Concetúdos de química analítica para aulas de controle de qualidade em farmácia com ênfase em processos de ácido e base.

1. Química
Analítica

2. • Análise química
Introdução
Aplicação de processos para identificar e/ou
quantificar uma substância, ou os componentes de
uma mistura ou, ainda, para determinar a estrutura
de compostos.
Introdução
Análise sensorial
Qualitativa Quantitativa

3. Introdução
Análise química
Qualitativa Quantitativa
Revela a identidade
dos elementos e
compostos de uma
amostra
Indica a quantidade de
cada substância
presente em uma
amostra
Introdução
Marcha Analítica de
cátions e ânions
Gravimetria
Volumetria
Cromatografia
Análise Instrumental
Técnicas instrumentais usadas em Quali e Quanti

4. Introdução
1º Teste Analítico
O objetivo do teste era detectar
sulfato de ferro(II) em acetato de
cobre(II) e consistia em tratar uma tira de
papiro embebida em extrato de noz de
galha com a solução sob exame.
Se a tira adquirisse a cor preta,
indicava presença de ferro. A substância
ativa é o tanino que consiste numa mistura
de poliésteres do ácido gálico com
açúcares (glicosídeos).
Histórico
• Plínio Secundus (70 d.C.)
Fe2+
Cu2+

5. Introdução
Os testes desenvolvidos até o começo do
século XX constituíram o que se conhece como
macroanálise.
Envolviam procedimentos demorados,
trabalhosos e deixavam muito a desejar quanto à
sensibilidade dos testes utilizados.
Histórico

6. Introdução
A teoria da análise qualitativa representa um
estudo do comportamento de íons em solução
aquosa, ou seja, leis e teorias que se referem à
várias formas de equilíbrio que podem existir em
solução aquosa.
Química Analítica Qualitativa
A Identificação dos íons
Reações químicas
Precipitados
Reações coloridas
(formação de complexos)
Liberação de gás

7. Introdução
Ao realizar-se qualquer reação analítica, é necessário
criar-se determinadas condições para seu desenvolvimento,
caso contrário o resultado não será satisfatório.
• Conceitos importantes
Química Analítica Qualitativa
Condicionamento do meio
Visa melhorar a sensibilidade dos métodos
para a identificação de íons em amostras
Ajuste de pH
Uso de solução tampão
Adição de solvente
orgânico
Adição de ligante
(complexante)
Aquecimento
Variação na concentração
dos reagentes

8. Classificação dos Métodos
Analíticos Qualitativos
Podem ser Classificados quanto à:
Quantidade de substância
Macroanálise: 250 mL, tubo de ensaio grande, precipitação em
grande quantidade
Microanálise: 100 vezes menor que a quantidade usada em
Macroanálise
Semimicroanálise: 10-20 vezes menor que a quantidade usada
em Macroanálise
Estado Físico da amostra
Via seca: amostra no estado sólido
Via úmida: amostra em solução aquosa

9. Introdução
Classificação dos Métodos
Analíticos Qualitativos
Semimicroanálise: 10-20 vezes menor que
a quantidade usada em Macroanálise
Via seca: amostra no
estado sólido
Via úmida: amostra em
solução aquosa
Testes de Chama Marcha Analítica

10. Introdução
Marcha Analítica
As marchas analíticas são esquemas de
procedimentos usados para separação e a identificação
dos cátions que são separados em grupos analíticos.
Os cátions são divididos em 5 grupos, cada uma
dos quais tem um reagente precipitante que forma
compostos insolúveis com todos os cátions desse
grupo em particular.

11. Química Analítica Quantitativa

12. Introdução
• Gravimetria
Tem execução laboriosa e lenta, porém de elevada exatidão (erro +/- 0,1 %)
Constituinte
precipitação
Precipitado
Reagente
Filtração
Lavagem do ppt
Incineração
Calcinação Quantificação
Pesagem
Abertura da
amostra
Introdução

13. Introdução
Métodos Analíticos
• Análise gravimétrica
A massa de um determinado produto é usada
para calcular a quantidade do analito presente na
amostra.
Precipitação
Seletiva
Dependência
Kps

14. Introdução
• Análise Titrimétrica (Volumétrica)
Trata-se a substância a ser determinada
com um reagente adequado, adicionado na
forma de uma solução padronizada, e
determina-se o volume de solução
necessária para completar a reação.
-Titulação ácido-base
- Titulação por precipitação
- Titulação Redox
- Titulação por complexação
Métodos Analíticos

15. Introdução
• Titulação ácido-base
-Titulação Ácido forte/Base forte
- Titulação Ácido fraco/Base forte
- Titulação Base fraca/Ácido forte
- Titulação Base fraca/Ácido fraco
Faz-se reagir um ácido com uma
base para que se atinja o ponto de
equivalência.
À medida que é adicionado o
titulante ao titulado, o pH da solução vai
variar, sendo possível construir um
gráfico desta variação, ao qual se dá o
nome de curva de titulação.
Métodos Analíticos

16. • Indicadores ácido-base
HIn H+ + In-
Substâncias que mudam de cor em função do pH da
solução.
De acordo com a teoria de Bronsted-Lowry podem ser
considerados como um par conjugado ácido-base.
Forma ácida
(cor específica)
Forma básica
(cor específica)
Ponto de Viragem: [In-] = [HIn]
Faixa de Viragem: pH = pKIn +/- 1

17. • Indicadores ácido-base

18.  Observe:
18
Fatos Experimentais

19.  Observe:
19
A maioria dos indicadores usados em laboratório
são artificiais; porém, alguns são encontrados na
natureza, como o tornassol, que é extraído de
certos liquens. No nosso dia-a-dia, encontramos
esses indicadores presentes em várias espécies:
no repolho roxo, na beterraba, nas pétalas de
rosas vermelhas, no chá-mate, nas amoras etc.,
sendo sua extração bastante fácil.
Indicadores são substâncias que revelam a presença de íons H +
e de íons OH - numa solução, porque mudam de cor na
presença de H + e de OH - . Dá para saber se existem íons H +
ou íons OH - pela cor do indicador.
Indicadores Ácido-Base

20.  Indicadores de Laboratório:
20
O tornossol é extraído de certos liquens. Liquens são formas
de vida formadas pela associação entre algas e fungos.
Indicadores Ácido-Base

21. 21
Ácidos Bases
Sabor
azedo
Sabor
adstringente
Torna rósea
Tornassol
Torna azul
Tornassol
Reage com
metais
liberando H2
Reage com ácido
formando sal e
água
Conceitução de ácidos e bases
Definição operacional ácidos e bases

22. HCl
gás
22
Conceitução de ácidos e bases
Ácidos, bases e a condutividade elétrica
Já que as soluções de
NaOH e HCl conduzem
corrente elétrica,
concluímos que nelas
devem existir cargas
elétricas livres para se
movimentar . Que cargas
são essas?
NaOH é um
composto
iônico
HCl é um
composto
molecular
No NaOH sólido
há íons, mas não
estão livres para
se movimentar
No HCl gasoso não
há cargas livres para
conduzir a corrente
elétrica
NaOH

23. Conceitução de ácidos e bases
Bases sofrem dissociação iônica
23

24. Conceitução de ácidos e bases
Ácidos sofrem ionização
24

25. 25
Experiência
Considere a figura ao lado:
Determine a cor que a solução
de repolho roxo apresentará na
presença de:
a) suco de laranja;
b) soda cáustica;
c) soda limonada;
d) leite de magnésia;
e) vinagre;
f) Ajax.
RESPOSTA
V
VA
V
VA
V
VA

26. 26
Segundo Arrhenius...
HCl(g) H+(aq) + Cl -(aq)
H2SO4(l) 2 H+(aq) + SO4
-2(aq)
H3PO4(l) 3 H+(aq) + PO4
-3(aq)
Observe:
... ácido é todo composto que, dissolvido em
água, origina H+ (H3O+) como único cátion (o
ânion varia de ácido p/ ácido).
Moléculas de cloreto de hidrogênio gasoso, ao
se dissolverem em água, originam íons H+ e Cl-
em solução aquosa
H2O
H2O
H2O
Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius

27. 27
Atualmente, sabemos que o íon H+ não é estável. Ele se une a uma
molécula de água, originando o H3O+ (hidroxônio ou hidrônio).
H
átomo de hidrogênio
(1 próton; 1 elétron)
perde o elétron...
H+
cátion hidrogênio
(1 próton)
une-se à água...
H3O+
cátion hidroxônio,
ou hidrônio.
O
H
H
H+
H
+
O
H
H
Nenhum elétron
Conceitução de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius

28. 2. (UFCE) O esquema a seguir mostra a aparelhagem que pode
ser utilizada para testar a força dos ácidos:
Em qual das soluções, todas com mesma concentração e
temperatura, a lâmpada apresenta maior brilho?
RESPOSTA
28
Vamos Praticar
a) HF
b) H2S
c) H3PO4
d) H4SiO4
e) HNO3

29. 3. (Cesgranrio-RJ — mod.) Com base na tabela de graus de
ionização apresentada a seguir, indique a ordem crescente da força
dos ácidos.
RESPOSTA 29
Vamos Praticar
HCN < HF < H3PO4 < H2SO4 < HCl

30. 30
Segundo Arrhenius...
... Base é todo composto que, dissolvido em
água, origina OH- como único ânion (o cátion
varia de base para base).
Observe:
NaOH(s) Na+(aq) + OH -(aq)
Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-(aq)
Hidróxido de sódio sólido se dissolve em água
produzindo íons Na+ e OH- em solução aquosa
H2O
H2O
H2O
Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius

31. 31
Bases
Saiba mais
ÁLCALI = BASE (substantivo, origem árabe al-qali
= “a cinza”)
ALCALINO = BÁSICO (adjetivo, origem árabe)
As cinzas, em contato com a água, produzem KOH. Na
foto, vemos cinza jogada em água contendo
fenolftaleína. O indicador adquire cor rósea,
evidenciando que o meio fica básico.
ATENÇÃO
• Não manipule cinzas
com as mãos
desprotegidas nem leve
à boca ou aos olhos.
• Elas têm caráter alcalino
e efeito corrosivo sobre
a pele, mucosa e olhos

32. 32
Bases
Amônia (NH3): uma base diferente
Hidroxila –
íon
característico
das bases
Não confunda amônia
com amônio!
Amônia (molécula) Amônio (íon positivo)
Ao contrário das demais bases, que sofrem dissociação iônica,
ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2; a amônia (composto molecular)
sofre ionização quando é dissolvida em água.
Nas condições
ambientes é um
gás de cheiro
forte e irritante

33. 33
Constante de Ionização:
Ka e Kb
Como vimos anteriormente, a água sofre um processo de auto-ionização,
produzindo íons hidrônios e hidróxidos. Quantitativamente, podemos
descrever o processo como:
H2O + H2O H3O+ + HO- Kw=
Kw = constante de ionização da água = [H3O+].[OH-]
a 25oC, Kw = 1,008 x 10-14 M
Para:
ácidos Ka: Constante de ionização do ácido
bases Kb: constante de ionização da base
   
 2
2
3
O
H
OH
O
H 


   
 2
2
3
O
H
OH
O
H 



34. 34
Escala de pH
A escala de “pH”, em que “p” significa potencial e “H” hidrogênio,
consiste numa escala logarítmica para exprimir a acidez ou
alcalinidade de uma solução.
Quanto maior for o caráter ácido da solução, menor será o valor do pH.
Solução ácida:
pH < 7
[H3O+] e > 10-7 mol/L
[OH-] e < 10-7 mol/L
Solução básica:
pH > 7
[H3O+] e < 10-7 mol/L
[OH-] e > 10-7 mol/L

35. 35
Calculando pH e pOH
Os químicos encontraram uma forma de expressar tanto a [OH-] como a [H+] em números decimais
positivos, que variam de 0 a 14. Estes números são chamados de pOH e pH da solução, e são
definidos como o negativo do logarítimo de base 10 da concentração do íon na solução.
pH = -log[H+]
pOH = -log[OH-]
Como, em água pura, a [OH-]=[H3O+]=1x10-7, tanto o pH como o pOH tem o valor de 7
para a água pura a 25oC.
Em geral, pX = -logX
Desta forma, temos que X = 10-pX.
Esta informação é muito útil... usaremos a seguir! A expressão do Kw pode ser reescrita
em termos de pH e pOH; basta aplicar -log dos dois lados da equação, e teremos:
pH + pOH = pKw
pH + pOH = 14
Devemos lembrar desta relação, pois ela é extremamente útil nos cálculos de pH ou pOH
de soluções.

36. (FMU/Fiam-SP) Para combater a acidez estomacal causada pelo
excesso de ácido clorídrico, costuma-se ingerir um antiácido. Das
substâncias abaixo, encontradas no cotidiano das pessoas, a mais
indicada para combater a acidez é:
RESPOSTA 36
Vamos Praticar
a) refrigerante
b) suco de laranja
c) água com limão
d) vinagre
e) leite de magnésia

37. (FUA-AM) Analise a alternativa correta que indica uma das substâncias
ativas contidas no medicamento “aziran”, usado para neutralizar a
hiperacidez estomacal:
RESPOSTA
37
Vamos Praticar
a) Hidróxido de sódio
b) Ácido clorídrico
c) Ácido sulfúrico
d) Hidróxido de alumínio
e) Ácido cítrico

38. Qual o valor do pH de uma solução aquosa de ácido bromídrico (HBr) a
0,001 mol/L a 25ºC?
RESPOSTA
38
Vamos Praticar
a) 1
b) 0,001
c) 10-3
d) 3
e) 11

39. Complete o quadro a seguir:
39
Vamos Praticar
Solução a
25ºC
[H+] [OH-] pH pOH
Ácida ou
básica?
HI a 0,01
mol/L
Ácido
sulfúrico
10-1
Suco de
uva
4
KOH 10-3
NH4OH 5

40. Química Analítica Clássica
Titulometria
A titulometria inclui um grupo de métodos
analíticos clássicos baseados na medição de uma
quantidade de um reagente de concentração
exatamente conhecida que é necessária para reagir
completamente com o analito.

41. Química Analítica Clássica
Titulometria volumetria ou Volumetria
A titulometria volumétrica ou volumetria corresponde a
um tipo de titulometria na qual o volume de uma solução de
concentração exatamente conhecida, que é necessária para
reagir completamente com o analito, é medido.
Envolve a medida do volume de uma solução padrão
necessário para reagir essencial e completamente com o
analito.

42. Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
 Solução padrão de NaOH
(concentração exatamente
conhecida) ou titulante.
 O volume gasto será medido
na bureta.
Exemplo: titulação de H2SO4 com NaOH
 Solução de H2SO4 (concentração
desconhecida do analito).
 O volume conhecido (medido
com pipeta volumétrica).
T
I
T
U
L
A
Ç
Ã
O

43. Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Quais características principais são importantes para
que uma reação seja utilizada em titulometria?
1. Deve ser uma reação simples que possa ser expressa
por meio de uma equação química, ou seja, o analito
deve reagir completamente com a solução titulante, em
proporções estequiométricas ou equivalentes.

44. Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Quais características principais são importantes para
que uma reação seja utilizada em titulometria?
2. A reação de ser rápida em termos de cinética química,
característica que as soluções de ácidos e bases fortes
possuem.

45. Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Quais características principais são importantes para
que uma reação seja utilizada em titulometria?
3. No ponto de equivalência deve haver alguma
alteração física ou química que possa ser facilmente
identificada. O uso de indicadores é bastante comum
para facilitar a identificação do ponto de equivalência ou
final.

46. Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Classificação das reações químicas em titulometria
volumétrica
1. Reações de neutralização: entre ácidos e bases
Ex: NaOH e HCl
2. Reações de precipitação: entre íons que formam
precipitados.
Ex: íon prata e íon cloreto formando AgCl(s)
3. Reações de oxirredução
Ex: determinação de hipoclorito com tiosulfato de
sódio
4. Reações de formação de complexos
Ex: determinação de cálcio com EDTA

47. Química Analítica Clássica
O que é titulação?
A titulação é um processo no qual a solução padrão é
adicionada lenta e cuidadosamente à solução contendo o analito
até que a reação química esteja completa, ou seja, momento em
que o analito foi completamente consumido, reagiu
completamente.
Titulometria volumétrica ou Volumetria

48. Química Analítica Clássica
Como sabemos em que momento a reação entre a
solução padrão e a solução contendo o analito
ocorreu de forma completa?
Quando o ponto de equivalência é atingido.
O ponto de equivalência é o momento em que a titulação
está concluída. É o ponto final teórico ou estequimétrico da
titulação.
OBS: não conseguimos determinar o ponto de equivalência
de uma titulação, mas podemos estimar sua posição no tempo de
reação pela observações de algumas alterações na solução que
contém o analito.

49. Química Analítica Clássica
Como sabemos que uma determinada reação
atingiu o ponto final?
O ponto final é definido no momento em que ocorrem
alterações perceptíveis na solução que contém o analito, ou
seja, na solução que está sendo titulada, mudanças que estão
associadas à condição de equivalência química. São exemplos:
 Alteração de coloração
 Turvação
 Formação de precipitados

50. Química Analítica Clássica
Identificação do ponto final
É usual a adição de reagentes auxiliares que
facilitam a percepção do ponto final. Tais reagentes em
titulometria volumétrica são chamados de indicadores.
Em geral, os indicadores evidenciam alterações de
cor quando atingido o ponto final.
FeCl3 + SCN-  FeSCN2-
incolor vermelho
Indicador

51. Química Analítica Clássica
Identificação do ponto final
Outros recursos podem ser utilizados para identificar o
ponto de equivalência em titulometria, quando não se dispõe
de um indicador apropriado, medindo alterações de:
1. Diferença de potencial elétrico titulação potenciométrica;
2. Condutividade elétrica titulação condutimétrica;
3. Corrente elétrica titulação amperométrica;
4. Absorbância de um composto titulação espectrofotométrica.

52. Química Analítica Clássica

53. Química Analítica Clássica
Cálculos volumétricos
Equações importantes
1) nA = mA / MMA
onde: nA = número de mols
mA = massa da substância química
MMA = massa molar da substância química
2) M1V1 = M2V2
onde: M = molaridade das soluções
V = volumes de cada solução, respectivamente.

54. Química Analítica Clássica
Cálculos volumétricos
Equações importantes
3) nA = CA x VA
onde: nA = número de mols
CA = concentração da solução
VA = volume da solução
4) Fator estequiométrico - exemplo
Na2 CO3 ↔ 2Na+ + CO3
2-
(um mol de carbonato de sódio para dois
mols de íon sódio).

55. Química Analítica Clássica
Cálculos volumétricos
Exercícios
A) Descrever a preparação de 2,0 L de AgNO3 0,05 mol L-1 a partir do
reagente sólido de grau padrão primário. MMAgNO3 = 169,87 g mol -1 .
B) Uma solução 0,01 mol L-1 é necessária para calibrar um fotômetro de
chama. Descrever como 500 mL dessa solução devem ser preparados a partir de
carbonato de sódio (Na2CO3). MM = 105,99 g mol-1.
C) A partir da solução obtida no item B), como você deve preparar uma
solução padrão que seja 0,005 mol L-1, 0,002 mol L-1 e 0,001 mol L-1 em Na+?