüência de for-ma esquemática, de separação dos cátions do grupo I. Deve-se também levar em consideração que a separação de cátions se processa de forma seqüencial, do grupo I ao VI, conforme:

a) precipitação dos cátions do grupo I (Ag+, Pb2+ e Hg2+) com ácido clorídrico diluído; b) no filtrado (obtido em a) precipita-se os do grupo II (Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, As3+,

As5+, Sb3+, Sb5+ , Sn2+ e Sn4+) com sulfeto de hidrogênio; c) no filtrado (obtido em b) precipita-se os cátions do grupo III (Fe2+, Fe3+, Al3+, Cr 3+,

Cr6+, Ni, Co,Mn2+, Mn7+ e Zn2+) com sulfeto de hidrogênio na presença de amônia ou cloreto de amônio;

d) no filtrado (obtido em c) precipita-se os cátions do grupo IV (Ba2+, Sr2+ e Ca2+) com carbonato de amônio;

e) por último (ficará no filtrado de d) só os cátions do grupo V ( Mg2+, Na+, K+e NH4+).


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Figura 30 - Esquema de separação dos cátions do grupo I

O filtrado conterá todos os cátions dos grupos II, III, IV e V. Os demais cátions são separa-dos de forma similar ao esquema apresentado, para cada grupo existe um reagente que precipita todos os cátions do grupo, deixando os demais cátions no filtrado, e depois por reações específicas são identificados cada componente do grupo. 6.2. Análise de anions A identificação dos ânions é similar à identificação do cátion, na verdade utiliza-se as mes-mas reações só que com objetivo diferente. 6.2.1. Cloreto (Cl-) O ânion cloreto é encontrado no acido clorídrico e nos sais derivados deste acido. O ânion bromato é pouco sensível, daí ser necessária concentração maior deste ânion para se ob-servar as precipitações.

MISTURA Ag+

, Pb+2

, Hg2+2

Ag+

, Pb+2

, Hg2+2

Ag+

, Pb+2

, Hg2+2

CÁTIONS DOS OU-

TROS GRUPOS

HCl

6 M

AgCl , PbCl2 , Hg2Cl2

PRECIPITADOS

H2O

QUENTE Pb

2+

CH3COOH 6M +

KI

PbI2

PPT AMARELO

AgCl, Hg2Cl2

Hg0 +

HgNH2Cl

PPT CIN-

ZA ESCU-

RO

NH4OH

6M

HNO3 6M

AgCl

PPT BRANCO


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Reações: Cl- + Ag+ AgCl

AgCl + 2 NH4+ Ag[(NH3)2]

+ + Cl- 6.2.2. Sulfato (SO4

-2) O ânion sulfato é encontrado no acido sulfúrico e nos sais derivados deste acido. Devido o fato deste acido ser bibásico, origina-se dois tipos de ânions, o sulfato neutro e o sulfato a-cido, que podem ser dados pelas formulas genéricas de M2SO4, MHSO4 podendo gerar sais solúveis e insolúveis. Reações:

SO42- + Pb2+ PbSO4

6.2.3. Fluoreto ( F-) O ânion fluoreto é encontrado no acido fluorídrico e nos sais derivados deste ácido. Este acido apresenta o inconveniente de atacar material de vidro, ser toxico e altamente corrosi-vo. Deve-se evitar o contato com partes do corpo com este composto, pois as queimaduras que causa são doloridas e de cura demorada. 6.2.4. Carbonato ( CO3-2) O ânion carbonato é incolor e é encontrado no acido carbônico e nos sais derivados deste acido. O acido .carbônico é formado a partir da dissolução de CO2 em água Reações:

CO2 + H2O H2CO3 ( I ) A solução formada apresenta reação acida muito fraca, pois o CO2 é pouco solúvel em á-gua e o acido carbônico se dissocia da seguinte forma :

H2CO3 HCO3 + H+ ( II ) Pelo principio de Le Chatelier podemos ver que se adicionarmos acido no meio, tendo o equilíbrio da reação II ir para a direita. Formando acido carbônico, que tende a se decom-por em CO2, conforme reação I que sai da solução em forma de gás (borbulha) 6.3. Teste de chama O teste de chama tem\por base o aquecimento Os metais existentes em uma substância química podem ser identificados pela cor que e-mitem quando aquecidos diretamente em uma chama. Nós sabemos que os elétrons de um metal, mesmo na forma de cátion têm seu elétron nas camadas eletrônicas de menor energia. E que para cada tipo de metal a diferença de ener-gia entre os níveis eletrônicos é constante. E2

E1 luz

As diferenças de E1 – E0, E2 – E1 são cons-tantes para cada tipo de metal. Então quando aquecemos um metal direta-mente no fogo os elétrons absorvem energia e mudam de nível energético. Como estes elétrons preferem ficar no seu ní-vel energético inicial, eles tendem a voltar e para isto devolvem a energia recebida em forma de luz. Como a energia dos níveis é constante e es-pecífica para cada metal, a cor emitida é es-pecífica para o metal. Este conceito é o prin-cípio dos equipamentos de Fotometria de Chama e Absorção Atômica. Estas técnicas

Figura 31 – Níveis eletrônicos


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E0 7. Referência Bibliográfica 7.1. FERNANDES, J., Química Analítica Qualitativa - Ed. Hemus – S.Paulo – 1982 7.2. KOBAL,J.J. e SARTORIO, L. – Química Analítica Qualitativa - Ed. Moderna – S. Paulo

– 1978 7.3. VOGEL, A. I., Textbook Of Qualitative Chemical Analysis - Copyright Longmann Group

– 1978 7.4. OLIVEIRA, E. A. – Aulas Práticas de Química - Ed. Moderna- S. Paulo –1990 7.5. CIENFUGOS, F. – Segurança no Laboratório 7.6. POSTMA,J. M.; ROBERTS JR, J. L.; HOLLENBERG, J. L. – Química no laboratório –

5ª edição - Editora Manole

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