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