Vídeo Aula - Métodos Gravimétricos

Olá Neste vídeo falaremos sobre os métodos gravimétricos e uma aplicação prática da determinação gravimétrica de sulfato como sulfato de bário e os métodos gravimétricos são obtidos separando-se o constituinte da mostra na forma de uma fase pura com composição química bem definida como veremos mais adiante eles podem ser baseados na formação de compostos pouco solúveis para exemplificar aqui nestas imagens são demonstradas as formações naturais denominadas estalactites e estalagmites E essas informações elas são decorrentes do gotejamento de água das fendas das paredes de cavernas de rocha calcária transportando parte do calcário dessa rocha na primeira foto à

esquerda é possível perceber a formação de estalactites estalagmites em no Lago Azul em Bonito Mato Grosso e as imagens a direita mostram essas formações na Chapada Diamantina na Bahia esse os compostos pouco solúveis eles podem ter ocorrência natural como a gente pode perceber aqui nas fotos como na formação de rochas ou terem ainda uma relevante importância econômica na extração de minérios ainda pode-se destacar a aplicação desses métodos para a extração de metais nobres tais como o ouro EA Platina de resíduos eletroeletrônicos o que pode ter uma pacto ambiental bastante acentuado tendo em vista que em

geral a atividade desenvolvida sem a devida fiscalização e apoio técnico especializado e os métodos gravimétricos eles são métodos analíticos quantitativos e se baseia uma determinação da massa de um composto Puro ao qual o analito está quimicamente relacionado assim a partir da massa desse composto obtido é possível a gente estimar a massa do constituinte de interesse ou do analito através das relações estequiométricas apropriadas é uma técnica muito utilizada em diversas aplicações e que traz como vantagens um baixo custo operacional uma elevada precisão e exatidão sendo esta última limitada pela sensibilidade da balança Além disso é um

método que envolve a medição direta sem a necessidade de nenhuma forma de calibração suas limitações podem estar relacionadas com o tempo de Analice a separação do constituinte pode ser efetuada de diversas maneiras e por precipitação por eletrodeposição por volatilização e extração o que nós iremos estudar nessa parte da disciplina é a gravimetria por precipitação a gravimetria por volatilização o analito é isolado dos outros constituintes da mostra pela conversão ao gás de composição química conhecida o peso desse gás ele serve Então como uma medida de concentração do analito como por exemplo podemos citar a perda de

água e gás de uma determinada amostra uma diferença de massa vai ser determinada pela técnica então de termogravimetria a perda de massa pode estar relacionada a diversos fenômenos desidratação sublimação de composição e pode ser empregada e para diferentes aplicações estudo de decomposição térmica de minerais carvão petróleo madeira alimentos polímeros estudo sobre corrosão de metais em atmosfera controlada em amplas faixas de temperatura estudo sobre a velocidade de evaporação de líquidos e sublimação de sólidos por exemplo no exemplo demonstrado aqui é feita a decomposição da casca do ovo para determinação de cálcio as curvas de termogravimetria temperatura

versus perda de massa para as amostras de cascas de ovos de galinha e codorna sugere uma decomposição em três etapas onde a primeira etapa é a remoção de água com perda de massa entre 25 e 200 graus e a gravimetria por eletrodeposição envolve uma célula eletroquímica e uma solução que contém 11 de interesse um elemento presente na solução então é depositado no eletrodo na forma de metal como mostrado aqui nessa figura a redução da Prata pela reação Direta com o cobre a árvore de prato e a massa depositada neste eletrodo é medida então para quantificação

da espécie formada em e na gravimetria por Estação a espécie de interesse ela é determinada e após ser removida por um processo de extração amostra é filtrada ou ocorre uma extração com solvente né para determinação do sólido obtido e usado classificação e podemos citar como exemplo o teor de óleos e graxas e a extração de óleos essenciais Além disso o teor de lipídios em alimentos também é uma aplicação muito importante e com relação à técnica é importante destacar que nos últimos anos o método de extração usando fluidos supercríticos vem ganhando destaque em distintos processos industriais

uma vez que essa tecnologia mantém a integridade quase que total da matéria-prima e na gravimetria por precipitação que é o tema da aula que iremos desenvolver hoje determinação gravimétrica de sulfato em uma mostra o analito é seletivamente convertido a uma forma pouco solúvel um composto pouco solúvel também denominado precipitado quando por exemplo admitir Ogre oxima é um reagente um agente precipitante é adicionada a uma solução de níquel contido nesse Becker da esquerda forma um composto pouco solúvel oriundo da complexação entre o New New e admitiu gloxínia uma vez formado e se precipitado ele vai ser

separado da solução posteriormente seco ou calcinado e pesado Então a partir da massa do sólido que tem composição química conhecida é calculada a massa de analito e as reações de precipitação para serem usadas na gravimetria devem atender alguns requisitos o reagente precipitante ele deve ser seletivo Nas condições de precipitação na prática reações mais ou menos seletivas ou é separação prévia análise para isolar o constituinte de possíveis interferentes do meio é também feita Além disso O precipitado gravimétrico tem que ser tão pouco solúvel Nas condições que se origina e na Lavagem para não ocorrer perdas por

solubilidade mais adiante a gente vai ver a importância da Lavagem adequada nos procedimentos de análises E além disso é importante elevada pureza e composição química conhecida e uma reação completa são características mandatórias a fim de Minimizar mos os erros que poderão ser oriundos dessa prática Afinal a gente precisa conhecer o produto que estamos pesando a facilidade de separação É Outro fator determinante para que o processo possa ser viabilizado com eficiência e menor tempo análise gravimétrica pode ser dividido em sete etapas principais ou procedimentos experimentais a serem desenvolvidos e uma etapa de tratamento dos dados obtidos

ou seja os cálculos para se estimar a massa do analito EA sua respectiva Concentração da amostra é a primeira das etapas é a preparação da solução ou adição do reagente que vai ocasionar a formação deste composto pouco solúvel esse reagente é denominado agente precipitante esses agentes precipitantes eles devem ser escolhidos de forma a precipitar seletivamente o analito o controle do PH também é importante uma vez que o PH pode influenciar a solubilidade do analito por exemplo o Oxalato de cálcio ele é insolúvel em meio básico mas em PH ácido ele se solubiliza devido à formação

do ácido oxálico por outro lado o PH pode tornar o agente precipitante mais seletivo e ser uma vantagem por exemplo no caso da 8-hidroxiquinolina que pode precipitar uma série de elementos em condições controladas de PH os elementos podem ser precipitados seletivamente E aí e nesta tabela são demonstrados os agentes precipitantes inorgânicos para diversos analitos bem como precipitado formado é desta reação podemos verificar que um determinado reagente pode ser utilizado para diversos analetos como é o caso do ácido clorídrico que precipita tanto cloreto de prata e Mercúrio na última coluna dessa cadela são demonstradas as formas

de pesagem que ocorrem após as etapas de secagem e calcinação nem sempre são as mesmas dos precipitados formados durante o processo numerosos os reagentes orgânicos têm sido desenvolvidos para a determinação gravimétrica de espécies inorgânicas como cativos por exemplo alguns desses reagentes são significativamente mais seletivos em suas reações do que a maioria dos reagentes inorgânicos mostrados na tabela anterior nós temos aqui como exemplo o caso do Níquel que foi demonstrado na imagem demonstrada no início desse vídeo Unique o ele é então precipitado com a em cima e ele é altamente seletivo para o nick podemos encontrar

produtos como espécies não iônicas pouco solúveis chamados compostos de coordenação e outros produtos no quais a ligação é fortemente única aqui são demonstradas as precipitações seletivas baseadas nos diferentes produto de solubilidade como no caso dos haletos precipitados com nitrato de prata com a precipitação ela é governada pelo equilíbrio de solubilidade é então processo controlado que determina uma característica importante o tamanho de partícula os precipitados eles devem ser insolúveis formando os cristais grandes e livre de impurezas é a forma sobre o precipitado ocorre em duas etapas na primeira etapa a nucleação pouco seus ou moléculas se

agregam ela pode ser espontânea ou induzida é uma etapa onde os compostos formados são instáveis podendo solubilizar ou levar à formação de precipitado e a etapa 2 e a etapa onde ocorre o crescimento dos Cristais esse crescimento ocorre em torno dos núcleos formatos é um dos fatores críticos na análise é o tamanho de partícula o tamanho ele é influenciado por fatores como solubilidade do precipitado temperatura concentração dos reagentes e velocidade de edição dessas reagentes e esses fatores eles têm uma significativa influência e podem ser descritos em termos de supersaturação relativa a supersaturação relativa é definida

como a diferença entre a concentração dos íons em solução representados aqui nessa expressão pela letra que menos a solubilidade do precipitado no meio no estado de Equilíbrio representada aqui pela letra S dividido então pela solubilidade e ela a supersaturação é que idade determinar o tipo de de precipitado formato cristais pequenos terão uma supersaturação relativa Grande o ou cristais maiores terão uma supersaturação relativa pequena se a supersaturação for muito elevada ocorre a formação de vários números não favorecendo o crescimento desses cristais e leva assim a formação de um precipitado mais fino mais difícil de filtrar o

que não é desejável assim as condições ideais para que a supersaturação relativa seja pequena são trabalhar com soluções diluídas fazer adição do agente precipitante sob agitação fazer um uso de aquecimento durante esse processo de obtenção dos precipitados e também em baixos valores de PH uma vez que geralmente E aí embaixo embaixo de valores de PH a solubilidade Aumenta também a desejável quis seja feita a agitação da solução durante a mistura é um exemplo que iremos demonstrar nesse vídeo a formação e determinação de sulfato na forma de sulfato de bário onde a equação é descrito aqui

né em termos de equilíbrio químico entre o sólido sulfato de bário e ossinhos vários sulfato em solução aquosa quando o produto docinhos excede A constante do produto de solubilidade irá ocorrer a formação do precipitado E por quê que é maior do que o capa PS neste exemplo o procedimento experimental ele é conduzido pesando se amostra contendo o Sininho sulfato né Essa pesagem ela é feita por diferença como demonstrado no outro vídeo e dissolvendo-se a mesma com água quente e acidificada com ácido clorídrico em outro béquer uma solução de cloreto de bário é também preparada e

aquecida até próximo do ponto de ebulição os detalhes do roteiro experimental desta prática que vai ser demonstrada nesse vídeo podem ser consultados no polígrafo que contém o roteiro das aulas práticas é importante destacar que quando ocorre a precipitação nós temos uma condição de obtenção de uma solução supersaturada essa solução super saturada que em geral é obtida quente porque estamos aquecendo o os reagentes está ocorrendo no estado altamente instável né ele vai se tornar um processo um estado de saturação tão logo ocorra a formação dos precipitados e com ambas as soluções aquecidas e prontas elas podem

ser misturadas como demonstrados aqui no vídeo essa adição do cloreto de bário a amostra contendo sulfato ela deve ser feita sob agitação é possível percebermos a formação a turvação da solução EA formação do sólido tão logo seja feita a adição do agente precipitante e após esse processo agita-se por um tempo mais e o aquecimento ele tem então por finalidade fazer a precipitação em condições de maior solubilidade da fase sólida promovendo assim a obtenção de cristais de tamanho razoável aqui nessa imagem a gente pode ver a amostra logo após a adição do cloreto de bário né

e o aspecto que a mistura vai ter após a sedimentação do precipitado e e após esse procedimento Então são adicionadas algumas gotas ainda da solução de cloreto de bário para testar se a precipitação foi completa e Com Adição dessas gotas a gente pode visualizar que a reação for completa porque nenhum precipitado novo foi formado e quanto aos tipos de precipitados estes podem ser classificadas de diferentes formas quanto o tamanho de partícula eles podem ser cristalinos ou coloidais os precipitados cristalinos são os mais favoráveis para análise gravimétrica as partículas são cristais individuais bens envolvidos sedimentam rapidamente

e são mais facilmente recolhidos por filtração não se deixam contaminar também por adsorção em grande extensão e são exemplos de precipitados cristalinos O sulfato de bário que é o tema de estudo do nosso vídeo de hoje os precipitados coloidais por outro lado eles incluem os haletos de prata e resultam da floculação de coloides hidrofóbicos e são menores e mais difíceis de serem filtrados a precipitação ela pode ocorrer de duas maneiras de maneira heterogênea ou homogênea a a precipitação heterogênea o reagente adicionado e ele forma uma interface com ossinhos que migram entre as camadas sólido solução

ocorre uma precipitação do local no início no criação já precipitação homogênea um reagente é adicionado mas a geração de se agente precipitante ocorre in situ ou seja por uma reação química que ocorre uniformemente na solução é utilizada para melhorar a separações né ou para formar partículas cristalinas grandes e para produzir precipitados mais puros e fáceis de feltragem um exemplo da precipitação heterogênea determinação de ferro e minérios essa precipitar e pela formação de hidróxido de ferro que é o precipitado obtido e após a calcinação nesse precipitado O óxido de ferro 3 que a forma pesada na

precipitação homogênea obtenção de sulfetos a partir da Hidrólise da tioacetamida é um dos exemplos mais conhecidos e que a gente faz na borda nas aulas de química analítica qualitativa na separação sistemática de cátions e como da solução existem outros constituintes o precipitado pode arrastar impureza e essa serem retidas e fornecerem assim uma causa de erro na análise gravimétrica como a cor precipitação é a cor precipitação pode ocorrer na forma de absorção e os contaminantes que ficam adsorvidas na superfície do sólido ocorre principalmente em precipitados coloidais e é eliminada pelas etapas de lavagem digestão a imagem

aqui mostra um colóide coagulado essa figura sugere um colóide que um colóide continua a expor uma grande área superficial para a solução a partir do qual ele foi formado Ah e por quê que isso é importante a gente pode citar como exemplo a absorção superficial com haletos de prata são exemplos desse tipo de coprecipitação o contaminante com precipitado na superfície do colóide consiste num do próprio retículo cristalino Originalmente absorvido na superfície antes da coagulação mas o controle onde carga oposta mantido no filme da solução imediatamente adjacente a partícula por exemplo o cloreto de prata coagulado

formado na determinação gravimétrica de gravimétrica de uns cloreto está contaminado com uns prata primeiramente absorvidos e com Nitrato ou outro ano na camada do contra Y como consequência o nitrato de prata um composto normalmente solúvel acaba sendo cor precipitado com o cloreto de prata e na oclusão o contaminante é incorporado na forma de imperfeições na rede Cristalina formando bolsões de impurezas que são retidas no interior do cristal para prevenir deve-se controlar os parâmetros experimentais de modo a manter a supersaturação relativa baixa e a purificação ela pode ser obtida pela etapa de digestão dos precipitados e

na formação de cristal nisto o contaminante ele é incorporado à rede Cristalina sem causar distorção a inclusão ela é isso mórfica é importante destacar que esse tipo de contaminação ela não pode ser corrigida nem com processo de digestão para ser evitada deve ser ocorrer a remoção do hino interferente antes do processo de precipitação a etapa de digestão E aí tapa de digestão ocorre então com aquecimento do precipitado juntamente com a solução mãe e posterior repolso ele tem como objetivo melhorar a pureza e a filtrabilidade dos precipitados que estaremos e coloidais que ocorrem ainda continuam as

dissoluções e recristalização henz E aí bom então para diminuir a co-precipitação como a oclusão e absorção se faz esse processo de digestão no exemplo da aula prática determinação gravimétrica de sulfato o béquer coberto com o vidro de relógio foi deixado digerir no banho de vapor por 30 minutos após este tempo se dá a próxima etapa a próxima etapa é a filtração nesta capa deve-se verificar a forma correta de filtração de acordo com o tamanho das partículas formadas geralmente pode-se utilizar o funil simples de vidro sinterizado ou ainda papel as filtrações elas podem ser feitas a

vácuo ou pela gravidade aqui nessa figura de cima é mostrado então uma filtração simples e na quina figura de baixo esquema representa uma filtração a vácuo e deve se transferir primeiro o sobrenadante e por último o sólido para evitar obstruções no processo e lentidão e a etapa de lavagem e Esta etapa ela tem como objetivo retirar as impurezas é importante destacar que alguns precipitados não podem ser lavados com água porque podem ocorrer apetite peptização que é uma fragmentação do precipitado solução o solvente de lavagem deve ser volátil para ser removido na secagem ou calcinação quando

uma lavagem é feita deve testar se ela foi completa a testar o filtrado para a presença do reagente precipitante na aula de hoje a determinação de sulfato a lavagem é feita com água quente e a verificação da Lavagem é feita com nitrato de prata para verificar a presença do cloreto no seu trato e se usa um funil analítico de vidro para que se possa obter uma coluna da água e facilitar essa etapa que é a etapa de filtração o funil e o papel eh então fixado no suporte de filtração a filtração ela começa fazendo-se as

dobras no papel filtro primeiro do ABC ao meio e depois ao meio novamente e corta-se a ponta na forma de um triângulo para que possa esse papel então aderir adequadamente as paredes do Funil cada papel tem uma gramatura específica para reter um tipo de precipitado que seja formato o que vai ser usado na separação então do precipitado de sulfato de bário é o de faixa azul E então após a montagem do Funil ali a fixação no suporte é feito então a transferência de se precipitado para o papel filtro e após a transferência completa esse Becker

é lavado com água quente com jatos de água quente para que todo sólido que esteja remanescente no béquer possa ser então recolhido e no papel filtro e assim o processo seja eficientemente é o correto G1 e após as paredes do béquer serem lavadas e bem lavadas e vai ocorrer então um processo de atrito com bastão de vidro nas paredes desse Becker com bastão de vidro que tem uma ponteira de borracha e as partículas devem passar para o papel filtro de maneira que se obter uma transferência quantitativa da amostra e após a repetição e lavagem desse

processo que todo precipitado tenha sido recolhido ele é transferido secagem e calcinação o processos os processos de secagem calcinação são etapas onde vai a correr a obtenção do analito a secagem ela serve apenas para eliminação de água outros eletrólitos uma vez que o precipitado já se encontra na formada e quadra para pesagem vai ocorrer em temperaturas entre 110 120 graus por tempo entre uma ou duas horas já calcinação ela é um processo que envolve a conversão do precipitado numa forma mais adequada para pesagem vai ser um processo que vai ocorrer uma mufla e temperaturas entre

900 e 1000 graus esse processo elimina completamente o papel O que são papéis especiais que são eliminados nas etapa como exemplo nós temos a obtenção então do óxido de ferro 3 que ele é formado então na forma de pesagem a partir do processo de calcinação Oi aqui é demonstrado então após o processo de calcinação após o tempo de calcinação e meu tempo de resfriamento então da mufla para Que ela possa ser aberta e remover então O Cadinho com o sólido remanescente para dentro de um de secador onde ele vai ser então deixado até que se

atinja a temperatura ambiente para pesagem e a pesagem ela vai ocorrer então após a retirada do conjunto Cadinho mais o produto formado né da multa ou da estufa o resfriamento até a temperatura ambiente e como já mencionado anteriormente EA pesagem até obtenção de peso constante e os cálculos envolvidos no processo e da análise gravimétrica envolvem a estimativa do fator gravimétrico no caso da determinação gravimétrica de sulfato de bário o precipitado Eles já se encontra na forma que foi pesada no entanto é preciso fazer uma conversão para determinar o percentual de sulfato nessa mostra essa conversão

é denominada fator gravimétrico é o fator gravimétrico então é obtido pela massa molecular da substância pretendida dividida pela massa molecular da substância pesada vezes a razão entre o número de mols o elemento na substância pesada sobre o nome do molde o elemento na substância pretendida e por exemplo para estimar o fósforo como peru fosfato de magnésio existem dois átomos de fósforo para cada composto pirofosfato assim o fator gravimétrico é dois a última etapa então a determinação do percentual do analito né no caso teor de sulfato na amostra o teor de sulfato ele vai ser obtido

através da relação entre a massa da forma de pesagem vezes o fator gravimétrico dividido pela massa da mostra pesada inicialmente vezes sem porque é percentual assim a gente vai obter o teu olho do sulfato na amostra É assim nós finalizamos esse vídeo demonstrando as principais etapas envolvidas na análise gravimétrica na determinação de sulfato em uma amostra