Química analítica quantitativa

Química analítica quantitativa

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Lavagem dos precipitados: Durante a lavagem são eliminadas impurezas retidas na superfície do precipitado, através da adição de determinada quantidade de líquido de lavagem, preconizado pelo método. Procede-se à lavagem começando por uma decantação, seguida de uma filtração.

Lança-se no recipiente que contém o precipitado certo volume de líquido de lavagem. Mistura-se bem, deixa-se depositar novamente o precipitado, e transfere-se o líquido sobrenadante para um filtro, com auxílio de um bastão de vidro com ponta de borracha, seguida de nova adição de uma porção de líquido de lavagem no recipiente. O precipitado, após sofrer conveniente processo de lavagem, é lançado para o filtro, de acordo com o que já foi visto. Depois de ter verificado que não existem partículas do precipitado no recipiente nem no bastão, efetua-se a lavagem definitiva do precipitado no filtro.

Técnicas de titulação volumétrica:

Nas operações de titulação volumétrica, utilizam-se os aparelhos volumétricos, que nada mais são do que utensílios de vidros graduados, empregados nas medidas de volumes líquidos.

Os aparelhos volumétricos se classificam em: a) Aparelhos volumétricos calibrados para conter um dado volume líquido como o balão volumétrico; b) Aparelhos volumétricos calibrados para escoar determinados volumes como pipetas, provetas e buretas.

Dos aparelhos acima citados, o mais empregado nas titulações volumétricas são as buretas, cujo manejo passaremos a descrever.

Buretas: Servem para escoar volumes variáveis de líquidos e são constituídas de um tubo de vidro uniformemente calibrado em mL e providas de um dispositivo adequado para fácil controle da vazão do líquido, situado entre o tubo e a ponta afilada, que permite estilar o líquido. As buretas de uso mais corrente são de 25 e 50 mL. Nos trabalhos com escala semi-micro são usadas buretas de 5 a 10 mL graduadas em 0,01 ou 0,02 mL.

Dispositivo de controle da vazão das buretas: São os dois dispositivos de controlar a vazão dos líquidos contidos na bureta: a) torneira de vidro esmerilhada ou teflon; b) pinça comprimindo um tubo de borracha. O primeiro dispositivo é o mais usado, mas sofre restrições quando as soluções são alcalinas. A segunda, entretanto, é mais utilizada para soluções alcalinas.

As buretas estão dispostas verticalmente em suportes com base esmaltada de cor branca, fixadas em pinças com duas garras, nas quais podem ser movimentadas. Quando o ponto final for indicado pelo aparecimento de uma turvação, é recomendável fazer a observação contra o fundo de cor preta.

Leitura na bureta A localização do ponto mais baixo do menisco é a referência para o ajustamento e leitura do aparelho, desde que a linha de visão do observador se situe em ângulo reto com o tubo. Caso contrário, o ajustamento e leitura são afetados pelo erro de paralaxe. No caso de soluções fortemente coradas, os ajustes e leituras são feitos em relação à parte superior do menisco.

Figura 3B: Técnica de manipulação com a bureta

Figura 3A: Leitura do minisco

Tempo de escoamento: O tempo de escoamento total das buretas deve situar-se em torno de 3 minutos. Em se tratando de titulação, não se deve escoar mais de 10 mL por minuto, salvo recomendação especial.

Buretas especiais para titulação à quente: Quando é feita titulação à quente, utilizam-se buretas especiais. Nestas, a torneira é deslocada para o lado, impedindo que o calor se transmita o menos possível à solução contida na bureta.

Uso da bureta: A bureta deve ser lavada 3 a 4 vezes com pequenas porções da solução que se vai usar, adicionada por meio de um pequeno funil colocado na parte superior da bureta. Certifique-se de que a torneira da bureta esteja fechada. Enche-se a bureta até um pouco acima do zero da sua escala e remove-se o funil. Abre-se a torneira para encher com solução a ponta afilada da bureta e para expulsar o ar. Deixa-se escoar a solução até que a parte inferior do menisco coincida exatamente com a posição zero da escala da bureta, eliminando a gota do terminal do mesmo. Ao efetuar-se a titulação, a torneira ou pinça da bureta são controlados com a mão esquerda, enquanto o frasco erlenmeyer, contendo a solução, e segurado pela mão direita, imprimindo-se um movimento de rotação para que cada gota do reativo se disperse na solução a titular.

Quando se atinge o ponto final, através da mudança de cor da solução que se titula, faz-se a leitura do volume gasto, de maneira que o terminal da bureta não fique com nenhuma gota em suspensão, que deverá ir para o frasco de titulação. Terminada a titulação, deixa-se escoar a solução que está dentro da bureta (esta porção não deverá ser retornada ao frasco original da solução, mas desprezada). A bureta é lavada com água destilada e coberta convenientemente para protegê-la contra poeira.

Dessecadores:

O processo de secagem da amostra (ou reagente) é devido principalmente à possibilidade de alteração do conteúdo de unidade de uma substância. Pode ser necessário secar a amostra (ou o reagente) à determinada temperatura e informar o resultado da umidade da amostra (ou reagente) em relação a essa temperatura. O procedimento tem a vantagem de proporcionar uma amostra (ou reagente) de composição constante em relação à umidade. As estufas ou os dessecadores são equipamentos utilizados na operação de secagem.

As estufas são aparelhos com aquecimento elétrico e termostaticamente controlados, construídos para produzir temperatura desde aproximadamente 40 até 200 graus centígrados. A temperatura é lida em um termômetro e controlada com chave seletora. A circulação do ar pode ser feita por orifícios localizados interna ou externamente no aparelho.

Os dessecadores são recipientes de vidro, que têm uma tampa perfeitamente ajustável, mantendo a atmosfera do seu interior livre de vapor de água por meio de um agente dessecante (desidratante), colocado em um compartimento inferior ao dessecador. Em cima do desidratante, a uma determinada altura, há uma placa de porcelana contendo orifícios que sustêm os recipientes nos quais se encontram as amostras (ou reagentes). As bordas da tampa e do dessecador são esmerilhados, sendo usual passar um lubrificante adequado para melhorar a vedação do recipiente.

Quando você remover ou colocar a tampa de um dessecador, use um movimento de arrastar para o lado, para minimizar a perturbação da amostra e evitar a quebra da tampa do dessecador.

Os agentes dessecantes são substâncias que tem a propriedade de absorver vapores de água, por meio de uma ação química ou física. Dos agentes dessecantes mais utilizados encontram-se: a) CaCl2 anidro; b) ácido sulfúrico concentrado; c) óxido de cálcio e alumínio; d) perclorato de magnésio; e) perclorato de magnésio triidratado; f) sulfato de cálcio anidro; g) óxido de bário; h) óxido de cálcio; i) óxido de alumínio; j) sílica gel.

Alguns agentes dessecantes, como por exemplo, sílica gel, alumínio ativado e sulfato de cálcio anidro, contêm o cloreto de cobalto como indicador que acusa a hidratação do dessecante, mudando sua colaração inicial quando em contato com grande quantidade de vapor de água absorvido.

A regeneração de alguns agentes dessecantes, como a sílica gel, é feita mediante aquecimento em estufa a 120oC, enquanto a alumina ativada e o sulfato de cálcio anidro requerem temperaturas de 175oC e 275oC, respectivamente.

Balança analítica:

Na maioria das análises químicas, uma balança analítica é usada para se obter massas com alta exatidão. Balanças semi-analíticas são também usadas para medidas nas quais a necessidade de resultados confiáveis não é crítica.

1. Tipos de Balanças Analíticas:

As balanças analíticas podem ser classificadas conforme suas capacidades e precisões de medida nas condições de capacidade máxima. A Tabela 1 mostra esta classificação.

Tabela 1 - Classificação das balanças analíticas.

Balança Analítica 1g a vários Kg 1 parte em 105 g

Balança Semi- microanalítica 10-30 g 0,01 mg

Balança Microanalítica 1-3 g 0,001 mg ou 1 g

A balança analítica tem passado por uma grande revolução nas últimas décadas. A mais antiga e tradicional tinha dois pratos ligados a um cavaleiro, a qual era suspensa pelo seu centro por um fiel. O objeto a ser pesado era colocado em um dos pratos. Pesos padrões suficientes eram colocados no outro prato de modo a restaurar a posição inicial do cavaleiro. A pesagem com este tipo de balança de braços iguais era tediosa e demorada. A primeira balança analítica de um prato apareceu no mercado em 1946. A velocidade e conveniência de se pesar com ela era muito superior à tradicional de dois pratos. Consequentemente, esta nova balança passou a ser usada na maioria dos laboratórios.

Uma balança analítica eletrônica moderna fornece velocidade e facilidade de uso surpreendentes. Por exemplo, controla-se as funções por simples toques numa barra de controle. Numa posição da barra liga-se e desliga-se o instrumento, numa outra posição, calibra-se automaticamente a balança usando um peso padrão e numa terceira posição, realiza-se a tara, com ou sem um objeto no prato. Dados confiáveis de pesagem são obtidos com pouca ou nenhuma prática de uso.

2. Precauções ao se usar uma balança analítica:

Uma balança analítica é um instrumento delicado que deve ser manipulado com extremo cuidado. Observe as seguintes regras gerais para se trabalhar com uma balança analítica, independentemente de sua marca ou modelo. i) Centre o peso no prato da melhor forma possível. i) Proteja a balança contra corrosão. Objetos a serem colocados no prato devem se limitar a metais não-reativos, plásticos não-reativos e materiais vítrios. i) Consulte seu professor se a balança precisar de ajustes. iv) Mantenha a balança limpíssima. Uma escova de pelo de camelo é útil para a remoção de material derrubado ou poeira. v) Sempre espere que um objeto quente volte à temperatura ambiente antes de pesálo.

vi) Use luvas ou papéis para segurar objetos secos, não transferindo assim a eles a umidade de suas mãos.

das balanças estejam fechadas

3. Fontes de erros em pesagens: Efeitos de Flutuação: Este erro tem sua origem na diferença da força de flutuação exercida pelo meio (ar) sobre o objeto e sobre os pesos. Assim é importante que a balança fique em um lugar reservado e durante a pesagem é necessário que as portas Efeitos de temperatura: O ato de se pesar um objeto cuja temperatura seja diferente de seu ambiente provoca um erro significativo na medida. Não deixar tempo suficiente para que um objeto aquecido volte à temperatura ambiente é a principal fonte deste problema. Erros devidos a diferenças em temperatura têm duas origens. Primeiro, as correntes de convecção dentro da caixa da balança exercem efeitos de flutuação no prato e no objeto. Segundo, ar quente preso num frasco fechado pesa menos que o mesmo volume a temperatura mais baixa. Ambos os efeitos provocam uma menor massa aparente do objeto. Este erro pode ser de até 10 a 15 mg para um cadinho de porcelana, por exemplo. Portanto, objetos aquecidos devem sempre ser resfriados a temperatura ambiente, antes de serem pesados.

Prática no 01: Calibração de aparelhos volumétricos

Objetivo:

Calibrar o tempo de escoamento e a capacidade das pipetas volumétricas (10,0 mL e 25,0 mL)

Introdução:

Em análise química quantitativa, a pipeta volumétrica é um instrumento muito utilizado e nestas análises os volumes devem ser precisos. Como estes aparelhos não possuem escalas graduadas, não podemos estimar o erro absoluto como sendo “metade da menor divisão da escala”. Portanto, estes instrumentos devem ser aferidos com no máximo um erro relativo de 0,1% entre as calibrações.

Como podemos ver na Tabela 1, para uma pipeta de 25,0 mL o desvio máximo aceitável é de ± 0,02 mL, isto é, a capacidade da pipeta deve ser expressa como 25,0 ± 0,02 mL.

Tabela 1: Limite de erro tolerável em pipetas volumétricas

Para uma pipeta volumétrica não só a sua capacidade deve ser aferida, mas também o seu tempo de escoamento. Se o escoamento for muito rápido, o diâmetro da abertura da ponta da pipeta deve ser diminuído, convenientemente, na chama de um bico de Bunsen e se for muito lento, torna-se necessário aumenta-lo, lixando levemente a ponta da pipeta, até que o tempo de escoamento requerido seja obtido.

O tempo de escoamento para qualquer pipeta volumétrica deve ser tal que o escoamento livre do líquido não ultrapasse a um minuto e não seja inferior ao valor para os respectivos volumes especificados na Tabela 2.

Tabela 2: Tempo mínimo de escoamento para pipetas

Neste intervalo de tempo o escoamento é mais uniforme, pois o líquido aderido nas paredes internas da pipeta tem uma velocidade de escoamento aproximadamente igual a do menisco. Além disso, este tempo foi calculado de modo que houvesse reprodutibilidade na quantidade de líquido retido na ponta da pipeta, após sua utilização. Um escoamento rápido pode levar a resultados não reprodutíveis, enquanto que um escoamento muito lento tem como único inconveniente, o tempo excessivo necessário para uma operação de transferência de líquido.

A aferição da capacidade da pipeta volumétrica é feita pela pesagem da quantidade de água que dela é escoada. Mede-se a temperatura da água utilizada na calibração e verifica-se o valor de sua densidade (ver Tabela 3) nesta temperatura. Conhecendo-se a massa da água escoada e sua densidade na temperatura de calibração, calcula-se o volume da pipeta.

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