Análises Instrumentais

Home » Análises Instrumentais » Análises Gravimétricas

Análises Gravimétricas

26/08/2016

analise-gravimetricaEm uma análise gravimétrica utiliza-se uma série de operações para se determinar a quantidade de um constituinte de uma amostra, tanto por pesagem direta do elemento puro, quanto por um de seu derivado, cuja composição é conhecida e bem definida. Esse procedimento analítico constitui-se em método de extensa aplicação na determinação de macroconstituintes de uma amostra. As principais vantagens da análise gravimétrica constituem-se em operações unitárias de fácil execução e utilizam-se equipamentos simples; entretanto, as desvantagens são: tempo muito longo para sua execução e sujeito a uma série de erros acumulativos. No procedimento de uma análise gravimétrica devem-se observar as etapas sucessivas que compõem esse tipo de análise, a saber:

  • Preparação da Amostra;
  • Preparação da Solução – Ataque da Amostra;
  • Precipitação e Digestão;
  • Filtração;
  • Lavagem;
  • Calcinação ou Secagem;
  • Pesagem;
  • Cálculos.

Preparação da Amostra

A quantidade de substância utilizada numa análise química é de cerca de 1 g, todavia, podem-se utilizar quantidades menores desde que tomem os cuidados e precauções necessárias para que essa pequena quantidade represente fielmente o material cuja composição se quer determinar.

 Preparação da Solução – Ataque da Amostra

 Para início da análise gravimétrica é necessário que o elemento desejado esteja em solução. Prepara-se, portanto, uma solução conveniente através de um tratamento químico escolhido de acordo com a natureza da amostra a ser analisada.

 Precipitação e Digestão

 O elemento a ser dosado (macroconstituinte) é separado da solução preparada através da formação de um precipitado convenientemente escolhido em cada caso.

 Solubilidade do precipitado

 Deve-se escolher um reagente precipitante que conduza à formação de um precipitado quantitativamente insolúvel. Usa-se um excesso do reagente para causar o efeito dos íons comum, diminuindo a solubilidade do precipitado, com exceção dos casos em que há formação de complexo solúvel devido ao excesso desse reagente.

A exatidão final de um método de análise gravimétrica está limitada, em parte, pela perda do precipitado devido à sua solubilidade no meio reagente e no líquido de lavagem empregado na purificação.

Essas perdas alcançam, frequentemente, sérias proporções, particularmente quando é necessário uma lavagem extensiva para assegurar um precipitado puro quando se deve usar um precipitado demasiadamente solúvel. Como é impossível eliminar completamente as perdas de solubilidade, deve-se ter um grande controle sobre os fatores que influem na solubilidade dos precipitados.

As variáveis mais comuns que influem na solubilidade do precipitado são: temperatura, pH, concentração do reagente, concentração salina e concentração do dissolvente.

 Características físicas do precipitado

 É importante o conhecimento prévio do tipo de precipitado que será obtido, pois, disso dependerá o tipo de filtração a ser empregado na separação do precipitado do meio de precipitação e indica também a necessidade ou não de certo tempo de digestão.

A prática da análise gravimétrica abrange vários tipos de precipitados que se distinguem, principalmente, quanto ao tamanho das partículas. O tamanho das partículas é uma característica muito importante, pois dele depende, em grande parte, a qualidade do precipitado quanto à filtrabilidade.

Os precipitados cristalinos são os mais favoráveis para fins gravimétricos. As partículas do precipitado são cristais individuais bem desenvolvidos. Elas são densas e sedimentam rapidamente.

Os precipitados cristalinos são facilmente recolhidos por filtração e, em geral, não se deixam contaminar por adsorção. Os pulverulentos, ou finamente cristalinos, consistem de agregados de diminutos cristais individuais. Às vezes, oferecem dificuldades à filtração, pois a presença de pequenos cristais obriga ao uso de filtros de textura densa e lentos. Os vãos existentes nos agregados oferecem condições favoráveis para a incorporação de substâncias estranhas. São exemplos os precipitados de BaSO4 e CaC2O4.

Quanto aos precipitados grumosos, que incluem os haletos de prata, resultam de floculação de colóides hidrófobos. São bastante densos, pois eles arrastam pouca água. A floculação pode ser efetuada por adição de eletrólitos, aquecimento e agitação. Os agregados das partículas coloidais são facilmente retidos pelos meios filtrantes usuais; eventualmente, é preciso cuidar para que, na lavagem do precipitado, não ocorra peptização.

Os precipitados gelatinosos resultam da floculação de colóides hidrófobos. São exemplos, os hidróxidos de ferro (III), alumínio, a sílica hidratada e os sulfetos metálicos. São volumosos, têm a consistência de flocos e arrastam quantidades consideráveis de água. Oferecem dificuldades à filtração e à lavagem e não podem permanecer por longo tempo em contato com a água-mãe devido a sua grande superfície que provoca absorção de impurezas do meio.

As características físicas de um precipitado dependem da natureza das substâncias, mas também, em certa medida, das condições de formação do precipitado e de sua evolução espontânea ou tratamentos posteriores. A formação de um precipitado é um processo cinético que tende para um equilíbrio. O controle de velocidade e outras condições, sob as quais se processa a precipitação, permite, em parte, influir nas características físicas do precipitado.

Haja vista as características supracitadas faça um esquema da formação de precipitados, partindo da nucleação, bem como um breve resumo abordando a formação de colóides.

 Pureza do precipitado

 Quando, em solução, se precipita uma substância química, nem sempre, a mesma é separada com alta pureza, pois pode conter impurezas em proporções variáveis, conforme o precipitado e as condições em que se efetuou a precipitação. A contaminação do precipitado por substâncias que, por sua solubilidade, deveriam permanecer em solução denomina-se coprecipitação. Esta pode ser por adsorção sobre a superfície da partícula em contato com a solução ou por oclusão de substâncias estranhas durante o crescimento dos cristais das partículas primárias.

As fases sólidas obtidas por precipitação, conforme as técnicas usuais da análise gravimétrica estão sujeitas a diferentes formas de contaminação. A lavagem dos precipitados remove as impurezas contidas na solução mãe mecanicamente retidas pelas partículas e, também, pelo menos em parte, as impurezas superficialmente nelas adsorvidas. A simples lavagem é, entretanto, ineficaz quanto às contaminações provocadas por inclusão isomórfica e não isomórfica. Não é possível estabelecer uma regra geral na obtenção dos precipitados gravimétricos, capaz de eliminar ou reduzir formas de contaminação. Contudo, o estudo de várias formas de contaminação permitiu fixar certas condições favoráveis para a separação de fases sólidas convenientemente puras.

A precipitação em condição de baixa supersaturação favorece a formação de cristais grandes e bem desenvolvidos e, ao mesmo tempo, reduz a um mínimo a adsorção superficial e a oclusão. O recurso é ineficaz com relação à inclusão isomórfica ou não isomórfica e à pós-precipitação. O grau de contaminação por oclusão é largamente determinado pela velocidade de formação do precipitado. Esta, por sua vez, depende de vários fatores como a concentração da espécie a precipitar, a concentração da solução do reagente precipitante, a técnica usada na precipitação e a temperatura.

 Digestão do precipitado

 É o tempo em que o precipitado, após ter sido formado, permanece em contato com a solução mãe. A digestão é o processo destinado à obtenção de um precipitado constituído de partículas grandes, o mais puro possível, e de fácil filtração. CadinhoA digestão, efetuada em temperatura elevada, é um processo de recristalização, no qual as impurezas ocluídas passam para a solução mãe. Em precipitados gelatinosos basta uma fervura e o mínimo tempo possível para a filtração. Esse fenômeno é denominado, também, de envelhecimento do precipitado e constitui-se de um conjunto de transformações irreversíveis, depois que se formou. As partículas pequenas tendem à dissolução e à reprecipitação sobre a superfície dos cristais maiores, fenômeno denominado de amadurecimento de Ostwald. Quando o precipitado é constituído de partículas imperfeitas e floculosas e, após o envelhecimento, tornam-se compactas e perfeitas, por dissolução do material dos vértices e arestas dos cristais e que se deposita sobre o mesmo cristal, esse fenômeno é denominado de amadurecimento interno de Ostwald. A necessidade ou não de um tempo de digestão é conhecida pelas características físicas do precipitado e de sua solubilidade. Os processos analíticos clássicos já especificam o tempo e a temperatura adequados para cada caso.

Filtração

É a separação do precipitado do meio em que se processou sua formação. A maneira como é feita a filtração dependerá do tratamento a que o precipitado será submetido na secagem ou calcinação, conforme o caso.

 Filtração por sucção

A filtração por sucção é utilizada quando se possuem precipitados que passam através do papel de filtro. Para tanto, utiliza-se normalmente cadinho de Gooch com camada filtrante ou cadinho de placa sinterizada, obedecendo a seguinte técnica:

Adapta-se o cadinho filtrante a um kitassato através de uma rolha de borracha com tubo adutor; liga-se o conjunto a um frasco de segurança e este a uma trompa de água ou a uma bomba de vácuo. Pelo vácuo criado no kitassato, a pressão atmosférica impele o líquido através dos poros do filtro, retendo o precipitado.

 Lavagem do Precipitado

Após a filtração do precipitado, deve-se submetê-lo a um processo de lavagem para remover parte da solução mãe que nele ficou retida e eliminar as impurezas solúveis e não voláteis.

Durante a realização dessa operação, poderá ocorrer a peptização.

Calcinação ou Secagem

 Após a filtração e a lavagem, o precipitado deve ser secado ou calcinado para depois ser pesado.

 Pesagem

Uma pesagem é denominada de analítica quando realizada em uma balança de precisão. Existem inúmeros modelos de balanças analíticas, porém, o que as caracteriza é o fato de permitirem a determinação de massas com um erro absoluto de mais ou menos 0,1 mg. Há balanças, ainda, mais sensíveis que permitem determinar massas com erro absoluto de mais ou menos 0,01 mg. Outras, menos sensíveis que as analíticas e com erro absoluto de mais ou menos 1 mg, são denominadas de balanças semi-analíticas. Após escolhe a balança adequada à precisão da análise devesse pesar o precipitado calcinado e anotar os valores para cálculos.

 Cálculos

O cálculo normalmente é a diferença da pesagem do cadinho com o precipitado calcinado (resíduo) e o cadinho vazio vezes 100 e dividido pelo peso da amostra inicial, obtendo a porcentagem em óxido. Caso queira o resultado em metal basta multiplicar a porcentagem obtida pelo fator de conversão (óxido/metal) do elemento em análise em questão.

Exemplo:

Bário

Onde:

 A = Peso do Cadinho com o resíduo;

B = Peso do Cadinho Vazio;

P.A= Peso da Amostra;

0.5885 = Fator de conversão de BaSO4 para Ba.

Evandro Trindade

Administrador do Quimicando, formado em Técnico em Química e esta cursando Analise e Desenvolvimento de Sistemas, um grande admirador por analises químicas e métodos analíticos, hoje também por programação, design e desenvolvimento web.

0 Comentário

Deixe o seu comentário!