ANÁLISE QUANTITATIVA EM QUÍMICA: MEDIÇÕES, PREPARAÇÃO - QUÍMICA - 2025

A análise quantitativa em química, como em qualquer disciplina, consiste essencialmente em determinar quantidades de uma substância específica. Essas análises respondem à pergunta 'quanto está lá?' de uma substância em diferentes amostras; de solo, mares, rios, refrigerantes, líquidos, extratos vegetais, animais, sólidos, cristais, entre muitos mais.

A pergunta 'quanto está lá?' Está formulado desde que o homem concebeu o interesse de, por exemplo, extrair minerais e pedras preciosas, óleos, especiarias, com o firme propósito de os comercializar. Hoje, o dinheiro continua a ser um dos principais motivos pelos quais uma substância ou analito é quantificado.

Centenas de tubos de ensaio: vidraria usada diariamente na preparação de amostras para análise quantitativa. Fonte: Pexels.

Um mineral pode ser mais rico em ouro do que outro. Para descobrir, é preciso determinar a composição centesimal dos dois minerais, e aquele com maior percentual de ouro será uma fonte mais atraente para extrair o cobiçado metal. A mesma coisa acontece com metais estranhos ou radioativos.

As técnicas para quantificar e nas quais as análises quantitativas se baseiam são muito diversas e variadas. Cada um implica uma especialização separada, bem como suas bases teóricas profundas. Porém, o ponto onde todos convergem é sempre para responder à mesma questão já mencionada; pergunta que fala sobre qualidade, pureza, desempenho, confiabilidade, etc.

Medidas

Para quantificar qualquer substância ou material, é essencial poder medir qualquer uma de suas propriedades físicas ou químicas. A propriedade selecionada dependerá da substância e da técnica utilizada. Uma pista útil para reconhecer que uma técnica de análise pode quantificar é que ela tem o sufixo -metria no final de seu nome.

Por exemplo, as duas técnicas clássicas de medição em química analítica são gravimetria (medição de massa) e volumetria (medição de volume).

São considerados clássicos porque, em princípio, não precisam de instrumentos muito sofisticados ou do uso de radiação eletromagnética; mas balanças analíticas, argamassas, cadinhos e artigos de vidro.

Gravimétrico

Na gravimetria, quase sempre busca obter um precipitado após uma série de etapas metodológicas, às quais a massa é determinada.

Por exemplo, uma técnica para quantificar íons de cloreto em uma amostra é precipitá-los como cloreto de prata, AgCl; um precipitado branco leitoso que pode ser pesado.

Outro exemplo simples é determinar o teor de umidade de um corpo, material ou sólido.

Para isso, a massa do sólido é pesada antes de ser levada ao forno a aproximadamente 100ºC, tempo suficiente para a água evaporar. Em seguida, é pesado novamente e a diferença entre a massa final e a massa inicial é igual à massa de água vaporizada; isto é, seu conteúdo de umidade,% H ₂ O.

Se esta análise fosse realizada em melancias, não seria surpreendente se sua% H ₂ O fosse muito alta (~ 95%); já para as chamadas castanhas, espera-se que contenham pouca água (% H ₂ O <10%), característica à qual esse nome é atribuído.

Volumétrico

Por outro lado, a volumetria trabalha com volumes dos quais, após a aplicação de titulações, é extraída a concentração das espécies dissolvidas de interesse. Por exemplo, um analito cuja cor é sensível a uma reação específica pode ser determinado por titulações colorimétricas.

Da mesma forma, o índice de acidez (IA) dos óleos (comestíveis ou não) pode ser determinado por titulações ácido-base, usando uma solução de base forte padronizada (geralmente KOH ou NaOH). Com os valores AI, além de outros parâmetros, diferentes tipos de óleos podem ser caracterizados e classificados de acordo com suas fontes e outras variáveis.

Essas medidas analíticas sempre dão um resultado acompanhado de uma unidade física (e seus erros experimentais). Qual é a concentração? Quão pura é a amostra? A quantidade fornecida representa um risco para a saúde? Qual foi o rendimento da reação?

Estas e outras questões são respondidas após medições e processamento de dados.

Preparação de padrões ou padrões

"Com a mesma haste que mede seus padrões, você medirá suas amostras." E esta barra hipotética terá divisões e subdivisões, cada uma com diferentes magnitudes da propriedade do analito que se correlaciona com sua concentração. Essas magnitudes ou valores são finalmente comparados com aqueles obtidos na medição da propriedade do analito.

Para isso, uma curva de calibração deve ser sempre construída a partir de uma seleção de padrões ou padrões cujas concentrações sejam previamente conhecidas.

E como conhecê-los com antecedência? Por serem variáveis ​​independentes: o analista decide, dependendo do tipo de amostra ou análise, quanto pesará o padrão.

Cogumelos doces

Um exemplo hipotético poderia ser enquadrado no estudo do conteúdo de açúcares ou carboidratos totais de várias famílias de cogumelos. O padrão, composto de açúcares previamente detectados graças à análise qualitativa dos cogumelos, deve idealmente mimetizar perfeitamente a matriz orgânica das amostras.

Então, preparados, os padrões reagem causando uma mudança de cor. Se sua intensidade for medida por espectroscopia UV-vis, ela pode ser comparada com as intensidades das cores emitidas pelos açúcares das amostras; e assim, por meio de uma depuração matemática, determinar o conteúdo de açúcares totais.

Feito isso, uma curva de calibração pode ser construída a partir das amostras, para que outros cogumelos (da mesma região ou país) possam ter seus açúcares determinados diretamente, sem a preparação de outros padrões.

Coleta e tratamento

Nas análises quantitativas existem muitas variáveis ​​que devem ser tratadas com rigor, dependendo do tipo de estudo. Muitas vezes, não é suficiente apenas sair por aí coletando amostras à esquerda e à direita; Onde é coletado? É significativo? Que quantidades? Quais serão o pré-tratamento e outros procedimentos?

No exemplo dos cogumelos, é necessário saber de quais famílias os açúcares serão determinados, em quais plantações ou origem natural serão coletados, em que época do ano, as características orográficas, etc. Depois de coletados os cogumelos (óleos, grãos, tintas, meteoritos, substâncias biológicas), o que fazer com eles antes da análise quantitativa?

Quase sempre, uma análise quantitativa é precedida por uma análise qualitativa; identifique quais compostos as amostras têm, especialmente se você estiver trabalhando com eles pela primeira vez.

Alguns tratamentos podem ser puramente físicos: como a trituração de uma massa vegetal ou a digestão ácida de um mineral. Outras, por outro lado, são químicas: uma reação de esterificação, hidrólise ácida ou básica, substituição, aminação, etc., produzindo assim uma espécie passível de ser quantificada mais facilmente pela técnica selecionada.

Exemplos

Alguns exemplos diários de análise quantitativa em química serão mencionados para finalizar:

-Determinação do grau alcoólico de cervejas, vinhos e bebidas artesanais.

-A partir da urina de um paciente pode-se saber se há aumento ou diminuição na concentração de um ou mais componentes, o que está relacionado à detecção de uma doença. Da mesma forma, se uma droga é excretada na urina, pode-se determinar quanto da droga foi "assimilada" pelo corpo.

-Determinação da composição centesimal de amostras minerais, terrestres ou extraterrestres.

-Dadas algumas amostras brutas, a razão H / C é determinada para comparar os graus de aromaticidade dos óleos brutos de diferentes fontes. Os óleos crus pesados ​​são caracterizados por ter um H / C inferior a 1; quanto mais claro, mais H / C terá um valor acima de 1.

-Determinação da composição nutricional de alimentos e produtos comestíveis.

-Estudos de estabilidade de medicamentos como parte das análises de qualidade relevantes para sua comercialização e armazenamento.

-Monitoramento do grau de contaminação causado por substâncias em amostras de água de rios, córregos, lagoas ou mares. Da mesma forma, as emanações gasosas das fábricas têm sua composição determinada para evitar que desloquem grandes quantidades de gases nocivos ao meio ambiente.

Referências

1. Daniel C. Harris. (2007). Análise Química Quantitativa. (Sétima edição). WH Freeman and Company.
2. Os editores da Encyclopaedia Britannica. (31 de janeiro de 2018). Análise química quantitativa. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
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4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de junho de 2018). Compreendendo a análise quantitativa em química. Recuperado de: Thoughtco.com
5. Avaliação e Engenharia de Materiais. (2019). Análise Química Quantitativa. Recuperado de: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Análise Quantitativa (CHEM 201).. Recuperado de: calstatela.edu