Aula 1 Análise Instrumental
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Análise instrumentalProf. Rodrigo Otávio Silva de Souza
Histórico› A análise instrumental remonta do Egito antigo;
› Copelação do ouro.
› Panaceia universal;
› Robert Boyle: Origem da química analítica;
› Lavosier: Análise dos gases;
Mikhail Lomonosov‘‘Pai da química analítica’’
Surgimento da análise instrumental
› Método analíticos sempre foram acompanhados pelo introdução de instrumentos;
› Métodos baseados na medida da propriedade química;
› Desenvolvimentos da físico-química;
› Análise instrumental.
Propriedades empregadas em método instrumentais
Propriedade Método instrumental
Emissão da radiaçãoEspectroscopia de emissão (raios X, UV, Vis., elétrons); fluorescência, fosforescência e luminescência
Absorção da radiaçãoEspectrofotometria e fotometria (raios X, UV, Vis., IR); espectroscopia fotoacústica; ressonância MN e de spin eletrônico
Espalhamento da radiação Turbidimetria; nefelometria; Raman
Refração da radiação Refratometria; Interferometria
Difração da radiação Métodos de difração de raios X e de elétrons
Rotação da radiação Polarimetria; disperção óptica rotatória; dicroísmo circular
Princípio da análise instrumental
ESTÍMULO RESPOSTA
Fonte de energia Sistema em estudo
Informação analítica
Figura 1: Diagrama de bloco mostrando uma visão geral de uma medida instrumental
(Skoog et al., 2002)
Característica da eficiência dos métodos
Precisão
Tendências
Grau de concordância mútua entre os dados obtidos do
mesmo modoTipos de Erros
Sensibilidade
Discriminação entre pequenas diferenças na concentração do
analito
Limite de detecção
Conc. mínima do analito detectável em um nível confiável
Faixa de concentração
Intervalo útil de um método analítico
Seletividade Grau em que o método está livre de interferências de outras substâncias contidas na matriz da amostra
Polarimetria
Conceito
› Estudo das interferências das substâncias opticamente ativas com o plano de polarização da luz monocromática
› Substância possui uma atividade óptica
› Capacidade de desviar a luz formando ângulos;
› Diferenciação de compostos isomêros.
Conceito› Luz –
fenômeno ondulatório em que as vibrações se produzem perpendicularmente à direção de propagação. O plano de vibração pode ser em qualquer do número infinito deles (em todas as direções)
› Luz polarizada as vibrações produzem-se apenas num destes possíveis planos
› Substância opticamente ativa é aquela que produz rotação do plano da luz polarizada
Estereoquímica X Estereoisomeria
Enantiometria e atividade óptica› Atividade óptica
o numa amostra pura de um único enantiômero nenhuma molécula pode servir de imagem da outra; não se produz, portanto, a anulação de rotações de moléculas individuais e o resultado é o aparecimento de uma certa rotação
› Inatividade óptica
o na maioria dos compostos, dada a distribuição aleatória do imenso número de moléculas e por cada molécula que a luz encontra existe outra molécula que, pela sua orientação, se apresenta como imagem da primeira num espelho plano, e cujo efeito sobre o feixe luminoso anula exatamente o efeito da primeira molécula resultando numa rotação nula
Polarímetro
Poder rotário› É o ângulo que a luz polarizada forma com o plano de
polarização ao atravessar uma substância;
› É medido a 1 camada de espessura de 1 dm, temperatura de 20C e comprimento de onda de 589,3 nm
› Utilizado para estabelecer a identidade e a pureza de substâncias.
CÁLCULO
cI20
D
Onde: = ângulo de rotação observado em graus; I = comprimento do tudo do polarímetro em
decímetros (dm); c = concentração da substância em g/mL
Funcionamento› 1-quando o polarizador e analisador estão em paralelos se vê
a luz total
› 2-quando estão cruzados se vê a luz nula
› 3-quando estão em ângulo entre 0 e 90 se vê luz parcial
› 4- Rotação:
o Rectus: di
o Sinester: esquerda
Fatores que afetam o poder rotatório› Concentração do soluto
› Tipo do soluto
› Tipo do solvente
› Comprimento do tubo da amostra
› Temperatura
Quais materiais apresentam atividade óptica?
› Açúcares
› Amino ácidos, Proteínas
› Ácidos orgânicos
› Terpenos,
› Vitaminas
› Enzimas
› Esteróides
› Alcalóides
› Antibióticos (penicilina, tetraciclina...)
› Analgésicos
Aplicações
› Farmacêutica
› Cosmético
› Química
› Usinas de açúcar e álcool
› Bioquímica (produtos naturais, óleos essenciais...)
› Alimentícia
Refratometria
Fundamento
Refração de um raio quando passa de um meio (1) menos refringente para uma meio (2), mais refringente
Índice de refração
É a relação entre o seno do ângulo de incidência (sem î) e o seno do ângulo de refração (seno r)
senrsenî
2,1η
RefratômetrosFormado por dois primas de vidro flint, com I.R. de 1,75
No inteiro da parte metálica que envolve os prismas circula água que funciona como termostato. A temperatura é medida por um termômetro.Possui um espelho para captar a luz e enviá-la para o prisma
Contém uma luneta de observação, no interior da qual há um sistema de 3 primas compensadores (prismas de Amici), que tornam a luz monocromática
Permite trabalhar com luz mista:solar e elétrica
Refratômetros
Refratômetro de abbePrincípio de medição: mede-se o ângulo limite da reflexão total
Principais componentes: são o prisma de medição, a objetiva de focalização, e o círculo graduado de cristal com microscópio de leitura.
Calibração: água destilada como líquido padrão, cuja leitura do I.R. a 20C é 1,3330 e a 25 C é 1,3325 .
Fatores que afetam os resultados
› Natureza dos meios
› Natureza do raio da Luz
› Temperatura
› Pressão
Fatores que afetam os resultados
› Identificação e verificação de pureza;
› Caracterização de óleos, açúcares, gorduras, ceras e certos solventes;
› Determinação de proteínas totais no soro;
› Densidade da urina;
POTENCIOMETRIA
Fundamento
Os métodos potenciométricos são baseados na medida do potencial de células electroquímicas na ausência de correntes
O equipamento necessário é simples e barato, inclui:
o Eletrodo de referência = potencial estável
o Eletrodo indicador = potencial variável
o Dispositivo de medida de potencial (Potenciómetro)
Utilizada para detectar ponto final de titulações (titulações potenciométricas), ou para determinação direta de um constituinte em uma amostra, através da medida do potencial de um eletrodo íon-seletivo.
Tipo de eletrodos
Eletrodo Indicador: sensível à espécie a ser determinada, isto é, o seu potencial será função da concentração dessa espécie
Eletrodo de Referência: com potencial constante, isto é, o seu potencial é função de uma espécie cuja concentração permanece inalterada durante toda a determinação ex: eletrodos de calomelano
Instrumentação
Peagômetro
Titulações ponteciométricas
Pode-se seguir muitas titulações por medidas potenciométricas
O potencial tanto pode ser medido por adições sucessivas de pequenos volumes de titulante, ou continuamente
O aumento de precisão decorre da possibilidade de uso de instrumento de medida