manual para orientar uso do origin

1. !
!
!
!
!
!
MINICURSOS DO PET-QUÍMICA:
!

2. Sumário
!
1. Introdução! 3!
1.1 Importando arquivos! 3!
1.2 Realizando Cálculos em Planilhas! 6!
1.3 Regressão Linear! 6!
2. Aplicação em Química Analítica! 8!
2.1. Parte prática! 10!
3. Aplicação em Inorgânica! 13!
3.1. Catálise do Peróxido de Hidrogênio! 13!
4. Aplicação em físico-química! 18!
4.1. Isoterma de adsorção! 18!
5. Aplicação em Bioquímica! 27!
5.1. Titulação de Aminoácidos! 27

3. 1. Introdução
!
O Origin® 8.0 é um dos softwares matemáticos mais utilizados nas
universidades em todo o mundo. Devido à sua versatilidade é possível utilizá-lo para
diversas tarefas, como cálculos avançados (diferenciais e integrais), cálculos
estatísticos, regressão linear e polinomial, bem como plotar os mais diversos tipos
de gráficos, provenientes de diversas fontes, tais como equipamentos de laboratório:
CLAE (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência), espectrofotômetros (UV-VIS,
Infravermelho), potenciostatos (voltametria, amperometria, impedância); e também a
partir de tabelas criadas no mesmo ou de arquivos separados por vírgula (csv).
Com uma ferramenta tão poderosa, é necessário um conhecimento básico de
informática para usufruir de todo o seu potencial. Pensando nisso, elaboramos esta
apostila a fim de se fazer um apanhado geral das principais funções e utilidades do
software.
!
1.1 Importando arquivos
Para se trabalhar com o Origin é necessário conhecer um pouco sobre
extensões de arquivos, como .jpg ou .jpeg (imagem), .pdf (portable document
format), .csv (arquivos de texto separados por vírgula), etc. Cada tipo de arquivo é
aberto por um aplicativo específico e o origin trabalha com uma gama de arquivos
diferentes. Se já houver um projeto iniciado e salvo, sua edição é mais fácil,
podendo ser feita clicando diretamente no arquivo ou selecionando a opção
“abrir" (File>open) no programa. Para outros tipos de arquivo, diversas opções de
importação estão disponíveis (figura 1).
Como sugestão, uma das melhores maneiras de se importar um arquivo
proveniente de um software de um equipamento, como potenciostato ou
espectrofotômetro, é importar o arquivo como “Multiple ASCII” (File>Import>Multiple
ASCII), que engloba uma gama de formatos diferentes. Um atalho na barra de
ferramentas está disponível (figura 1 - a).
3

4. Fig. 1: Importando arquivos
Ao clicar na opção, abrirá uma janela com área de navegação (local onde
será selecionado o arquivo no seu computador) e o tipo de arquivo. Geralmente
aparecerá para importar o arquivo como formato .DAT, e o aplicativo provavelmente
não reconhecerá o dado. Deve-se alterar a opção para “todos os arquivos” (all files),
para que o programa os reconheça.
Fig. 2: Tipos de arquivos
4

5. Dê um duplo clique em cada arquivo para adicioná-los à planilha que será
aberta. Em seguida uma nova janela será aberta com algumas opções para importar
os dados. Dentro da opção “Import Options/Import Mode” clique na seta do botão
onde está escrito “Replace Existing Data”, selecione “Start New Columns”, depois
desmarque a opção “Results Log Output” e finalmente clique em “OK”.
Dependendo da quantidade de dados a serem plotados no mesmo gráfico,
diversas colunas serão mostradas na planilha principal. Antes de plotar os gráficos,
devemos selecionar os eixos “X" e “Y”. Para isso, selecione as colunas clicando na
parte superior das mesmas e arraste o cursor até a última coluna preenchida, clique
com o botão direito do mouse/trackpad>Set As>XYXY. Após feito isso, na parte
inferior esquerda existem diversas opções para o gráfico (linhas, pontos, barras,
etc.), clique em uma delas e o gráfico será plotado.
Fig. 3: Selecionando os eixos do gráfico
!
!
!
!
!
5

6. 1.2 Realizando Cálculos em Planilhas
! Pode-se realizar diversos tipos de cálculos dentro de uma planilha do Origin.
Por exemplo, para o cálculo de concentração, podemos montar uma coluna com os
volumes e outra com os números do mols, ou vice-versa. Cálculos do tipo
multiplicação, divisão, soma, subtração, adição, potência, raiz quadrada, etc., podem
ser realizados através de notações computacionais simples como: * (multiplicação); /
(divisão); + ou - (para adição e subtração); ^ (para potência); sqr (raiz quadrada), etc.
Quando desejar fazer alguma operação em alguma coluna, selecione-a,
clicando no título da coluna e depois clique com o botão direito e em seguida clique
em “set column values” e então realize os cálculos utilizando do comando seguido
da coluna de interesse (col(a), por exemplo).
!
1.3 Regressão Linear
Por ultimo, pode-se fazer um ajuste linear dos dados. Este ajuste é analítico,
está baseado no método de mínimos quadrados, e permitirá obter os valores dos
dois coeficientes da reta que melhor ajusta o conjunto de dados experimentais. Para
fazer o ajuste selecione o Menu "Analysis" e dentro deste menu escolha a opção "Fit
Linear". Deve aparecer então um gráfico com os dados da regressão linear.
Podemos observar no gráfico a curva do ajuste e os valores dos coeficientes da reta
Y = A + B * X assim como seus erros que aparecem em uma caixa de texto. Com
isto temos um roteiro básico para poder obter um gráfico dos dados e fazer o ajuste
linear por mínimos quadrados. Obviamente que o programa apresenta um grande
numero de procedimentos que não são explicados aqui, mas podem ser
rapidamente aprendidos com o uso.
!
!
!
!
!
6

7. Exemplo de regressão linear:
!
Plotar a curva da solubilidade em função da temperatura.
!
Digitar os dados na tabela em seus respectivos eixos e plotar um gráfico de pontos.
Em seguida, seguir os procedimentos descritos acima e fazer a regressão linear.
eixo X t ºC 0 4 9 15 22
eixo Y s 0,300 0,270 0,230 0,190 0,157
7

8. 2. Aplicação em Química Analítica!
!
!
!
8
Tabela 1: Dados para serem tratados
Figura 4: Tela do Origin com os dados carregados.

9. 9
Figura 5: Tela com as colunas marcadas para poder obter o gráfico.
Figura 6: Gráfico obtido a partir dos dados da tabela 1.

10. 2.1. Parte prática
!
• Obtenção de um gráfico referente a uma curva de titulação
• Inserir os dados da tabela 2 em uma coluna do Origin.
• Plotar o gráfico e ajustar um modelo matemático que se adeque ao
comportamento experimental.
• Obter o volume de equivalência da titulação através do método da primeira
derivada e do método da segunda derivada.
!
10

11. • Tratamento de dados referentes a uma análise química
• Uma solução de níquel foi tratada com solução de 1-nitroso-2- naftol (1N2N), e o
complexo formado foi transferido para um líquido orgânico que foi colocado em
contato com a solução aquosa (extração líquido-líquido). Diferentes
concentrações de 1N2N foram utilizadas, para avaliar o comportamento de
extração do níquel em função da quantidade de complexante. A tabela 3 mostra
os dados referentes a este experimento, sendo que a quantidade de níquel foi
determinada via Espectrometria de Absorção Atômica com Chama (EAAC).
Os dados referentes à curva de calibração estão exibidos na Tabela 4.
• Plotar o gráfico de [Ni] x Abs e ajustar o modelo matemático para obter a
equação da curva de calibração (Dados tabela 4).
11

12. • Tratar os dados da análise química, calculando a porcentagem de extração (%E)
para cada análise e obtendo a média e o desvio padrão para cada uma das
proporções diferentes de 1N2N usadas.
%E = (número de mols na FS / número de mols total) x 100
• Calcular o coeficiente de variação para cada uma das proporções.
• Plotar um gráfico de proporção de 1N2N x %E, considerando o desvio-padrão.
12

13. 3. Aplicação em Inorgânica
!
!
3.1. Catálise do Peróxido de Hidrogênio
Essa prática consiste em introduzir o conceito de catálise e catálise heterogênea
através da reação de decomposição do H2O2. Comparar a eficiência do catalisador
utilizado, MnO2 e discutir o efeito de tamanho de partícula.
• Procedimento
O potencial catalítico dos materiais foi analisado por meio da degradação do
peróxido de hidrogênio (H2O2). O sistema consiste no deslocamento do embolo de
uma seringa, promovido pelo desprendimento de O2 da reação de catálise.
i) Monte o aparato conforme Figura 1 ou semelhante.
ii) Coloque em um kitassato 15 mL de H2O destilada e 0,01 g de MnO2 (catalisador).
iv) Com auxílio de uma pipeta de Pasteur, transfira 1,0 mL da solução de H2O2 3%
m/v (10 volumes) para o frasco reacional (kitassato) e acione o cronômetro.
iii) Tampe o kitassato com um septo de borracha.
iv) Faça leituras de volume em 5s, 10s, 15s, 20s, 30s, 40s, 50s, 60s, 80s, 100s.
v) Durante a reação, o gás O2 formado pela decomposição do H2O2 entrará na
seringa e empurrará o embolo. Permitindo aferir o volume de O2 produzido pela
reação.
!
!
Figura 1: Esquema do ambiente reacional.
13

14. Dados:
!
Depois de coletar os dados gera-se o gráfico para analise da reação.
Primeiramente copia-se os dados na tabela do Origin. E seleciona-se as duas
primeiras colunas para iniciar o tratamento de dados. Como mostra a figura abaixo.
!
Depois de selecionar os dados clica-se no ícone para gerar o gráfico
correspondente.
!
Tempo (s) Volume (ml)
0 0 0 0
5 3 5 4
10 4 5,5 5
15 4,5 6 5
20 4,5 6,5 7
30 6 7,5 7,5
40 8 9 8,5
50 9 10 10
60 10 10,5 11,5
80 12 11,1 14
100 14 13 14
14

15. !
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Para melhor estética do gráfico coloca-se bordas nele. Para isso de duplo clique
na escala lateral do gráfico e de um duplo clique no eixo y, irá abrir uma nova caixa,
selecione, Title & Format e selecione Top, marque a opção "Show Axis & Ticks", em
seguida mude "Major Ticks" e "Minor Ticks" para "None" e aplique as modificações.
Repetir para o Right.
!
15

16. Depois deste procedimento deve-se fazer a regressão linear para obter a
equação da reta e assim obter a constante sugerida pelo experimento.
Primeiramente clica-se em "Analisys", posteriormente em "Fitting" e depois em "Fit
linear" e seleciona a primeira opção conforme a imagem abaixo:
!
!
!
Com isso obtém-se o seguinte gráfico:
!
16

17. A tabela que surgirá dentro do gráfico trás os parâmetros da regressão linear como
coeficiente angular da reta, e o parâmetro de correlação linear que mede a relação
entre as variáveis X,Y. Para copiar o gráfico para o Microsoft office word® clique em
"edit" e posteriormente "Copy Page" como mostra a figura abaixo.
!
!
E depois é apenas colar no word.
!
17

18. 4. Aplicação em físico-química
!
4.1. Isoterma de adsorção
!
Essa prática consiste em realizar o estudo da adsorção do ácido acético por carvão
ativado e determinar a obediência ou não frente a isoterma de Freundlich.
!
• Procedimento
!
Foram preparados 6 erlenmeyeres contendo alíquotas variadas de ácido
acético e água destilada. A seguir foram pesadas cuidadosamente e transferidas
para os erlenmeyers6alíquotas de carvão ativado contendo aproximadamente 2,5 g.
O material foi então agitado por alguns minutos em um agitador orbital e a seguir foi
transferido para tubos falcon para se proceder a centrifugação. Do sobrenadante
foram coletadas duas alíquotas de 10 mL em cada tubo e foram tituladas com as
soluções de hidróxido de sódio.
O mesmo procedimento foi realizado com mais 6 amostras. Porém essa
segunda batelada de amostras, após a agitação, permaneceu em repouso durante
uma semana em abrigo contra luz, para então se proceder a centrifugação e
titulação conforme as 6 primeiras amostras.
!
Com esses procedimentos, foram obtidos os seguintes dados:
Tabela 1 – Valores obtidos experimentalmente
Frasco Ac Acético Água Carvão Titulação NaOH
V (ml) V (ml) m (g) V (ml) V (ml) média
Titulação
imediata
NaOH
0.1 mol/
L
1A 30 0 2,5008 27,4 26,0 26,7
2A 21 9 2,5158 15,8 16,1 15,95
3A 15 15 2,4994 9,9 9,9 9,9
NaOH
0.05
mol/L
4A 9 21 2,5007 8,2 8,4 8,3
5A 6 24 2,5020 4,1 3,9 4
6A 5 25 2,5556 2,8 2,8 2,8
Titulação
NaOH
0.1 mol/
L
1B 30 0 2,5518 25,0 24,8 24,9
2B 21 9 2,5076 14,9 15,3 15,1
3B 15 15 2,5018 9,0 8,6 8,8
18

19. !
!
!
Tabela 2 – Valores obtidos após tratamento matemático
!
Vamos fazer o gráfico de Cequilíbrio versus a razão x/m para a titulação efetuada
de forma imediata, (amostras A). Digite os dados nas colunas correspondentes ao x
e ao y, selecione-as e clique no local indicado pela seta.
Em "UNITS" coloque a unidade desejada, neste caso g/L.
Titulação
após
uma
semana
!!
NaOH
0.05
mol/L
4B 9 21 2,5050 6,9 6,6 6,75
5B 6 24 2,4918 2,6 2,7 2,65
6B 5 25 2,5070 1,7 1,8 1,75
Frasco
Acido Acético (g/L)
X (g) x/m Ln x/m LnC
Cinicial Cequilibrio
1A 24,02 16,03 0,2396 0,0958 -2.3454 2.7747
2A 16,81 9,58 0,2171 0,0863 -2.4501 2.2595
3A 12,01 5,94 0,1820 0,0728 -2.6201 1.7825
4A 7,21 2,49 0,1414 0,0566 -2.8726 0.9131
5A 4,80 1,20 0,1081 0,0432 -3.1419 0.1832
6A 4,00 0,84 0,0949 0,0371 -3.2934 -0.1735
1B 24,02 14,95 0,2720 0,1066 -2.2387 2.7049
!2B
!16,81
!9,07
!0,2324
!0,0927
!-2.3786
!2.2047
!3B
!12,01
!5,28
!0,2018
!0,0806
!-2.5176
!1.6648
!4B
!7,21
!2,03
!0,1554
!0,0620
!-2.7802
!0.7064
!5B
!4,80
!0,80
!0,1203
!0,0483
!-3.0312
!-0.2286
!6B
!4,00
!0,53
!0,1043
!0,0416
!-3.1792
!-0.6435
19

20. !
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Depois, de um duplo clique no eixo y, irá abrir uma nova caixa, selecione, Title
& Format e selecione Top, marque a opção "Show Axis & Ticks", em seguida mude
"Major Ticks" e "Minor Ticks" para "None" e aplique as modificações. Repetir para o
Right.
!
!
Para fazer a regressão desse gráfico, deve-se clicar em "Analisys",
posteriormente em "Fitting" e depois em "Fit Polynomial" conforme a imagem abaixo:
20

21. !
!
Ao abrir uma nova caixa clique em "OK"
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
21

22. !
O resultado obtido está demonstrado na figura abaixo:
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Para copiar para o word é só clicar em "edit" e depois em "copy page",
conforme a imagem a seguir.
!
!
22

23. !
Depois disso ao colar no word ficará dessa forma:
!
!
Figura 2:Gráfico.Cequilíbriovs x/m
!
Copiando
dessa
forma,
ao
dar
um
duplo
clique
na
imagem
que
está
no
word,
ela
é
aberta
no
origin
podendo
ser
modificada.
!
Como se pode observar, a relação entre os fatores analisados teve
comportamento exponencial, revelando que a adsorção é mais eficiente para
concentrações menores do adsorbato, desde que a massa do adsorvente seja
mantida constante e que o adsorvente tende a um efeito de saturação dos seus
sítios ativos. Essa saturação evidencia que a partir de certa concentração a massa
de adsorvente devera ser aumentada ou não se retirará a espécie do meio.
Agora, vamos fazer o gráfico de Ln de Cequilíbrio versus o Ln da razão x/m para a
titulação efetuada de forma imediata, (amostras A).
Conforme mostrado anteriormente, selecione os dados indicados acima, cada
um no seu respectivo lugar (eixo x ou eixo y) e clique no botão .
!
Dê duplo clique no eixo y, note que a janela já se abre no local que deve ser
alterado, observe que a escala esta em "decimal: 1000".
!
!
0 4 8 12 16
0,04
0,06
0,08
0,10
x/m
[equilibrio] (g/L)
23

24. !
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Para isso, troque em "DISPLAY" de decimal para "Scientific: 1E3"
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Posteriormente a modificação basta clicar em "aplicar". Continuando as
alterações complete as linhas do gráfico modificando em Top e em Right como
ensinado anteriormente. Neste caso, ocorre uma pequena modificação para realizar
a regressão. Por se tratar de uma reta deve-se clicar em "Analisys" depois em
"Fitting" e finalmente em "Fit Linear", conforme a figura abaixo.
!
24

25. !
!
!
O resultado está demonstrado na figura abaixo:
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
25

26. O processo para colar no word ocorre da mesma forma que o anterior.
!
!
!
!
Esse gráfico mostra que a relação entre a massa adsorvida, massa do
adsorvente e a concentração do adsorbato em solução no equilíbrio.Quanto mais
positiva é a relação x/m (massa adsorvida/massa do adsorvente) maior será a
concentração do equilíbrio indicando que o processo de saturação dos sítios de
adsorção esta chegando ao limite.
!
Exercício: Repita os procedimentos para as amostra B visando encontrar os
gráficos correspondentes.
!
0,00 0,75 1,50 2,25 3,00-3,4
-3,2
-3,0
-2,8
-2,6
-2,4
-2,2
lnx/m
ln [eq]
26

27. 5. Aplicação em Bioquímica
5.1. Titulação de Aminoácidos
Nesta titulação adicionaremos lentamente uma base ou um ácido a soluções de
Aminoácidos permitindo a obtenção dos respectivos pKas. A curva de titulação mostra como
varia o pH em função de equivalentes do titulante (ácido ou base forte) adicionados. Para
um aminoácido, deve-se observar no mínimo dois patamares nessa curva correspondendo à
titulação dos grupos carboxilato e a-amino, respectivamente. No meio de cada um desses
patamares hã um ponto de inflexão, cujo valor de pH é numericamente igual ao pKa do
grupo correspondente. Essa relação numérica entre pH e pKa é facilmente compreensível
da análise da equação de Henderson-Hasselbalch.
Objetivo
• Identificação de um aminoácido através de seu pkas
Material e Reagente
• Bureta de 50 ml
• Béquer de 1L
• pHmetro
• Tampão pH 7,0
• Tampão pH 4,0
• Solução de KOH 0,5 M
• Solução de Tirosina 0,1M pH 1
• Solução de Histidina 0,1M pH 1
• Solução de Arginina 0,1 M pH 1
Procedimentos
1. Colocar 50ml do aminoácido em um béquer e titular com solução de KOH
medindo o pH após a adição de 1ml da amostra atá atingir o pH 12.
2. Determinar os pkas dos aminoácidos desconhecidos e comparar com os
dados fornecidos pela tabela, para sua identificação.
!
27

28. Tabela 1: Valores de pk obtidos na literatura para diferentes aminoácidos
(NELSON e COX, 2011)
Resultados de Discussão
Fazer uma curva de titulação dos aminoácidos. Para isso construir um gráfico de pH
(ordenada) x Volume de KOH (abscissa). Identificar o aminoácido através dos valores
obtidos de pI ( ponto de inflexão) e pkas, comparando com a literatura.
!
PASSO A PASSO ORIGIN
1. Escreva os dados a serem tabelados nas colunas A(X) e B(Y)
!
!
!
!
!
!
!
!
Aminoácido
pK pK pK pI
Alanina
2,34 9,69 - 6,01
Asparagina
2,02 8,80 - 5,41
Arginina
2,17 9,04 12,48 10,76
Aspartato
1,88 9,60 3,65 2,77
28

29. 2. Selecione todos os dados e clique com o botão direito e seleciona a opção SET AS
(XY XY)
!
!
!
!
!
!
!
!
3. Feito isso, clique no botão no canto inferior esquerdo para plotar o gráfico.
!
!
!
!
4. De um duplo clique no eixo y, irá abrir uma nova caixa, selecione, Title &
Format e selecione Top, marque a opção "Show Axis & Ticks", em seguida
mude "Major Ticks" e "Minor Ticks" para "None" e aplique as modificações.
Repetir para o Right.
29

30. !
5. De um clique na letra B (eixo das ordenadas) e digite a representação do eixo, faça o
mesmo na letra A (eixo das abscissas).
!
!
!
!
!
!
!
!
6. Resultado demonstrado na figura abaixo.
!
30