Amostragem e Métodos Analíticos

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Amostragem e Mtodos Analticos. Qumica Ambiental Engenharia Ambiental Prof. Alonso Goes Guimares. Anlise Qumica. Promovem relevantes informaes a estudos ambientais; Monitoramento de espcies qumicas em um determinado meio; - PowerPoint PPT Presentation

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<p>Amostragem e Mtodos Analticos</p> <p>Amostragem e Mtodos AnalticosQumica AmbientalEngenharia AmbientalProf. Alonso Goes Guimares</p> <p>Anlise QumicaPromovem relevantes informaes a estudos ambientais;Monitoramento de espcies qumicas em um determinado meio;Estudo e/ou pesquisa com propsito ambiental para obter resposta;</p> <p>Anlise QumicaEstudo ambiental Quais os diferentes compostos de mercrio existentes em uma lagoa contaminada?Quais os metais e suas respectivas concentraes no corpo hdrico?</p> <p>Anlise QumicaMonitoramento ambientalObter dados analticos que devem ser comparados com valores previamente estabelecidos;Diagnosticar se critrios e/ou padres de qualidade esto sendo obedecidos pelo objeto em estudo;O efluente lanado pela indstria est dentro dos parmetros permitidos pela legislao? Qumica Analtica o ramo da qumica que se debrua na identificao ou quantificao de espcies ou elementos qumicos;Na sua qualidade de cincia metrolgica, passa a ser cada vez mais importante em transaes econmicas do tipo comercial.Importncia na Qualidade de VidaMaior interesse em temas como sade, segurana e o meio ambiente;Informes e discusses/decises em temas como qualidade das guas, dos sedimentos, dos solos, do ar, de resduos;evidncias em casos de envenenamento ou ingesto de drogas envolvendo investigaes policiais (medicina forense); A Qumica Analtica e outras cinciasQumica AnalticaEngenhariasMedicinaNutrioFarmciaGeologiaOceanografiaDireitoCincias ambientais</p> <p>Segurana da qualidade na determinao dos resultados analticosNormatizao estabelecida internacionalmente.O custo de uma anlise qumica equivocada:em anlises forenses: uma convico injusta ou culpados impunes; na indstria e comrcio pode levar a distribuio de mercadorias inferiores;no fornecimento de gua para beber, contaminantes perigosos podem no ser detectados, ou aparecerem com nveis maiores do que o valor real; Segurana da qualidade na determinao dos resultados analticosEm monitoramento ambiental, erros podem levar a no deteco de riscos ou a identificao de riscos irreais; Os custos podem ser financeiros e/ou podem levar a perdas do valor intrnseco dos recursos naturais; Qumica AnalticaO que X na amostra Y?Qual o teor do constituinte X na amostra Y ?Qual a forma qumica e o teor que o constituinte X se apresenta na amostra Y?Como o constituinte X esta distribudo na amostra Y?Como o constituinte X esta estruturado na amostra Y?Principais desafios da Qumica AnalticaDeterminao de constituintes com teores cada vez menores;Ganho em velocidade analtica;Determinao com especiao;Anlise qumica em amostras slidas e gasosas;Anlise IdealMtodos para determinao qumica diretamente no ambiente (in situ) e em tempo real;Poucas so as medidas que podem ser feitas desta forma;Normalmente, a espcie qumica deve sofrer transformaes e purificao;Alguns termos usados em Qumica AnalticaAnalisar e determinar Anlise de traos Exatido e precisoSeletividadeSensibilidade Pr-concentrao Efeito de matrizExatido e PrecisoExatido: Est relacionada com o erro absoluto da medida;Proximidade do valor medido em relao ao valor verdadeiro da grandeza;Preciso: Est relacionada com a concordncia das medidas entre si;Quanto maior a disperso dos valores, menor a preciso.Exatido e PrecisoExatido:Veracidade das medidas;Preciso: pode ser expressa quanto a grandeza dos desviosReprodutibilidade das medidas;PRECISO NO IMPLICA OBRIGATORIAMENTE EXATIDO!!!!!</p> <p>Mtodos Analticos -Introduo Todo mtodo analtico baseado na medida de uma propriedade fsica;Os mtodos analticos so classificados de acordo com a propriedade fsica que o mesmo se baseia.Principais Mtodos de Anlise</p> <p>Alguns exemplos de Componentes InstrumentaisMtodos AnalticosCritrios de Seleo1- Objetivo da anlise2- Exatido requerida3- Teor do componente presente na amostraComponente maior conc. &gt; 1%componente menor conc. 0,1 a 1 %Micro ou traos conc. &lt; 0,1%Ultratraos conc. g L-1Mtodos AnalticosCritrios de Seleo4- Recursos disponveis5- Nmero de amostras a analisar 6- Composio qumica da amostra7- Tamanho da amostraTipos de AnliseQualitativaQuando se pretende determinar ou identificar as espcies ou elementos qumicos presentes numa amostra.QuantitativaPara se determinar a quantidade de uma espcie ou elemento qumico numa amostra. Amostragem o processo de coleta de uma amostra representativa de um lote heterogneo, ou seja, que represente a totalidade do material de interesse para que seja realizada a anlise.Mesmo para a melhor amostra representativa, haver sempre a necessidade de algum grau de PREPARAO DA AMOSTRA, quer para retirar interferentes, quer para dar forma disponvel para a anlise.</p> <p>AmostragemPara Monitoramento ambiental:Protocolos especficos de amostragens;Normatizado por agncias (ABNT);Devem ser seguidos com rigor;Para Estudo Ambiental:No acontece o mesmo;Busca-se o desconhecido;Bom senso;Histrico do problema;Experincia do analista pode ser melhor soluo para elaborao do protocolo de amostragemAmostragem de LquidosGarrafas de vidro, plstico e metal (depende da anlise e do analito);No existem grandes dificuldades;No perturbar a gua de forma significativa;s vezes coletar em diferentes profundidades;Luz, calor, solubilidade de gases e contato com o leito influem nas concentraes dos compostos;Frasco amostrador em profundidades.Garrafas de amostragem</p> <p>Garrafa de Van DornAmostragem de SlidosTratamento especial;Material pouco homogneo;Pode ser necessrio coletar em vrios pontos. Todo material misturado e homogeneizado;A profundidade pode ser relevante;Dependendo do problema usar brocas, trados, tubos ou equipamentos para cortar o solo;Cavar e recolher diretamente a amostra.</p> <p>Amostragem de SlidosAmostragem de GasesFrequentemente a matriz a atmosfera;Propriedade de dispersar e homogeneizar a mistura;Amostra homognea e muito diluda;Amostragem de GasesFatores que influem nas propriedades e composio:Presso atmosfrica;Temperatura;Vento;Chuva;Conhecer as condies ambientais pode ser necessrio;Amostragem de GasesPara ambientes fechados e concentrao alta:Pequenos tubos contendo reagente (mudam de cor na presena do poluente);Para ar atmosfrico:Baixas concentraes;No existem tcnicas analticas para determinao direta;Pr-concentrao:Coletores capturam grande volume de ar por um meio sl. ou lq. e retem as espcies.Amostragem de GasesExistem bombas aspiradoras disponveis no mercado para uso especfico; possvel adaptar:Aspirador de p;Compressores de aqurios;Compressores para inalao.Volumetria de neutralizaoMtodo de anlise baseado na reao entre ons H3O+ e OH-H3O+ + OH- 2H2ODeteco do ponto final com uso de indicadores;</p> <p>Anlise GravimtricaMtodo analtico quantitativo cujo processo envolve a separao e pesagem de um elemento ou um composto do elemento na forma mais pura possvel.Titulaes que resultam na formao de compostos pouco solveis;Usadas principalmente para determinao de haletos e de alguns ons metlicos;</p> <p>Anlise GravimtricaDeve ser processada em tempo curto;Composto suficientemente insolvel;Uso do indicador adequado;Construo da curva de titulao;</p> <p>Caractersticas de um bom precipitadoTer baixa solubilidadeSer fcil de recuperar por filtraoNo ser reativo com o ar, a gua;</p> <p>Alguns exemplos de elementos determinados</p> <p>Exemplos de AnliseDeterminao de ferro em solo0,485g de uma amostra de solo contendo ferro (II) e (III), foi oxidada e o ferro (III) precipitado como xido de ferro hidratado (Fe2O3. XH2O). O precipitado depois de filtrado, lavado e calcinado pesou 0,248g, com o ferro na forma de xido (Fe2O3).</p> <p>Exemplos de AnliseDeterminao de clcio em guas naturaisO on clcio precipitado na forma do sal orgnico oxalato de clcio (pouco solvel) com cido oxlico H2C2O4. O precipitado CaC2O4 coletado em papel de filtro (este ser convertido em CO2(gs) e H2O(vapor) pela ao oxidante do O2 atmosfrico, sendo estes ento eliminados), seco e aquecido at o rubro (calcinao). </p> <p>Exemplos de AnliseO processo converte o precipitado quantitativamente para xido de clcio (cal). O precipitado depois de calcinado resfriado em dessecador e pesado. Usa-se um cadinho previamente aquecido, resfriado e pesado para a ignio do precipitado. O clcio em 200mL de amostra de gua natural foi determinado pela precipitao do ction como CaC2O4. O precipitado foi filtrado, lavado e calcinado em cadinho com massa de 26,600g. A massa do cadinho, mais o precipitado calcinado (CaO PM=56,08g/mol) foi de 26,713g.</p> <p>PotenciometriaA potenciometria direta determina a concentrao do on ativo simplesmente medindo a f.e.m. da clula em condies que permitam conhecer o seu valor exato. Dessa exatido depender a preciso dos resultados analticos;PotenciometriaO potencial do eletrodo indicador (comparado com um eletrodo de referncia) medido inicialmente em solues padro da espcie qumica a ser determinada; Comparando-se a medio do potencial em amostras com os dados das solues padres, possvel avaliar-se a concentrao da amostra. pHmetros</p> <p>Sensor de OD</p> <p>Aparelhos Portteis Multiparmetros</p> <p>Analisador de Metais Pesados em Solos e Rocha - Fluorescncia de Raio-X Anlise qualitativa e quantitativa de mais de 20 metais pesados presentes no solo, em rocha e minrio. Elementos Standard: Ba, Sb, Sn, Cd, Ag, Mo, Zr, Sr, U, Rb, Th, Pb, Se, As, Tl, Hg, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Ca, K, Cl, S, P.</p> <p>Analisador de Metais Pesados em Solos e Rocha - Fluorescncia de Raio-X EspectrofotometriaDos mtodos colorimtricos, o mtodo mais exato para a determinao da concentrao de substncias em soluo;Um espectrofotmetro pode ser considerado como um fotmetro fotoeltrico de filtro refinado que permite o uso de faixas de luz aproximadamente monocromticas continuamente;EspectrofotmetroAs partes essenciais de um espectrofotmetro so uma fonte de energia radiante, um monocromador, um dispositivo para o isolamento de luz monocromtica, mais exatamente, faixas estreitas de energia radiante da fonte de luz, clulas de vidro ou de slica e feixes de energia radiante que passam atravs do solvente ou soluo.Espectrofotmetro</p> <p>Faixas de AbsoroExemplos</p> <p>Espectro Visvel</p> <p>CromatografiaMichael Tsewtt - botnico russo 1906Separar subst. que do cor a uma folha;Origem grega: escrever com cor (chromatus quer dizer cor e graphein, escrever)</p> <p>Cromatografia um processo fsico de separao;Os componentes a serem separados se distribuem em duas fases:Fase estacionria: Slido ou lquido sobre um suporte slido com grande rea superficial;Fases mvel: Gasosa, lquida ou fluido supercrtico. Passa pela estacionria arrastando os componentes da mistura.CromatografiaTipos principais:Cromatografia planar: CP: em papelCCD: em camada delgadaCromatografia em coluna CG: gasosaCL: lquidaCromatografia em papelCompostos hidrossolveis, cidos orgnicos e ons metlicos</p> <p>Princpio: partio (solubilidade)Quantidade de amostra necessria: 10-3 a 10-6 gTipos: ascendente, descendente, bidimensional, circularF.M. - Sistema de solventesF.E. - gua retida na celulose (papel Whatman)Mtodos de deteco: fsico-qumicos</p> <p>Anlise qualitativa: Rf (fator de reteno)Anlise quantitativa: densitmetro, extrao dos solutos</p> <p>Cromatografia em Camada DelgadaMtodo rpido (20-40 min.)Uso de diversos agentes cromognicosMaior sensibilidade que C.P. (10-9 g)Grande gama de compostos pode ser analisadaMtodo simples e baratoF.M. - sistema de solventesF.E - Adsorventes (slica, alumina, celite, amido)Mtodos de deteco: fsico-qumicosPrincpio: Adsoro (polaridade)</p> <p>Cromatografia GasosaTcnica com alto poder de resoluo;Vrias substncias numa mesma amostra;Pode chegar a 10-12g/mL de soluo.</p> <p>Cromatografia GasosaRapidez;Alto poder de separao;Separao de vrias classes de compostos em uma anlise;Sensibilidade (ppm - ppb);Facilidade de registrar dados;Variedade de detetor (especificidade);Amostras volteis;Compostos termicamente estveis;Tcnicas auxiliares p/ identificao.Cromatografia Gasosa: AplicaesAnlise de cidos graxos e triglicerdeos;Anlise de compostos volteis responsveis pelo aroma caracterstico de alimentos;Anlise de acares;Anlise de aminocidos;Anlise de pesticidas;Anlise de frmacos.</p> <p>EsquemaGs de arraste (FM)H2, N2, He, ArFuno: transporte da amostra;Propriedades: inerte, compatvel com o detetor, puro.Cromatografia gasosa: Colunas - tiposParmetro Coluna empacotada Coluna capilarDiam. Int. (mm) 1 - 4 0,15 - 0,75Comp. (m) 1 - 3 10 -100Pratos tericos 2400 3000Espessura F.E.(m) 5 0,5 - 2Vazo gs (mL/min) 20 - 60 1- 5Vol. amostra (l) 02 - 20 0,001- 0,5</p> <p>Colunas - fase estacionria (FE)Apolar: hidrocarbonetos no aromticos, silicones (ex.: SE-30) - P.E.Polar: contm grande quantidade de grupos polares (Ex.: Carbowax)- interaes tipo lig. de hidrognioIntermediria: grupos polares ou potencialmente polares em esqueleto apolar (Ex. SE-52)Escolha da coluna: Polaridade da fase estacionria;dimetro e espessura do filme quantidade de amostras, tempo de anlise, presso (velocidade da FM), temperatura do fornoComprimento pratos tericos.Detetor - requisitosAlta sensibilidade;Baixo nvel de rudo;Faixa linear ampla p/ a resposta;Resposta p/ os compostos de interesse (universais, seletivos, especficos);Insensvel a pequenas mudanas de fluxo e temperatura;Destrutivos/ no destrutivos.Detetor -TiposIonizao de chamas FID (alta sensibilidade, resposta quase universal) FM = hidrognio ou nitrognio, destrutivo;Condutividade trmica (resposta universal, no destri a amostra) - FM = Hlio ou hidrognio, no destrutivo;Captura de eltrons (seletivo p/ halognios orgnicos, nitrilas, nitratos e organometlicos) FM = nitrognio, no destrutivo;Terminico (seletivo p/ compostos contendo N e P)</p> <p>Tr= tempo de retenoTm = tempo morto- tempo que a FM leva para percorrer a colunaTr = tempo de reteno corrigido = Tr-TmCromatografia gasosa: CromatogramasCromatografia gasosa: Anlise quantitativa</p> <p>Relao concentrao x rea do pico</p> <p>Cromatografia gasosa: Cromatogramas</p> <p>Formao de ons pela combusto da amostra na presena de H2 e O2. Origina corrente eltrica no coletor gerando um sinal do qual a combusto do gs de arraste descontadaCromatografia gasosa: Cromatogramas</p>