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QUÍMICA ANALÍTICA II
Práticas
Curso: Física e Química / Química
2004-2005
Responsável:
José Paulo Pinheiro
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Programação das aulas práticas de QA II – 2004/2005
(Os trabalhos com relatório completo estão representados a negrito)
1ª Aula- 22 Fevr - TP1 – Regressão linear e erros associados.
2ª Aula- 28 Fev – P1 – Determinação do Q e RT/F num eléctrodo de vidro
3ª Aula- 7
Mar – P2 – Determinação potenciométrica do ácido acetilsalicílico numa
aspirina
4ª Aula- 14 Mar – P3 – Preparação e aferição de uma solução de iodo
5ª Aula- 4 Abr – P4 – Determinação do CQO - 1ª parte
6ª Aula- 11 Abr – P5 – Determinação do CQO - 2ª parte
7ª Aula- 18 Abr – P6 – Extracção por solventes
8ª Aula- 2 Mai– P7 – Cromatografia em camada fina
9ª Aula- 16 Mai. – P8 – Cromatografia líquida de alta eficiência
10ª Aula- 23 Mai – P9 – Cromatografia gasosa
11ª Aula- 30 Jun. – P10 – Cromatografia iónica
12ª Aula- 6 Jun. – TP2 – Problemas de revisão
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“O que é e para que serve um relatório”
Um relatório prático destina-se a:
-
explicar a experiência efectuada,
-
descrever os resultados experimentais,
-
apresentar os cálculos efectuados e discutir os resultados obtidos.
Um relatório prático deve ser elaborado de tal forma que:
-
outra pessoa possa repetir o trabalho efectuado com base nele,
-
qualquer pessoa possa perceber qual o objectivo do trabalho, o que se fez, quais
foram os resultados obtidos e ter uma apreciação crítica dos resultados.
As normas seguintes destinam-se a ajudar na elaboração de relatórios práticos.
Um relatório é composto por:
-
Titulo
-
Objectivos/Introdução
-
Métodos/Parte Experimental
-
Apresentação de Resultados Experimentais
-
Cálculos e Discussão de Resultados
-
Conclusões
-
Bibliografia
Título: Deve ser claro e descritivo.
Objectivos/Introdução: Deve conter uma descrição simples e clara dos objectivos, dos
dados que vão ser recolhidos e dos príncipios que vão ser demonstrados.
A Introdução pode conter os Objectivos. A Introdução deve ser uma descrição concisa
da história e da teoria relevantes para o trabalho prático. Tome em consideração a
metodologia específica da(s) experiência(s) realizada(s). Podem ser adicionados esquemas
quando forem relevantes.
A Introdução não deve ter mais do que meia página A4 (10 a 15 linhas).
Métodos/Parte Experimental: Não copie o protocolo prático. Pode adicionar uma
cópia do protocolo ao relatório para consulta. Quaisquer modificações, desvios ou adições ao
protocolo devem ser registadas.
Devem sempre especificar todo o equipamento usado (se necessário) e também
descrever os reagentes usados (especialmente o tipo de reagente e o grau de pureza).
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Apresentação de Resultados Experimentais: Sempre que possível os resultados
devem ser apresentados em tabelas. Cada tabela deve ser numerada para eventual referência
no texto e incluir uma breve descrição do seu conteúdo (ex: Tabela III - Efeito do ácido
clorídrico nas roupas dos estudantes que não usam bata). A primeira linha de cada coluna da
tabela deve conter o nome da quantidade e respectiva unidade, incluindo quando necessário o
factor multiplicativo usado.
As unidades são muito importantes. Não inclua mais do que três algarismos
significativos nos números a menos que esteja convencido que o seu erro experimental é
extremamente baixo (<1%). (Note que a gota típica deixada numa bureta de 5 ml é de 0.05 ml,
ou seja, 1%).
Cálculos e Discussão de Resultados: Duma maneira geral os cálculos devem ser
apresentados de forma completa. Se tiver muitos cálculos iguais deve apresentar
detalhadamente um deles e depois pode apresentar apenas os resultados finais dos outros
casos idênticos.
Os resultados finais dos cálculos devem ser apresentados em destaque e devem
estar sempre em concordância com os erros calculados.
A discussão é uma das partes mais importantes do relatório. As discussões não são
lobrigatóriamente longas, mas devem ser completas e concisas.
Pode discutir os cálculos conforme forem sendo apresentados. A discussão deve ser
feita do ponto de vista de avaliação dos resultados finais, do seu significado e da sua
exactidão. Tente pensar sobre as possíveis implicações dos resultados, relacionando-os com
os objectivos do trabalho.
Conclusões: As conclusões devem ser uma descrição breve do que foi encontrado ou
demonstrado na aula prática. É por vezes também apropriado incluir um resumo dos
resultados quantitativos. As conclusões são feitas com base nos objectivos do trabalho.
Bibliografia: Se em qualquer parte do relatório usou qualquer fonte bibliográfica deve
fazer referência no texto a esse facto. A ultima parte do relatório deve ser uma lista de todas as
referências usadas.
Notas
- Se usar um livro ou artigo duma revista, não perca tempo a copiar parágrafos
inteiros; limite-se a extrair a informação relevante para o fim em vista.
- Leia o relatório com atenção no final para verificar se cometeu erros.
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Protocolos dos trabalhos práticos:
Nota: Nesta colecção de protocolos existem mais trabalhos práticos que aqueles que
vão ser efectuados. Alguns destes trabalhos foram feitos no passado e voltarão a ser feitos no
futuro e constituem também material de estudo, pelo que foram incluidos nesta colecção.
Determinação de Q e RT/nF num eléctrodo de vidro.
O objectivo deste trabalho é calcular os parâmetros Q e RT/nF de funcionamento dum
eléctrodo combinado de vidro, usando uma titulação ácido forte-base forte.
O pH duma solução está relacionado com a actividade do ião H+ pela seguinte
equação:
pH = -log(H+)
(1)
sendo a actividade do H+ dada por:
(H+) = [H+] fH
(2)
onde fH é o coeficiente de actividade do ião H+, que depende directamente da força iónica da
solução. Logo têm que calcular-se [H+] e fH para obter o valor teórico da actividade do H+.
Um eléctrodo combinado de vidro segue uma equação do tipo de Nernst:
E (V) = Q + (RT/nF) log (H+) = Q - (RT/nF) pH
(3)
Os parâmetros Q e RT/nF podem determinar-se através duma titulação ácido
forte/base forte desde que se conheçam as concentrações exactas da base e do ácido.
A- Parte experimental
Aparelhagem
Medidor de pH.
Eléctrodo combinado de vidro.
Sonda de temperatura ou termómetro.
Agitador magnético e barra de agitação.
Bureta de 50 ml.
Pipetas volumétricas de 10 e 100 ml.
Material de vidro corrente de laboratório.
Reagentes
Hidróxido de sódio, NaOH ≅ 0.1 M,
Ácido clorídrico, HCl 0.100 M,
Cloreto de sódio, NaCl 0.100 M
Água destilada.
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Procedimento experimental
1- Prepare uma montagem constituída por:
i) uma bureta cheia com uma solução de NaOH ≈ 0.1 M.
ii) copo com cerca de 10 ml de HCl 0.100 M (medidos rigorosamente), ao qual se
adicionam 150 ml duma solução de NaCl 0.100 M e uma barra de agitação.
iii) Aparelho de pH com o eléctrodo mergulhado no ácido e agitador magnético.
2- Regule o aparelho de pH para ler mV. Meça a diferença de potencial e a
temperatura da solução. Anote o valor lido.
3- Titulação (Depois de cada adição de titulante espere que a leitura da diferença de
potencial estabilize e anote o valor lido e a temperatura da solução).
i) Adicione 0,5 ml de NaOH de cada vez até perto do ponto de equivalência.
ii) Perto do ponto de equivalência reduza as adições de base para 0.05 ml.
iii) Depois do ponto de equivalência, adicione 0.5 ml de cada vez, até atingir 20 ml.
4- Monte uma nova bureta com HCl e faça a titulação de retorno.
B- Elaboração do relatório
Apresentação de Resultados
a) Apresente tabelas com os volumes de base ou ácido adicionados e os valores de
diferença de potencial lidos.
b) Apresente os gráficos de diferença de potencial vs. volume de base ou ácido
adicionados, para cada uma das titulações.
c) Apresente o gráficos de diferença de potencial vs. número de moles adicionadas de
base ou ácido (para a titulação de retorno faça nOH=nOH,inicial-nH,adicionado, de modo a que se
possa sobrepor à primeira titulação).
Cálculos e Discussão
d) Calcule a concentração da base pelo método da derivada e pelo método de Gran
(métodos explicados no anexo 1). Compare os valores de concentração de base obtidos. Qual
é o valor mais preciso ?
e) Calcule a actividade do H+ em cada ponto da titulação (anexo 3). Converta os
valores de actividade em pH.
f) Faça o gráfico de diferença de potencial versus pH (E vs. pH). Porque é que no
gráfico de E vs. pH se podem observar desvios significativos à linearidade para valores entre
pH 6 e 8 ?
g) Faça a regressão linear para E vs. pH.
h) Porque é que precisa de medir rigorosamente todos os volumes adicionados no
decorrer da experiência ?
i) Compare o valor obtido para RT/nF com o valor teórico. O valor de RT/nF deve
coincidir com o valor teórico se o eléctrodo de vidro estiver em boas condições de
funcionamento. Explique esta afirmação.
j) Se quiser medir o pH precisa de determinar os parâmetros do eléctrodo ? Explique.
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Influência da temperatura na medição do pH
O objectivo deste trabalho é alertar para a influência da temperatura na determinação
do pH de uma solução.
A- Parte experimental
Aparelhagem
- Material corrente de laboratório,
- Aparelho de pH com eléctrodo combinado de vidro.
- termómetro
- Agitador magnético c/ aquecimento
Reagentes
- Soluções tampão de pH 4 e pH 7.
- Solução de NaCl 0.1M.
- Gelo
Procedimento experimental
1- Preparação do aparelho de pH
i) Coloque 150 ml de cada solução tampão num copo de 250 ml e adicione uma barra
de agitação.
ii) Meça o potencial e a temperatura da solução para cada uma das soluções tampão.
Anote o valores lidos.
2- Coloque o gelo numa tina e coloque a tina no agitador magnético. Coloque o copo
com a solução tampão coloque o copo na tina a aquecer lentamente. Anote os valores de
potencial a intervalos de 5 ºC. Pare quando atingir uma temperatura de 40 ºC. Repita o mesmo
procedimento para a outra solução tampão.
3- Repita o mesmo procedimento para a solução 0.1M NaCl
B- Elaboração do relatório
Apresentação de Resultados
a) Apresente tabelas com os a temperatura e os valores lidos de potencial para cada
solução.
b) Apresente o valor do produto de dissociação da água a 25 ºC e da respectiva
entalpia de reacção.
Cálculos e Discussão
1) Para cada solução tampão calcule:
a) o valor de Q e RT/F para a temperatura inicial.
b) o valor de pH para cada temperatura.
2) Usando a lei de Van’Hoof calcule o valor do produto de dissociação da água, Kw, a
cada temperatura.
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Doseamento do ácido acetilsalicílico numa aspirina por
potenciometria
Titulação do ácido acetilsalícílíco com uma base forte, por meio de titulações
potenciométrica.
A- Parte experimental
Aparelhagem
- Material corrente de laboratório,
- Aparelho de pH com eléctrodo combinado de vidro.
Reagentes
- Borax,
- Solução de hidróxido de potássio 0,100 M.
- Solução de ácido clorídrico 0,010 M aferida.
- Solução de aspirina. Pese um comprimido de aspirina e dissolva num copo com
água, aquecendo ligeiramente. Perfaça o volume de 250 ml num balão graduado. A solução
de aspirina fica sempre turva por conter um excipiente (amido).
Procedimento experimental
Titulação potencimétrica:
1- Prepare uma montagem constituída por:
i) uma bureta cheia com uma solução de NaOH 0.100 M.
ii) copo com 50 ml de HCl 0.010 M (medidos rigorosamente), ao qual se adicionam
100 ml água destilada e uma barra de agitação.
iii) Aparelho de pH com o eléctrodo mergulhado no ácido e agitador magnético.
2- Preparação do aparelho de pH
i) Calibre o aparelho de pH.
ii) Meça o pH e a temperatura da solução. Anote o valores lidos.
3- Aferição da base (Depois de cada adição de titulante espere que a leitura da
diferença de potencial estabilize e anote o valor lido e a temperatura da solução).
i) Calcule primeiro aproximadamente o volume de titulante que deve gastar até ao
ponto de equivalência.
ii) Adicione 0,5 ml de NaOH de cada vez até perto do ponto de equivalência.
ii) Perto do ponto de equivalência reduza as adições de base para 0.05 ml.
iii) Depois do ponto de equivalência, adicione 0.5 ml de cada vez.
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4- Titulação da amostra
a) Para um outro copo pipete 100 ml da solução de aspirina e perfaça 150 ml com
água. Titule potenciometricamente com a solução de hidróxido de potássio, procedendo do
mesmo modo que anteriormente.
B- Elaboração do relatório
Apresentação de Resultados
a) Apresente tabelas com os volumes de base adicionados e valores de pH lidos
b) Apresente os gráficos de pH vs. volume de base adicionado, para cada uma das
titulações potenciométricas.
Cálculos e Discussão
a) Com o valor obtido na primeira titularão potenciométrica determine a concentração
da solução de hidróxido de potássio usando o ácido clorídrico como padrão. Para tal desenhe
a curva de titulação (pH, vol. titulante) e determine o ponto final da titulação.
b) A partir da curva de titularão obtida no segundo ensaio, determine do mesmo modo
a concentração de ácido acetilsalicilico na solução de aspirina, e com o valor obtido calcule a
percentagem de matéria activa existente num comprimido.
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Preparação e aferição duma solução de Iodo 0.05M
A reacção de titulação do iodo é uma reacção de oxidação-redução:
H2AsO3- + H2O + I3- ⇔ 3I- + HAsO42- + 3H+
Potencial de reacção:
E=+0,380V
Potenciais de redução
I3- + 2e- ⇔ 3I-
E0’=+0.5338 V (pH=8.3)
H3AsO4 + 2H+ + 2e- ⇔ H3AsO3 + H2O
E0 = +0.559 V
E0’ =+0.226V (pH=8.3)
Peso molecular do iodo:
253.8 g/mol
Peso molecular do óxido arsenoso:
197.83 g/mol
Concentração de iodo necessária para formar côr visivel com amido: 10-6 mol/L
A- Parte experimental
Reagentes
Iodo sólido, I
Iodeto de Potássio sólido, KI
Óxido arsenoso, As2O3
Hidróxido de sódio, NaOH 6M
Ácido clorídrico 1:3,
Fenolftaleína
Bicarbonato de sódio, NaHCO3, sólido
Água de amido
Preparação da solução
Pese cerca de 3,2g de iodo (directamente no copo ou balão onde se vai solubilizar).
Junte 10g de iodeto de potássio (isento de iodato) e 10 a 20 mL de água. Agite até dissolver
todo o iodo e dilua até 250 mL. Transfira para um frasco escuro (de rolha de vidro) e rotule.
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Aferição da solução
Pese 3 porções de óxido arsenoso de peso compreendido entre 115 e 125 mg.
Dissolva cada porção em balão Erlenmeyer com 10 mL de NaOH 6M. Junte 20 mL de água,
uma gota de fenolftaleína e neutralize com HCl 1:3 até ao desaparecimento da cor vermelha.
Junte 0,5 mL de ácido em excesso. Adicione pequenas porções de bicarbonato de sódio para
neutralizar o ácido. Quando cessar a efervescência, adicione mais 3 gramas para tamponizar.
Adicione 5 mL de água de amido e titule com a solução de iodo até ao aparecimento duma côr
azulada que persista por um minuto.
Notas:
•
Para fazer o teste de presença de iodato no iodeto, dissolva 1g de iodeto em 20
mL de água, junte 1mL de H2SO4 6M e 2mL de água de amido. Não deve aparecer côr azul em
30 segundos
•
Prepara-se a água de amido fazendo uma papa de 2g de amido solúvel em 25
mL de água e junta-se pouco a pouco, com agitação, a 500 mL de água fervente. Ferve-se por
mais 2 minutos e junta-se 1g de ácido bórico. Deixa-se arrefecer e rolha-se.
B- Elaboração do relatório
Cálculos e Discussão
a) Calcule a concentração da solução de Iodo. Calcule a média, o desvio padrão e os
intervalos de confiança a 95 e 99%.
b) Calcule teoricamente a curva de titulação com pelo menos 5 pontos.
c) Diga qual o indicador usado neste trabalho e explique o seu funcionamento.
d) Porque é que se tamponiza a solução a pH 8.3.
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Preparação de uma solução aferida de Fe2+ 0,05M
A- Parte experimental
Preparação da solução
Pese cerca de 4 gramas de Fe(NH4)2(SO4)3 e dissolva-os num balão de diluição de
250mL onde previamente colocou cerca de 100mL de água
e 5 mL de ácido sulfúrico
concentrado. Acabe de encher com água destilada.
Aferição da solução
a) Preparação de uma solução aferida de dicromato de potássio:
O dicromato de potássio quando puro e seco pode servir como padrão primário e
como tal pode-se, por pesagem directa, preparar uma solução de concentração rigorosa.
Depois de seco a 140-150 ºC pese rigorosamente cerca de 3,8 g de dicromato de
potássio e dissolva-os num balão de diluição de 250 mL, ajuste até à marca e tome nota da
concentração exacta.
b) Determinação da concentração da solução de ferro(II)
Pipete para um balão redondo de 250 mL, 15 mL de solução de dicromato de
concentração conhecida rigorosamente. Junte cerca de 100 mL de água destilada e 25 mL de
ácido sulfúrico concentrado. Depois de arrefecida, junte duas gotas de ferroina e titule com a
solução de ferro(II) preparada.
Constantes referentes ao trabalho
Reacções:
Cr2O72- +
14 H+
Fe3+ + e- <=>
+ 6e <=> 2 Cr3+ +
Fe2+
7 H2O
E0= +1,33 V
E0= +0,771 V
B- Elaboração do relatório
Cálculos e Discussão
a) Calcule a concentração da solução de ferro. Calcule a média, o desvio padrão e os
intervalos de confiança a 95 e 99%.
b) Calcule teoricamente a curva de titulação com pelo menos 5 pontos.
c) Diga qual o indicador usado neste trabalho e explique o seu funcionamento.
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CARÊNCIA QUÍMICA DO OXIGÉNIO (CQO)
A carência química de oxigénio (CQO) define-se como a quantidade de matéria
oxidável nas condições a seguir referidas e equivalente, em termos de oxigénio, à quantidade
que deste gás se consumiria a longo praso para provocar tais oxidações.
Esta medida corresponde apenas a uma estimativa da matéria orgânica e/ou
inorgânica oxidável existente numa água em virtude de poder haver alguns compostos
orgânicos que não sejam oxidados nas condições técnicas da análise. Todavia é um dos
parâmetros referidos na Lei das Águas (Dec-Lei nº 74/90 de 7 de Março) indicadores do grau
de poluição das águas.
O dicromato de potássio em meio ácido e em excesso, por aquecimento, oxida grande
parte da matéria orgânica e inorgânica existente na água. Se medirmos a quantidade inicial de
dicromato adicionado e determinarmos, ao fim deste processo de oxidação, a quantidade de
dicromato ainda existente, poderemos saber qual a quantidade que foi consumida e,
consequentemente, qual a quantidade de oxigénio que lhe equivaleria.
A- Parte experimental
Ensaio preliminar
Por falta de tempo disponível para execução de todo o trabalho, considera-se que o
aluno tem à sua disposição a seguinte informação: a água a analisar acusará de CQO menos
que 300 mg/L( valor máximo admissível numa água de consumo). Deste modo o aluno não
fará ensaio preliminar e utilizará as quantidades de reagente e de amostra necessárias para
um valor perto daquele.
Se partir de 100 ml da amostra (água a analisar), se ela tiver um valor de CQO de
200mg/L corresponde-lhe
20/32 mmol/L de oxigénio. Como por cada mole de oxigénio são
consumidos 4 moles de electrões, são necessários 20x4/32 mmoles de electrões para oxidar a
matéria existente naqueles 100 ml de amostra.
Como cada mole de dicromato consome 6 moles de electrões, vai ser necessário,
pelo menos 20x4/(32x6) mmol de solução de dicromato. Se a solução de dicromato for cerca
de 0,05 mol/L, torna-se necessário um volume deste reagente superior a 20x4/(32x6x0,05)
ml.
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Ensaio definitivo
Meça rigorosamente 250 mL da amostra que coloca num balão redondo de 500mL.
Junte sulfato de mercúrio sólido em quantidade aproximadamente 10 vezes superior ao teor
em cloretos (≈2.5x10-3M). Adicione 10 mL de solução de sulfato de prata (sulfato de prata- 6,6
g/L em ácido sulfúrico concentrado), 25 mL de ácido sulfúrico concentrado e 15 mL da solução
aferida de dicromato.
Ferva em refluxo durante duas horas. Deixe arrefecer, junte duas gotas de ferroina e
titule com a solução de ferro(II).
Constantes referentes ao trabalho
Reacções correspondentes:
Cr2O72- +
CxHy
14 H+
+ 6e <=>2 Cr3+ +
+ (x+ y/4) O2
Fe2+ <=>
Fe3+
7 H2O
<=> x CO2 + y/2 H2O
+ e-
Expressão dos resultados
C . Q. O. =
8000(Vo − V 1) C
mg/L
V
V1=Volume da solução de ferro(II) gasto na titulação do excedente de dicromato.
Vo =Volume da solução de ferro(II) necessário para a aferição.
C = concentração da solução de Ferro(II)
V = Volume da amostra
B- Elaboração do relatório
a) Calcule a carencia química de oxigénio para o seu ensaio.
b) Usando os valores de CQO para todos os ensaios realizados calcule a média, o
desvio padrão e os intervalos de confiança a 95 e 99%.
c) Quais os erros possíveis neste trabalho ? Como os pode minimizar ?
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Separação de Zn(II), Ag(I), Hg(II) e Cu(II) por extracção
com ditizona
Objectivos
Estudo da extracção dos ditizonatos de alguns iões metálicos com tetracloreto de
carbono.
Separação dos catiões de uma mistura por extracção selectiva com ditizona.
Introdução
A extracção líquido-líquido continua a ser uma técnica separativa muito utilizada em
Química Analítica.
A utilização de ligandos tais como ditizona, dietilditiocarbamato, oxina, cupferron e
TTA (tenoiltrifluoroacetona) permitiu numerosas aplicações da extracção líquido-líquido na
separação de iões metálicos.
A difeniltiocarbazona, vulgarmente conhecida por ditizona, tem sido muito utilizada em
extracções de iões metálicos.
A ditizona apresenta duas formas tautoméricas (Ph=C6H5):
N-NH-Ph
NH-NH-Ph
H-S-C
S=C
N=N-Ph
N=N-Ph
tiol
tiona
É praticamente insolúvel em soluções aquosas ácidas e neutras mas dissolve-se em
soluções alcalinas (formando soluções amarelas) pois reage como ácido diprótico.
Representando abreviadamente a ditizona por H2Dz:
H2Dz
H+
+
HDz-
Ka1 = 2,1x10-5
HDz-
H+
+
Dz2-
Ka2 < 10-15
A ditizona forma complexos, chamados ditizonatos, com os metais indicados:
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Se
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Te
Bi
Po
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Existem dois tipos de ditizonatos:
Mn+
+
nH2Dz
M(HDz)n
nH+
+
(ditizonato primário)
e para alguns metais, a pH elevado (ou para concentrações insuficientes de ditizona),
formam-se os chamados ditizonatos secundários:
(m-1) Mn+ +
M(HDz)n
Mm(Dz)n
+
nH+
As cores dos ditizonatos em solventes orgânicos enfraquecem ao longo do tempo. Por
isso é conveniente que os resultados das experiências sejam anotados imediatamente após a
sua realização experimental.
Os solventes mais utilizados para a extracção de ditizonatos têm sido o tetracloreto
de carbono e o clorofórimo. A ditizona dissolve-se nestes solventes formando soluções de cor
verde.
Embora se formem ditizonatos com bastantes metais como já foi referido, as reacções
de
formação
dos
ditizonatos
podem
tornar-se
específicas
mediante
os
seguintes
procedimentos:
-
ajustamento do pH da solução aquosa.
-
uso de sequestrantes (tais como CN-, SCN-, S2O32-, Br-, I-, EDTA) para os elementos
interferentes.
-
alteração do estado de oxidação dos elementos interferentes.
Neste trabalho estudam-se alguns aspectos da extracção dos iões Zn(II), Ag(I), Hg(II)
e Cu(II) com ditizona e depois procede-se à separação desses iões numa mistura.
Na tabela 1 indicam-se as cores dos ditizonatos dos iões em estudo neste trabalho:
Tabela 1 – Cores dos ditizonatos
ião metálico
pH baixo
Zinco(II)
-
pH elevado
vermelho
Zn(HDz)2
Prata(I)
Mercúrio(II)
Cobre(II)
amarelo
violeta
Ag(HDz)
Ag2(Dz)
laranja
violeta
Hg(HDz)2
Hg(Dz)
violeta
amarelo
acastanhado
Cu(HDz)2
Cu(Dz)
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Para estudos quantitativos da extracção convém muitas vezes considerar a constante
de extracção (Kex) que é definida para a reacção:
[M ( HDz ) n ]org [H + ]aq
K ex =
[M n+ ]aq [H 2 Dz]orgn
Mn+ (aq) + n H2Dz (org)
M(HDz)n (org) + n H+ (aq)
Em que os índices aq e org se referem respectivamente às fases aquosa e
orgânica. Na tabela 2 são dados os valores das constante sde extracção (Kex) e constantes de
estabilidade com EDTA para os iões metálicos estudados neste trabalho.
Tabela 2 – Constantes características dos iões estudados
ião metálico
log Kex
log KM(EDTA)
log KM(HEDTA)
Zinco(II)
2,3
16,5
18,4
Prata(I)
7,18
7,2
13,3
Mercúrio(II)
26,85
21,8
24,5
Cobre(II)
10,53
18,8
21,8
A- Parte experimental
Material e aparelhagem
Ampolas de decantação
tubos de ensaio e respectivo suporte
provetas de 10 ml e 100 ml
pipetas de 1 ml e 10 ml
balão marcado de 250 ml
medidor de pH e eléctrodo combinado
agitador electromagnético
Reagentes e soluções
Tetracloreto de carbono
a)
soluções fornecidas já preparadas:
Nitrato de zinco 10-4M, Nitrato de prata 10-4M, Nitrato de mercúrio 10-4M, Nitrato de
cobre 10-4M, Ácido nítrico 0,6M, ácido acético 0,1M, Soda cáustica 0,1M e 1M, Ácido clorídrico
0,03M e 6M, Cloreto de sódio 20%, Amónia 6M, EDTA 0,5M, Cloreto de cálcio 1M, citrato de
amónio 25% + amónia até pH=9, solução de ditizona 1,25.10-3M em tetracloreto de carbono
b)
soluções a preparar:
200 ml de solução ditizona 3,7.10-5M (em CCl4) a partir da solução 1,25.10-3M
(medir 15 ml para um total de 500 ml). Esta é a solução que irá ser utilizada no trabalho.
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Demonstração da formação de ditizonatos
Formação de ditizonatos a pH baixo:
Medir 2 ml da solução de nitrato de zinco 10-4M para uma ampola de decantação e
adicionar 5ml de ácido nítrico 0,6M e 3 ml de água destilada.
Usando uma proveta (que será destinada apenas a medir a solução de ditizona),
adicionar 10ml da solução de ditizona 3.10-5M.
Agitar vigorosamente durante alguns minutos e deixar repousar em seguida. Quando
as duas fases estiverem separadas, tranferir a solução orgânica para um tubo de ensaio.
Anotar a cor da solução resultante.
Proceder de modo análogo com as soluções de nitrato de prata, nitrato de mercúrio e
nitrato de cobre, mas usando 3 ml de ditizona.
Formação de ditizonatos a pH elevado (8-11):
Medir 2 ml da solução de nitrato de zinco para uma ampola de decantação e juntar 3
ml de solução de ácido nítrico 0,6M e 5 ml de água. Adicionar gotas de NaOH 1M de modo que
o pH fique compreendido entre 8 e 11.
Extraír com 10 ml de solução de ditizona, transferir a fase orgância para um tubo e
tomar nota da cor desta solução. Proceder de igual modo com a solução de nitrato de cobre.
Para as soluções de nitrato de prata e nitrato de mercúrio: acertar o pH com a solução
de soda cáustica 1M e extraír com 4 ml de solução de ditizona.
Separação da mistura de catiões
Na página seguinte representa-se esquematicamente a separação dos quatro iões tal
como é feita neste trabalho.
Medir 5 ml da solução contendo a mistura de catiões Zn(II), Ag(I), Hg(II) e Cu(II) para
uma ampola de decantação e juntar 3 ml de água destilada.
a) Separação do zinco:
Juntar à mistura 2 ml de ácido nítrico 0,6 M. Extraír com 10 ml de solução de ditizona
e passar a fase orgânica para outra ampola de decantação.
Repetir a extracção com porções de 10 ml de solução de ditizona até que esta
mantenha a cor verde após ter sido agitada com a fase aquosa. Juntar os vários extractos.
Neutralizar a fase aquosa com solução de soda cáustica 0,1M e juntar mais soda
cáustica de modo que o pH fique compreendido entre 8 e 11. Extraír com 5 ml de solução de
ditizona e tomar nota da cor da fase orgânica (que contém o zinco).
b) Separação da prata:
A fase orgânica contendo os ditizonatos de prata, mercúrio e cobre é extraída por
duas vezes com 4 ml de solução constituída por volumes iguais de ácido clorídrico 0,03M e
cloreto de sódio 20%.
Passar as fases aquosas para outra ampola de decantação, juntar 54 ml de água e
extraír com 2 ml de ditizona 3.10-5M.
19
c) Separação do mercúrio:
A fase orgânica contendo os ditizonatos de mercúrio e de cobre é extraída por duas
vezes com 4 ml de solução de ácido clorídrico 6M (~6ml) e o pH é acertado a ~2 mediante a
adição de ácido ou amónia.
Zn, Ag, Hg, Cu
NaOH 0,1M
Zn
Ag,
Hg,
Cu
Zn
HCl 0,03M +
NaCl 20%
Diluição com água
Ag
Hg,
Cu
Ag
HCl 6M
Citrato de amónio + amónia + CaCl2
NH 3 6M + EDTA
Hg, Cu
Cu
Hg
Cu
20
Juntar à fase aquosa 4 ml de solução EDTA 0,5M e extraír com porções de 5 ml de
ditizona até a ditizona não perder a cor verde.
d)Extracção do cobre:
Juntar à fase aquosa 2 ml de solução de cloreto de cálcio 1M e 3 ml de solução de
citrato de amónio e amónia. Adicionar amónia de modo a que o pH fique aproximadamente
igual a 9.
Extraír com 3 ml de ditizona e tomar nota da cor da fase orgânica.
B- Elaboração do relatório
a) Explique porque razão têm cores diferentes os extractos orgânicos obtidos a pH
baixo e a pH elevado (secção 3.3.1).
b) Justifique a técnica experimental utilizada para separar o zinco do mercúrio + prata
+ cobre.
c) Mostre que nas condições experimentais usadas conseguia separar a prata do
mercúrio+cobre usando a solução de cloreto de sódio+ácido clorídrico. Ver tabela 3.
Tabela 3 – Constantes de formação de clorocomplexos
ião
logβ 1
logβ 2
logβ 3
logβ 4
Ag(I)
3,2
5,2
5,5
5,4
Hg(II)
6,74
13,22
14,07
15,07
Cu(II)
0,98
0,69
0,55
-
d) Mostre que consegue extrair quantitativamente o mercúrio da fase orgânica para a
fase aquosa contendo ácido clorídrico 6M.
e) Explique qualitativamente (e quantitativamente) como conseguiu separar o mercúrio
do cobre, em presença de EDTA.
f) Explique qualitativamente (e quantitativamente) como conseguiu extraír o cobre da
fase aquosa contendo EDTA. Dados: logKCa(EDTA)=10,70 e tabela 4.
Tabela 4 – Constantes de formação de aminocomplexos
ião
logβ 1
logβ 2
logβ 3
logβ 4
Cu(II)
3,99
7,33
10,07
12,03
Hg(II)
8,78
17,48
18,48
19,25
21
Separação de Aminoácidos por Cromatografia em
Camada Fina
Objectivos
Pretende-se ilustrar a técnica de cromatografia em camada fina (TLC), aplicando-a na
separação e identificação de aminoácidos na cerveja.
A cromatografia permite analisar separadamente os componentes de uma mistura,
tirando partido das diferentes afinidades de cada componente por uma fase estacionária.
Baseia-se no mesmo princípio da extracção, mas no caso da cromatografia existe uma fase
(fase móvel, ou eluente) que se move continuamente sobre outra (fase estacionária).
A cromatografia em camada fina é uma técnica cromatográfica de adsorção, o que
significa que a interacção entre a fase estacionária e os componentes a separar se dá
essencialmente por processos de adsorção-desorção. A fase estacionária é sólida e forma um
revestimento fino de uma face de uma placa plana metálica, em vidro ou em plástico, a qual
lhe serve de suporte. Neste trabalho usar-se-á como fase estacionária um adsorvente polar, a
sílica-gel. A ordem de eluição dos componente seguirá portanto a sua polaridade.
O método mais comum de proceder à cromatografia em camada fina é o indicado na
figura 1. A mistura a analisar á colocada sob a forma de manchas distanciadas de 1,5 cm entre
si e 2,0 cm do bordo da placa TLC. Aplicam-se na mesma placa manchas separadas para as
amostras e para os padrões. Para que todas as manchas estejam alinhadas paralelamente ao
bordo da placa, marca-se levemente a lápiz uma linha sobre a qual se aplicam as manchas.
a
b
c
Figura 1. a) Colocação das amostras numa placa TLC. b) Eluição c) Placa TLC após
eluição e revelação.
As manchas devem ser tão estreitas quanto possível, para que sejam arrastadas pela
fase móvel com um mínimo de alargamento. Devem ser aplicadas sobre a paca usando um
22
tubo capilar de diâmetro muito estreito, ou com uma micropipeta. Os volumes aplicados devem
ser entre 1 e 10 µl.
Após a aplicação das amostras, a placa deve ser eluída. Para tal coloca-se numa
câmara de eluição contendo a fase móvel, líquida. A fase móvel sobe pela placa por
capilaridade, arrastando consigo as manchas. Os componentes da mistura movem-se com a
fase móvel a velocidades diferentes ao longo da fase estacionária e, se a mistura for colorida,
a separação é visível na placa.
Quando a mistura não é colorida, é necessário recorrer a uma técnica de revelação.
Uma técnica simples é a exposição a vapor de iodo, que é absorvido na maior parte das
manchas,
tornando-as
visíveis.
Alternativamente,
pode
adicionar-se uma substância
fluorescente à ase estacionária, antes de efectuar a eluição, de modo que as manchas serão
visíveis sob luz ultravioleta por não fluorescerem, enquanto a fase estacionária circundante
fluoresce. Um outro método consiste em pulverizar a placa com um agente revelador, que
desenvolve cor em contacto com as manchas. Este método é útil na identificação de
aminoácidos, e será seguido neste trabalho.
O exame visual do cromatograma permite identificar os componentes da mistura, por
comparação com os padrões colocados na mesma placa. Alguns agentes reveladores
desenvolvem cores específicas para deerminados componentes, ajudando à sua identificação.
O factor de retenção (Rf) é um parâmetro usado na análise qualitativa em TLC. Pode
calcular-se para cada componente e relaciona a sua velocidade com a velocidade da fase
móvel.
distância percorrida pela mancha
Rf = 
distância percorrida pela fase móvel
A- Parte experimental
Material
Câmara de eluição 20x20 cm
Folhas de papel de filtro 20x20 cm
Secador de ar quente
Estufa, programada para a temperatura de 100ºC
Pipetas de Pasteur
Pulverizador
Régua graduada de 20 cm
Lápis
Placa de TLC 20x20 cm
Reagentes
Soluções padrão de aminoácidos, 1,0.10-2 mol/l.
Etanol
Butanol
23
Ácido propiónico
Solução reveladora I: 0,124g de ninidrina em 50 cm3 de etanol, 10 cm3 de ácido
acético glacial e 2 cm3 de 2,4,6-colidina (2,4,6-trimetilpiridina).
Solução reveladora II: 1% de Cu(NO3)2.H2O em etanol absoluto.
Procedimento experimental
1- Preparação do eluente:
Prepare o eluente numa hotte com a aspiração ligada.
Numa proveta de 100 ml, misture 40 ml de etanol, 40 ml de butanol, 20 ml de ága e
8 ml de ácido propiónico. Homogenize bem.
2- Preparação da câmara de eluição:
Coloque nas paredes interiores da câmara de eluição as folhas de papel de filtro
cortadas com a dimensão adequada. Com a ajuda de uma vareta de vidro, faça escorrer todo
o eluente pelo papel de filtro, de modo que este fique saturado e adira às paredes da câmara.
Procure evitar a fomação de bolhas de ar entre o papel e o vidro.
Tape a câmara e deixe repousar durante cerca de ½ hora, para que o seu interior
fique saturado em eluente.
3- Preparação da placa TLC
Procure não ferir o revestimento da placa TLC, nem tocá-lo com as mãos.
Usando um lápiz pouco afiado, trace levemente uma linha a 2,0 cm de distância do
bordo da placa. Sobre esta linha, marque levemente 12 pontos distanciados entre si de 1,5 cm.
Sobre estes pontos colocar-se-ão as amostras a analisar.
Trace outra linha distanciada 10 cm da primeira. Esta linha marcará o fim da eluição.
4-Colocação das amostras
Usando uma pipeta de pasteur, retire um pequeno volume da primeira solução a
analisar (1-1µl). Coloque-o cuidadosamente sobre o primeiro ponto marcado, procurando não
tocar na placa com a ponta da pipeta. Seque imediatamente com ar quente, de modo a evitar
que a mancha alastre.
Coloque do mesmo modo as restantes soluções padrão de aminoácidos e a amostra
de cerveja sobre os outros pontos marcados.
5-Eluição
Coloque cuidadosamente a placa dentro da câmara de eluição. O nível do eluente
deve estar abaixo da linha das amostras. Tape a câmara e deixe eluir. Quando o eluente
atingir a linha superior (cerca de 1h) retire a placa e seque com um secador de ar quente, para
interromper a eluição.
24
6-Revelação
Misture 25 ml da solução reveladora I com 1,5 ml da solução II. Coloque a mistura no
pulverizador e pulverize a placa, numa hotte. Coloque imediatamente no interior da estufa a
100ºC, durante 2 min. Retire a placa e tome nota das cores e posição das manchas.
Obs: as cores desaparecem ao fim de algum tempo, pelo que é conveniente marcar a
lápis a posição das manchas.
C- Elaboração do relatório
Apresentação de Resultados
a) Calcule o factor de retenção para cada um dos aminoácidos usados como padrão.
b) Apresente uma tabela com os aminoácidos usados como padrão, os factores de
retenção e as cores das manchas respectivas.
c) Calcule os factores de retenção de todas as manchas observadas no
cromatograma da amostra de cerveja.
d) Apresente uma tabela com as cores e factores de retenção de todas as manchas
observadas na amostra de cerveja.
Discussão
e) Que aminoácidos consegue identificar na amostra de cerveja? Justifique.
f) Justifique as diferenças de Rf, com base na natureza da fase estacionária e na
estrutura de cada aminoácido.
g) O processo de eluição do cromatograma foi demorado. Sugira uma forma de
diminuir o tempo de eluição, assim como uma desvantagem associada ao
processo que sugeriu.
25
Separação por Cromatografia Iónica: Análise de Aniões
em Águas
Introdução
Pretende-se ilustrar a técnica de Cromatografia Iónica aplicando-a na separação e
quantificação de alguns iões em águas.
Neste
trabalho
utiliza-se
um
aparelho
cuja
constituição
se
representa
esquematicamente na figura 1.
Figura 1: Representação esquemática do cromatógrafo iónico.
Uma amostra é colocada na válvula de injecção sendo posteriormente injectada na
coluna. O eluente (solução de ácido ftálico e TRIS) é continuamente bombeado para a coluna
e vai arrastar os componentes da amostra.
Estabelecem-se equilíbrios de permuta iónica do tipo:
-
+
-
-
+
-
Soluto + (resina _eluente ) ⇔ eluente + (resina _ Soluto )
e os aniões são separados uns dos outros porque as suas forças de interacção com os grupos
catiónicos (fixos) da resina são diferentes.
Na retenção de espécies iónicas têm importância parãmetros com a carga e tamanho
do ião e a força iónica do eluente.
O detector condutimétrico utilizado é vantajoso neste tipo de análises pois a condução
de corrente eléctrica é uma característica de todas as soluções de electrólitos.
Parte Experimental
Material e aparelhagem
- Material corrente de laboratório,
- Cromatógrafo líquido SHIMADZU LC 6A,
- Detector de conductividade SHIMADZU CDA 6A,
- Forno de coluna SHIMADZU CTO 6A.
26
Soluções a preparar
a) Prepare 1 litro de eluente (ácido ftálico 2.5x10-3M + TRIS 2.4x10-3M) diluindo 1:10 a
solução mãe de eluente fornecida.
b) Preparar uma solução mãe contendo 1 g/L de Cl- , 500 mg/L de NO3- e 500 mg/L de
SO42-.
c) Fazer quatro padrões diluindo a solução mãe 1:10, 1:20, 1:40, 1:100.
Técnica
a) Prepare o cromatógrafo para efectuar as medidas, seguindo as instruções dadas
no guia do aparelho.
b) Condições de análise: eluente: solução de ácido ftálico e TRIS; fluxo: 1,5 ml min-1;
tempo de eluição: 15 min; temperatura do forno: 400C.
c) Fazer os cromatogramas dos padrões. Registar os valores das áreas e alturas dos
picos.
d) Fazer os cromatogramas das amostras. Registar os valores das áreas e alturas dos
picos.
Tratamento de resultados e Discussão
No tratamento de resultados e discussão deve efectuar todos os cálculos e discutir
todos os tópicos que achar conveniente. Sem prejuizo disso deve responder obrigatoriamente
às alíneas seguintes.
a) Calcule as concentrações exactas de cada uma das soluções padrão preparadas.
b) Faça as rectas de calibração para os diferentes iões.
c) Calcule as concentrações dos iões nas amostras.
d) Calcular o factor de resolução
t R,1 - t R,2
0,5(W2 + W1 )
. Será que os picos cromatográficos
são bem resolvidos? (t são os tempos de eluição (de retenção), e W as larguras dos picos,
todos em segundos).
e) Determinar a partir de cromatograma o tempo morto, tM, e calcular o factor de
capacidade, k’, para cada um dos compostos: k ' =
tR − t M
.
tM
f) Calcular velocidade linear u=L/tM. A partir dos tempos de retenção, calcular os
volumes de retenção. Apresentar os resultados dos cálculos na forma tabular.
g) Comente o rigor possível para as análises dos diversos iões com o eluente usado.
Acha conveniente proceder a modificações do método de análise ? Em caso afirmativo que
alterações propõe ?
27
Determinação do teor alcoólico de bebidas por
Cromatografia em Fase Gasosa
Em cromatografia gasosa a amosta é convertida em vapor e o eluente é um gás (gás
de transporte). O gás de transporte é um gás quimicamente inerte disponível na forma pura
como o árgon, hélio, azoto ou dióxido de carbono. A fase estacionária é geralmente um líquido
não volátil suportado num sólido inerte.
A amostra é injectada usando uma micro-seringa, estando o sistema de injecção e o
detector a uma temperatura superior à da coluna para promover a rápida vaporização da
amostra no injector e impedir a sua condensação no detector.
A separação ocorre através da partição dos constituintes do vapor entre a fase gasosa
e a fase líquida. A amostra é automaticamente detectada conforme emerge da coluna (a um
caudal constante) por uma variedade de detectores cuja resposta depende da composição do
vapor. A presença de um pico cromatográfico a um tempo de retenção particular não garante
uma identificação absolutamente correcta. A probabilidade dua identificação positiva depende
de factores como a complexidade da amostra e dos métodos de preparação da amostra
usados.
O teor em etanol de um vinho depende em princípio da riqueza em açúcares das uvas
e o seu conhecimento é de grande importância, pois faz parte de um conjunto de
caracterísiticas que ajudam a definir determinado tipo de vinho. Está provado que a presença
do acetaldeído, produto da oxidação do etanol, se encontra intimamente relacionada com
fenómenos de oxidação e de envelhecimento dos vinhos. Nos vinhos novos, o acetaldeído
encontra-se em concentrações que vão de 5 a 50 mg/L: parte do acetaldeído encontra-se livre
e este é fundamental para o sabor e aroma próprio dos vinhos velhos.
A determinação da concentração de metanol no vinho, assim como noutras bebidas
alcoólicas, é de grande importância em virtude deste álcool, pela sua toxicidade, ser muito
possivelmente um dos mais responsáveis por certas formas crónicas de intoxicação alcoólica.
A principal origem da presença deste álcool no vinho encontra-se relacionada com a
transformação das matérias péctidas das uvas. As doses encontradas nos vinhos variam entre
36 e 350 mg/L.
Pretende-se com este trabalho determinar a concentração de etanol existente num
vinho, assim como a concentração de metanol eventualmente presente.
Para a determinação quantitativa usa-se o método do padrão interno. Como padrão
interno usa-se o propanol. Preparam-se padrões adicionando em todos a mesma quantidade
de propanol e quantidades diferentes de etanol (e metanol).
28
Parte Experimental
Prepare uma solução de metanol (1:100)
Prepare os padrões de metanol e etanol em balões volumétricos de 100 mL ou 200 mL,
tal como se esquematiza no quadro seguinte, perfazendo o volume com água destilada:
Prepare a amostra do vinho a analisar num balão volumétrico de 100 mL pipetando 50,0
mL de vinho e 15,0 mL de propanol e perfazendo o volume com água destilada.
Prepare o cromatógrafo de gases para as seguintes condições: temperatura da coluna:
40ºC; temperatura do injector: 180ºC; caudal de eluente (N2): 35 mL/min.
Injecte sucessivamente 6 µL de cada um dos padrões e de amostra.
Verifica-se para os padrões o aparecimento de três picos, sucessivamente: metanol,
etanol e propanol. Determine a razão das áreas dos picos Amet/Aprop e Aet/Aprop, e
represente-a graficamente em função das respectivas %(v/v) nos padrões.
A partir das correspondentes razões para a amostra do vinho determine a % etanol (e
eventualmente % metanol).
Nota: o acetaldeído pode aparecer para tempos de retenção aproximadamente
idênticos aos do metanol.
Cálculos
1) Trace as rectas de calibração para o etanol (Aet/Aprop) em função da concentração
de etanol nos padrões, e para o metanol (Amet/Aprop) em função da concentração de metano,
nos padrões.
2) Calcule os limites de detecção para as duas rectas.
3) Calcule a concentração de etanol e de metanol nas amostras.
4) Determine o número de pratos teóricos da coluna e a altura equivalente de um prato
teórico.
5) Determine o factor de resolução para o etanol, metanol, e propanol.
29
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência: Análise
de Cafeína em Bebidas
A cafeína é um produto conhecido pela sua presença no café, no chá, em bebidas da
família das colas e em produtos farmacêuticos. É um estimulante, e o seu doseamento por
este método é bastante rápido e de aplicação simples.
A constituição de um equipamento para cromatografia líquida de alta eficiência está
representada esquematicamente na figura seguinte:
Figura 1 - Representação esquemática de um cromatógrafo para HPLC
A amostra é colocada na válvula de injecção sendo posteriormente injectada na coluna.
O eluente, que é continuamente bombeado para a coluna, vai arrastar os componentes
da amostra que vão sendo separados uns dos outros devido aos diferentes equilíbrios de
distribuição a que estão submetidos (entre a fase móvel - eluente e a fase estacionária - leito
da coluna).
Em seguida os componentes da amostra vão ser detectados por absorção no
ultravioleta sendo o tempo de chegada ao detector dependente da forma como cada
componente interactua com a fase estacionária da coluna. Um registador, que está ligado ao
detetctor, permite obter automaticamente o sinal enviado por este o qual, em primeira
aproximação, é proporcional à concentração do componente na solução que passa nesse
instante através da célula do detector.
A representação gráfica do sinal enviado pelo detector em função do volume de
efluente da coluna constitui o cromatograma da mistura. Sendo conhecido o caudal de eluente,
pode facilmente transformar-se a escala de volumes de efluente em unidades de tempo.
30
A
B
volume
Figura 2 - Cromatograma como representação gráfica de concentrações de
componentes ao passarem no detector em função do volume de efluente da coluna.
Parte Experimental
Aparelhagem
O cromatógafo tem os seguintes componentes principais:
a) bomba
b) válvula de injecção
c) coluna RP-8
d) detector de ultravioleta
Reagentes
- ácido benzóico
- cafeína
- metanol
- ácido perclórico (solução 1:99)
2.3. Soluções a preparar:
Prepare as seguintes soluções em balões volumétricos:
- solução-mãe de ácido benzóico 1x10-4 M
- solução-mãe de cafeína 1x10-3 M
Soluções padrão:
!
# # # $%
# # )#
* +, #
&
'
"
&
'
!&
'
(&
'
&
'!
&
'!
&
'
&
'
&
'
&
'
&
'
!&
&
'!
'
31
Preparar o eluente a utilizar misturando 420 mL de metanol (grau HPLC) com 580 mL
de uma solução aquosa contendo 7 mL de ácido perclórico. Filtrar o eluente com a montagem
apropriada para esse efeito.
Condições experimentais
Caudal de eluente: 1,0 mL/min
Comprimento de onda de detecção: 225 nm.
Procedimento
Para fazer as injecções das soluções:
a) lave a seringa varias vezes com a solução a ensaiar.
b) Em seguida encha várias vezes com a solução a válvula de injecção na posição de
"load", tendo o cuidado de não introduzir ar na válvula quando pressiona o êmbolo da seringa
c) Para introduzir a amostra na coluna rodar a válvula de injecção para a posição de
"inject". Iniciar simultaneamente o registo do cromatograma.
d) Proceder à injecção de cada uma das soluções padrão, por ordem crescente de
concentração. Após a injecção da solução padrão mais concnetrada, injecte um branco para
confirmar que não ficaram quaisquer contaminações a seringa.
Para a análise das amostras:
(i) desgasifiqueà trompa as amostras (principalmente se se tratar de refrigerantes
gaseificados).
(ii) repita a), b) e c) mas agora com cada uma das amostras.
(iii) misture em volumes iguais cada uma das amostras que vai analisar com a solução
de padrão interno e repita a), b) e c) mas agora com cada uma destas misturas.
Cálculos
1) Trace a recta de calibração cafeína/padrão interno em função da concentração de
cafeína.
2) Calcule o limits de detecção e o limite de quantificação.
3) Calcule a concentração de cafeína nas amostras que analisou por meio do método
do padrão interno.
4) Determine o número de pratos teóricos da coluna e a altura equivalente de um prato
teórico tomando um dos cromatogramas como referência.
5) Determine o factor de resolução tendo em conta um dos cromatogramas obtidos.
32
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência: Análise
da degradação fotoquímica de um pesticida
O Fenarimol é fungicida que se decompõe por acção da radiação solar, dando origem a
diversos fotoprodutos. O doseamento de fenarimol remanescente, em função do tempo de
irradiação, por este método é bastante rápido e de aplicação simples.
A constituição de um equipamento para cromatografia líquida de alta eficiência está
representada esquematicamente na figura seguinte:
A constituição de um equipamento para cromatografia líquida de alta eficiência está
representada esquematicamente na figura seguinte:
Figura 1 - Representação esquemática de um cromatógrafo para HPLC
A amostra é colocada na válvula de injecção sendo posteriormente injectada na coluna.
O eluente, que é continuamente bombeado para a coluna, vai arrastar os componentes
da amostra que vão sendo separados uns dos outros devido aos diferentes equilíbrios de
distribuição a que estão submetidos (entre a fase móvel - eluente e a fase estacionária - leito
da coluna).
Em seguida os componentes da amostra vão ser detectados por absorção no
ultravioleta sendo o tempo de chegada ao detector dependente da forma como cada
componente interactua com a fase estacionária da coluna. Um registador, que está ligado ao
detector, permite obter automaticamente o sinal enviado por este o qual, em primeira
aproximação, é proporcional à concentração do componente na solução que passa nesse
instante através da célula do detector.
A representação gráfica do sinal enviado pelo detector em função do volume de
efluente da coluna constitui o cromatograma da mistura. Sendo conhecido o caudal de eluente,
pode facilmente transformar-se a escala de volumes de efluente em unidades de tempo.
33
A
B
volume
Figura 2 - Cromatograma como representação gráfica de concentrações de
componentes ao passarem no detector em função do volume de efluente da coluna.
Parte Experimental
Aparelhagem
O cromatógafo tem os seguintes componentes principais:
a) bomba
b) válvula de injecção
c) coluna RP-18
d) detector de ultravioleta
Reagentes
solução de fenarimol 200 mg/L em acetonitrilo (manter esta solução protegida da luz).
Solução de fenantreno - 200 mg/L em acetonitrilo acetonitrilo (deve manter esta solução
protegida da luz).
- acetonitrilo
- água bidestilada
Soluções a preparar:
Prepare as seguintes soluções em balões volumétricos:
Solução aquosa de fenarimol 5 mg/L (200 mL).
Soluções padrão (solvente – água):
Solução
1
2
3
4
Fenarimol (mg/L)
1
2,5
4
5
Padrão interno (mg/L)
4
4
4
4
34
Condições experimentais
Composição do sistema eluente: acetonitrilo 60%; água 40%.
Caudal de eluente: 1,1 mL/min
Comprimento de onda de detecção: 220 nm.
Procedimento
Para fazer as injecções das soluções:
a) lave a seringa varias vezes com a solução a ensaiar.
b) Em seguida encha a válvula de injecção na posição de "load" com um volume de
solução superior ao do “loop” em utilização, tendo o cuidado de não introduzir ar na válvula
quando pressiona o êmbolo da seringa
c) Para introduzir a amostra na coluna rodar a válvula de injecção para a posição de
"inject". Iniciar simultaneamente o registo do cromatograma.
d) Proceder à injecção de cada uma das soluções padrão, por ordem crescente de
concentração. Após a injecção de cada solução padrão, injecte um branco para confirmar que
não ficaram quaisquer contaminações no sistema de injecção e seringa.
Para a análise das amostras:
Coloque a solução de fenarimol com 5 mg/L a irradiar ao Sol, num cristalizador com
tampa de quartzo.
Passadas 5 horas, recolha a amostra, retire 50 mL adicione padrão interno (de forma a
ficar com a concentração de 4 mg/L) e ajuste o volume a 100 mL em balão volumétrico.
(iii) repita a), b) e c) mas agora com a amostra irradiada, preparada na alínea anterior.
Cálculos
1) Trace a recta de calibração fenarimol/padrão interno em função da concentração
defenarimol.
2) Calcule o limite de detecção e o limite de quantificação.
3) Calcule a concentração de fenarimol na amostra irradiada que analisou por meio do
método do padrão interno.
4) Determine o número de pratos teóricos da coluna e a altura equivalente de um prato
teórico tomando um dos cromatogramas como referência.
5) Determine o factor de resolução (do fenarimol relativamente aos dois fotoprodutos
adjacentes) tendo em conta o cromatograma da amostra irradiada.
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APÊNDICE - Método do Padrão interno
De uma maneira geral, recorre-se a esta técnica sempre que num método analítico é
difícil manter inalteráveis as condições operatórias.
No caso da cromatografia em fase gasosa, o recorrer-se ao padrão interno deve-se
principalmente ao erro cometido na medição de pequenos volumes de amostra.
A injecção faz-se por meio de microseringas que nem sempre funcionam perfeitamente,
ao que se juntam os erros do operador no que respeita à dificuldade de visualização do líquido
e à velocidade de accionamento do êmbolo, que influencia também o modo como a amostra
vai atingir a coluna. Variações do caudal do gás de arrastamento ou alterações nas
temperaturas programadas são factores que, embora em menor grau, também contribuem
para que seja mais conveniente usar o método do padrão interno.
Neste método escolhe-se uma substância (padrão interno) diferente de todos os
constituintes da mistura a analisar, que se adiciona na mesma proporção a todas as soluções
a ensaiar, quer padrões quer amostras.
Se as condições operatórias se mantiverem inalteradas, os picos correspondentes ao
padrão interno teriam exactamente a mesma área. Na realidade isto não se verifica e há
sempre maior ou menor diferença nas áreas de picos de diferentes injecções; no entanto,
admite-se que estas variações são proprocionais às que afectam os picos referentes aos
outros constituintes.
Sendo assim, as razões das áreas dos picos dos diversos constituintes e as áreas dos
picos
correspondentes
ao
padrão
interno
(An/Ap),
manter-se-ão
aproximadamente
proporcionais às concentrações.
Traduzindo de uma forma quantitativa o que se acabou de referir, tem-se que, como a
área sob o pico é proporcional à quantidade de composto eluído:
Ai
=
fE.mi
=
fE.dE.vi
=
fE.dE.ci.V
em que:
Ai - área sob o pico do etanol do padrão i
fE - factor de resposta do detector para o etanol
mi - massa de etanol eluído correspondente ao padrão i
dE - densidade do etanol
vi - volume correspondente ao etanol no padrão i
ci - concentração do etanol, expressa em % volumétrica no padrão i
V - volume total de padrão injectado
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Pode escrever-se uma relação idêntica para o propanol:
Ap
=
fP.dP.cP.V
Calculando a razão das áreas:
Ai/Ap = (fE.dE.ci.V)/( fP.dP.cP.V) = K ci/cp
em que
K = fE.dE/fP.dP
Verifica-se portanto que Ai/Ap é proporcional a ci, se cp tiver o mesmo valor em todos os
padrões.
Traçam-se curvas de calibração tomando para ordenadas estas razões de áreas e para
abcissas as várias concentrações do contituinte respectivo (ci).
A escolha da substância que se utiliza como padrão interno depende da composição da
mistura a analisar. É evidente que terá de ser diferente de qualquer um dos constituintes da
mistura, não reagir com estes e permitir uma boa resolução entre o respectivo pico e os picos
dos contituintes da amostra.
Consegue-se uma melhor precisão se a razão das áreas dos picos for próxima de 1.
Na prática, para escolher um padrão interno, depois de identificados os constituintes no
cromatograma da amostra, recorre-se à consulta de tabelas para seleccionar substâncias que
apresentem características na gama dos valores apropriados para casa caso.