Análise quantitativa em química: medições, preparação

A análise quantitativa na química , como em qualquer disciplina, consiste essencialmente em determinar a quantidade de uma substância específica. Essas análises respondem à pergunta ‘quanto há?’ de uma substância em diferentes amostras; de solo, mares, rios, refrigerantes, líquidos, extratos de plantas, animais, sólidos, cristais, entre muitos outros.

A pergunta ‘quanto há?’ Foi formulado desde que o homem concebeu o interesse de, por exemplo, extrair minerais e pedras preciosas, óleos, especiarias, com o firme propósito de comercializá-los. Atualmente, o dinheiro continua sendo uma das principais razões pelas quais uma substância ou analito é quantificada .

Análise quantitativa em química: medições, preparação 1

Centenas de tubos de ensaio: materiais de vidro usados ​​diariamente em preparações de amostras para análise quantitativa. Fonte: Pexels

Um mineral pode ser mais rico em ouro do que em outro. Para conhecê-lo, é necessário determinar a composição centesimal dos dois minerais e a que possui a maior porcentagem de ouro, será uma fonte mais atraente para extrair o metal cobiçado. O mesmo acontece com metais estranhos ou radioativos.

As técnicas de quantificação e nas quais as análises quantitativas se baseiam são muito diversas e variadas. Cada um implica uma especialização especial, bem como suas profundas bases teóricas. No entanto, sempre o ponto para o qual todos convergem é responder à mesma pergunta já citada; pergunta que fala de qualidade, pureza, desempenho, confiabilidade, etc.

Medições

Para quantificar qualquer substância ou material, é essencial poder medir algumas de suas propriedades físicas ou químicas. A propriedade selecionada dependerá da substância e da técnica utilizada. Uma pista útil para reconhecer que uma técnica de análise pode quantificar é que ela recebe o sufixo –metry no final de seu nome .

Por exemplo, as duas técnicas clássicas de medição em química analítica são gravimetria (medição de massa) e volumetria (medição de volume ).

Eles são considerados clássicos porque, em princípio, não precisam de instrumentos muito sofisticados ou do uso de radiação eletromagnética; mas balanças analíticas, argamassas, cadinhos e materiais de vidro.

Gravimétrico

A gravimetria quase sempre procura obter um precipitado após uma série de etapas metodológicas, para as quais a massa é determinada.

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Por exemplo, uma técnica para quantificar os íons cloreto de uma amostra é precipitá-los como cloreto de prata, AgCl; um precipitado branco leitoso que pode ser pesado.

Outro exemplo simples consiste em determinar o teor de umidade de um corpo, material ou sólido.

Para fazer isso, a massa do sólido é primeiro pesada antes de ser introduzida em um forno a aproximadamente 100 ° C, por tempo suficiente para a água vaporizar. Depois, é pesado novamente e a diferença entre a massa final da inicial é igual à massa de água que foi vaporizada; isto é, seu teor de umidade,% H 2 O.

Se melancias eles foram submetidos a esta análise, não seria surpreendente que o H% 2 O era demasiado elevada (~ 95%); enquanto para as chamadas nozes, espera-se que elas contenham pouca água (% H 2 O <10%), característica à qual esse nome é atribuído.

Volumétrico

Por outro lado, na volumetria trabalhamos com volumes dos quais, após a aplicação de titulações, é extraída a concentração das espécies dissolvidas de interesse. Por exemplo, um analito cuja cor é sensível a uma reação específica pode ser determinado por títulos colorimétricos.

Da mesma forma, o índice de acidez (AI) dos óleos (comestíveis ou não), pode ser determinado por titulações ácido-base, utilizando uma solução de uma base padronizada forte (normalmente KOH ou NaOH). Com os valores de IA, além de outros parâmetros, diferentes tipos de óleos podem ser caracterizados e classificados de acordo com suas fontes e outras variáveis.

Essas medidas analíticas sempre produzem um resultado acompanhado por uma unidade física (e seus erros experimentais). Qual é a concentração? Quão pura é a amostra? A quantidade determinada representa um risco à saúde? Qual foi o rendimento da reação?

Essas e mais perguntas são respondidas após medições e processamento de dados.

Preparação de normas ou normas

“Com a mesma haste que você mede seus padrões, você mede suas amostras.” E essa haste hipotética terá divisões e subdivisões, cada uma com magnitudes diferentes da propriedade do analito que se correlaciona com sua concentração. Essas magnitudes ou valores são finalmente comparados com os obtidos pela medição da propriedade do analito.

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Para isso, uma curva de calibração deve sempre ser construída a partir de uma seleção de padrões ou padrões cujas concentrações são conhecidas anteriormente.

E como conhecê-los antes? Por serem variáveis ​​independentes: o analista decide, dependendo do tipo de amostra ou análise, quanto de um padrão ele pesará.

Cogumelos doces

Um exemplo hipotético pode ser apresentado no estudo do teor total de açúcar ou carboidratos de várias famílias de cogumelos. O padrão, composto pelos açúcares previamente detectados graças à análise qualitativa dos cogumelos, idealmente deveria imitar perfeitamente a matriz orgânica das amostras.

Em seguida, preparados os padrões reagem causando uma mudança de cor. Se a sua intensidade for medida por espectroscopia UV-visível, pode ser comparada com as intensidades das cores emitidas pelos açúcares nas amostras; e assim, através de uma depuração matemática, determine o teor de açúcares totais.

Uma vez feito isso, uma curva de calibração pode ser construída a partir das amostras, para que outros cogumelos (da mesma região ou país), seus açúcares possam ser determinados diretamente sem preparar outros padrões.

Coleta e tratamento

Nas análises quantitativas, existem muitas variáveis ​​que devem ser tratadas rigorosamente, dependendo do tipo de estudo. Frequentemente, não é suficiente ir até lá coletando amostras esquerda e direita; Onde é coletado? É significativo? Quais são os valores? Quais serão os pré-tratamentos e outros procedimentos?

No exemplo dos cogumelos, é necessário saber a quais famílias os açúcares serão determinados, em quais plantações ou origem natural serão coletadas, em que época do ano, as características orográficas, etc. Cogumelos coletados (óleos, grãos, tintas, meteoritos, substâncias biológicas), o que fazer com eles antes da análise quantitativa?

Quase sempre, uma análise quantitativa é precedida por uma análise qualitativa; Identifique quais compostos possuem as amostras, principalmente se você trabalha com eles pela primeira vez.

Alguns tratamentos podem ser meramente físicos: como a moagem de uma massa de planta ou a digestão ácida de um mineral. Outros, por outro lado, são químicos: uma reação de esterificação, hidrólise ácida ou básica, substituição, aminação, etc., a fim de produzir uma espécie que possa ser quantificada mais facilmente pela técnica selecionada.

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Exemplos

Eles serão mencionados para finalizar alguns exemplos diários de análise quantitativa em química:

-Determinação do grau alcoólico de cervejas, vinhos e bebidas artesanais.

– Na urina de um paciente, pode-se saber se há um aumento ou diminuição na concentração de um ou mais componentes, o que está relacionado à detecção de uma doença. Da mesma forma, se um medicamento é excretado na urina, pode-se determinar quanto do primeiro foi “assimilado” pelo organismo.

-Determinação da composição centesimal de amostras minerais, terrestres ou extraterrestres.

– Dadas algumas amostras brutas, a razão H / C é determinada para comparar os graus aromáticos dos óleos brutos de diferentes fontes. O petróleo pesado é caracterizado por ter um H / C menor que 1; Quanto mais leve, H / C valerá mais de 1.

-Determinação da composição nutricional de alimentos e produtos comestíveis.

-Estudos da estabilidade de medicamentos como parte das análises de qualidade relevantes para sua comercialização e armazenamento.

– Acompanhamento do grau de contaminação causado por substâncias nas amostras de água de rios, córregos, lagoas ou mares. Além disso, as emanações gasosas das fábricas são determinadas por sua composição para impedir que despejem grandes quantidades de gases nocivos ao meio ambiente.

Referências

  1. Daniel C. Harris (2007). Análise Química Quantitativa. (Sétima edição). WH Freeman and Company.
  2. Os editores da Encyclopaedia Britannica. (31 de janeiro de 2018). Análise química quantitativa. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
  3. Capítulo 1, Introdução à Análise Química Quantitativa. Recuperado de: 5.csudh.edu
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de junho de 2018). Compreendendo a Análise Quantitativa em Química. Recuperado de: thoughtco.com
  5. Avaliação e Engenharia de Materiais. (2019). Análise Química Quantitativa. Recuperado de: mee-inc.com
  6. Xin Wen (2008). Análise Quantitativa (CHEM 201). [PDF]. Recuperado de: calstatela.edu

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