Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Misses Campus Santo ngeloDepartamento de Cincias Exatas e da TerraCurso de Qumica IndustrialDisciplina: Analtica Instrumental A

Determinao de Cr6+ - Mtodo colorimtrico da S-Difenilcarbazida

Alunos:

Professor: Juliane F. de Moura

Santo ngelo, 02 de outubro de 2013.

1 OBJETIVO

A presente aula prtica teve por objetivos a aprendizagem do funcionamento de um espectrofotmetro UV-Vis e a determinao do teor de Cr+6 das amostras, com a elaborao da sua curva analtica.

2 INTRODUO

A espectrofotometria visvel e ultravioleta um dos mtodos analticos mais usados nas determinaes analticas em diversas reas. aplicada para determinaes de compostos orgnicos e inorgnicos, como, por exemplo, na identificao do princpio ativo de frmacos. (LEMOS. Aline, p. 1, 2009). A espectroscopia de absoro molecular permite identificar grupos funcionais em uma molcula, alm de determinar quantitativamente os compostos que contenham grupos absorventes nas regies do visvel e do ultravioleta. (VIEIRA, Fernanda, p. 11. 2012)A regio ultravioleta do espectro geralmente considerada na faixa de 200 a 400 nm, e a regio do visvel entre 400 a 800 nm. (WELTER, Sinara, p. 17. 2011). Como pode ser observado na figura 1.

Fonte: .

Legenda na figura???A absoro da regio visvel e ultravioleta depende do nmero e do arranjo dos eltrons nas molculas ou ons absorventes. Assim, o pico de absoro pode ser correlacionado com o tipo de ligao que existe na espcie que est sendo estudada. (LEMOS. Aline, p. 1, 2009).Neste tipo de anlise so usados equipamentos chamados de espectrofotmetros, que apresentam os componentes mostrados na figura 2:

Fonte: UFGRS.Legenda??Onde: a) Fonte de luz. composta por uma lmpada de deutrio e uma lmpada detungstnio(semelhante lmpada de carro). A lmpada de deutrio emite radiao UV e a de tungstnio emite luz visvel.b) Monocromador.Alguns espectrofotmetros ainda possuem um prisma como monocromador, porm os mais modernos possuem dispositivos eletrnicos quetransformama luz incidida em vrios comprimentos de onda, em um s comprimento, ou seja, a luz monocromtica.c) Prisma ou rede de difrao.d) Fenda seletora de X,e) Compartimento de amostras com cubeta contendo soluo. o recipiente propcio para conter a amostra que ser utilizada na anlise, as cubetas podem ser de quartzo, vidro e acrlico, porm recomenda-se que seja usada uma cubeta de quartzo por que o vidro e o plstico absorvem UV e causa a reflexo da luz visvel.f) Clula foteltrica, g) Amplificador.O funcionamento do aparelho segue uma sequencia em que A luz, fornecida por uma lmpada, fracionada pelo prisma ou rede de difrao (monocromador) nos comprimentos de onda que a compem (luzes monocromticas). O comprimento de onda selecionado dirigido para a soluo contida em um recipiente transparente (cubeta). Parte da luz absorvida e parte transmitida. A reduo da intensidade luminosa medida pelo detector (clula foteltrica) porque o sinal eltrico de sada do detector depende da intensidade da luz que incidiu sobre ele. O sinal eltrico amplificado e visualizado no galvanmetro em nmeros lido como uma absorbncia e proporcional concentrao da substncia absorvente existente na cubeta. (UFRGS, p.1.).

2.1 Lei de Beer-Lambert

O mtodo utilizado para determinar de um modo quantitativo a concentrao de substncias em soluo que absorvem radiao, usando aLei de Beer-Lambert:

Onde:A aabsorbnciamedida; a intensidade daluzincidente a um dadocomprimento de onda; a intensidade transmitida pela amostra;L o caminho ptico pela amostra (distncia que a luz percorreu por ela); uma constante conhecida comoabsoratividade molar(a qual varia de substncia para substncia); c aconcentraoda substncia em (mol/L).A absorbncia e s vezes so definidos em termos dologaritmo naturalem vez dologaritmona base 10. A concentrao tambm pode ser dada em (g/L) onde em vez de e utilizado a (absoratividade), onde temos a relao entre e a dada pela formula:

Onde:MM a massa molecular da substancia analisada.

2.3 Desvios da Lei de Beer-Lambert

Desvios Reais:So desvios que ocorrem devido s interaes dos centros absorventes e a variao do ndice de refrao.Na derivao da Lei de Beer admitimos que os centros absorventes no tem interaes entre si ou com outras espcies presentes na soluo isso faz com que a Lei de Beer tenha carter de uma lei limite aplicada principalmente para solues diludas (). Essa interao altera a distribuio de cargas na espcie absorvente, modificando a energia necessria para sua excitao, portanto a posio, a forma e a altura da banda de absoro podem sofrer alteraes.Outro Desvio Real da Lei de Beer a possibilidade de haver uma variao do ndice de refrao "n" da soluo com a concentrao. Isso decorre do fato de depender do ndice de refrao da soluo. Para solues de baixas concentraes "n" constante, porm pode variar consideravelmente para solues com concentraes mais altas. Desvios superiores 0,01% somente so observados para solues cujas concentraes sejam superiores a.Desvios Aparentes:podem ser classificados em:1-Desvios Qumicos: aqueles que ocorrem devido a associao ou dissociao da espcie absorvente ou ento o constituinte no completamente convertido em uma nica espcie absorvente2-Desvios Instrumentais: so desvios que ocorrem devido ao instrumento utilizado na medio da absorbncia. Largura finita da faixa espectral escolhida. Radiao estranha refletida dentro do equipamento que alcanou o detector. Variao da resposta do detector. Flutuao da fonte.

Neste tipo de processo analtico, podemos fazer uma analise qualitativa na qual observando a absorbncia possvel determinar qual espcie qumica esta presente na amostra. Tambm possvel detectar contaminaes ou processos de decomposio de matrias-primas pela comparao dos espectros de absoro da matria e do padro da mesma. Outras condies como pH, tcnicas de extrao por solventes, ajuste do estado de oxidao, remoo prvia dos interferentes, controle da fora inica do meio, e as variaes das temperaturas tambm so observadas. (LEMOS. Aline, p. 6, 2009).Geralmente, no se considera que o cromo metlico e os compostos de cromo (III) sejam, especialmente, um risco para a sade. Trata-se de um elemento essencialpara o ser humano, porm em altas concentraes txico. Os compostos de cromo (VI) so txicos quando ingeridos, sendo a dose letal de alguns gramas. Em nveis no letais, o cromo (VI) (cromo hexavalente) altamente carcingeno. A maioria dos compostos de cromo (VI) irritam os olhos, a pelee as mucosas. A exposio crnica a compostos de crmio (VI) pode provocar danos permanentes nos olhos.A Organizao Mundial de Sade(OMS) recomenda desde 1958uma concentrao mxima de 0,.05mg/litro de crmio(VI) na gua de consumo. Este valor est sendo revisado, havendo novos estudos sobre os seus efeitos a sade.

3 PARTE EXPERIMENTAL

3.1 Materiais:

Um erlenmeyer de 250 mL Um balo volumtrico de 100 mL e 5 de 50 mL 5 Beckeres de 50 mL Uma pipeta graduada de 10 mL Uma pipeta graduada de 20 mL Um basto de vidro 2 Micropipetas de volume varivel Medidor de pH Um conta-gotas Suporte universal Espectrofotmetro UV- Vis

3.2 Reagentes:

Soluo estoque de Cromo (500 mg/L de Cr); Soluo padro de Cromo (5mg/L de Cr); Soluo de H2SO4; Soluo de difenilcarbazida.

3.3 Procedimentos Experimentais:

Primeiramente, foi ligadoligou-se o espectrofotmetro UV-Vis e escolhido escolheu-se o comprimento de onde desejado; em seguida foi feitaefetuou-se a transmitncia 0%, ou seja, com a cubeta preta, aps efetuou-sefoi feita com a cubeta transparentematriz, onde a cubeta mesma foi limpa com um papel macio, para no riscar a cubeta; e a transmitncia 100% foi feita com gua deionizada (branco). Foi preparadaPreparou-se a soluo padro, a partir da soluo estoque (500 mg/L de Cr) preparada anteriormente, sendo que pipetadoou-se 10 mL com a pipeta graduada, e colocado colocou-se no balo volumtrico de 100 mL, onde foi adicionadoadicionando-se gua deionizada com ajuda de uma pisseta, ou seja, at a parte inferior do menisco ficar sobre o trao de aferio do balo volumtrico, mas para se ter uma melhor preciso junto ao trao de aferio, usou-se a micropipeta para adicionar a gua deionizada quando j estava prxima do trao de aferio; em seguida homogeinizou-se a soluo padro foi agitada.Aps, ter preparado o preparo da soluo padro, foi calculadocalculou-se o volume para o preparo das solues a serem analisadas, tendo as seguintes concentraes, S1 = 0,002; S2 = 0,05; S3= 0,10; S4 = 0,17 e S5 = 0,40 mg/L-1 de Cr. Assim a partir da soluo padro foram preparou-seadas as cinco solues a serem analisadas. Para preparar a primeira soluo denominada S1, foi pipetadou-se 0,2 mL com ajuda de uma micropipeta e colocadou-se em um balo volumtrico de 50 mL e completando-se com gua deionizada com ajuda de uma pisseta, ou seja, at a parte inferior do menisco ficar sobre o trao de aferio do balo volumtrico, mas para se ter uma melhor preciso junto ao trao de aferio, usou-se a outra micropipeta para adicionar a gua deionizada quando j estava prxima do trao de aferio e em seguida a soluo homogeinizou-se a soluopreparada foi agitada.Repetiu-seE esse processo foi repetido na preparao das outras quatro solues, sendo que para S2 foram pipetadou-se 5 mL da soluo padro, com ajuda de uma pipeta graduada de 10 mL; para S3 pipetou-seforam pipetados 10 mL da soluo padro, com ajuda da pipeta graduada de 10 mL; para S4 pipetou-seforam pipetados 17,4 mL da soluo padro com ajuda de uma pipeta graduada de 20 mL e para S5 pipetou-seforam pipetados 40 mL da soluo padro, com ajuda da pipeta graduada de 20 mL.Com as solues preparadas, foi ajustado ajustou-se o pH das solues mesmas em pH = 1,0 0,3 com ajuda de medidor de pH (pHgametro), adicionando-se um gota de cido sulfrico concentrado, com ajuda de um conta-gotas e a quantidade de gotas necessria de cido sulfrico diludo (sem concentrao conhecida), para um pH ideal das solues, sendo que, ao se adicionar-se as gotas de cido sulfrico, homogenizou-se a soluo foi homogeneizada com ajuda de um basto de vidro.Em seguida foi adicionadoadicionou-se 2 mL de soluo difenilcarbazida e homogeinineizou-sezada,, e aguardadou-se 10 minutos para cada soluo, para que houvesse o total desenvolvimento da cor. Assim, ao completar osAps 10 minutos foram efetuadasefetuou-se as leituras no espectrofotmetro (j ajustado anteriormente) de cada soluo, obtendo-se assim a absorbncia. de cada soluo.

4 RESULTADOS E DISCUSSES

Aps realizados os clculos foram preparadas solues de Cr com concentraes de 0,002; 0,05; 0,10; 0,17 e 0,40 mg/L; essas solues tiveram seu pH ajustado com H2SO4 para que se mantivesse prximo de 1, tendo em vista que aps 10 minutos todo o Cr forma um complexo com a difenilcarbazida, permitindo a obteno de Cr no estado oxidado Cr6+, on responsvel pela colorao cor de rosa da soluo. Aps o processo de preparao as solues padres foram analisadas no espectrofotmetro UV-Vis (ajustado para emitir um comprimento de onda de 540 nm), os resultados de absorbncia e o seu pH que so apresentados esto dispostos no quadro 1.

Quadro 1: Dados sobre os padresConcentrao (mg/L)AbsorbnciapH

Padro 10,0020,0281,14

Padro 20,050,1691,11

Padro 30,100,4531,14

Padro 40,170,6151,04

Padro 50,401,4201,12

Tomando por base os dados dispostos no quadro 1, tornou-se possvel a obteno da curva de calibrao representada no grfico 1.

Grfico 1: Curva de calibrao

A curva de calibrao do grfico 1, mostra a relao entre a concentrao de Cr6+ e a absorbncia. importante ressaltar que ela deve ser feita na ordem da menor concentrao para a maior.A equao da reta (y= 3,430x + 0,021) e o coeficiente de determinao (R=0,985) so calculados, pelo prprio editor de planilhas, baseados no grfico gerado. O valor do coeficiente prximo de 1 mostra que a concentrao e a absorbncia esto fortemente relacionadas, ou seja, se a concentrao aumentar a absorbncia tende a aumentar tambm.Essa curva de calibrao permite que seja calculado a concentrao de Cr6+ em qualquer amostra cuja concentrao esteja entre 0,002 e 0,40 mg/L.Utilizando-se da equao da reta e os valores da absorbncia calculou-se os valores reais de concentraes dos padres analisados, tal clculo foi realizado isolando o x da equao e tomando o valor da absorbncia como y. Os respectivos resultados encontram-se dispostos no quadro 2.

Quadro 2: Relao entre as concentraes calculadas e concentraes obtidas experimentalmente.

AbsorbnciaConcentraes obtidas experimentalmente para os padres (mg/L)Concentraes calculadas dos padres (mg/L)

Padro 10,0280,0020,0020408

Padro 20,1690,050,0431487

Padro 30,4530,100,1259475

Padro 40,6150,170,1731778

Padro 51,4200,400,4078717

Padronizar as casas decimais.As concentraes obtidas experimentalmente so muito prximas das concentraes calculadas.

5 CONCLUSES

Partindo da anlise dos resultados obtidos pode-se concluir que no h interferncias significativas que induzam a erros, uma vez que os resultados para as concentraes calculados a partir da absorbncia e aqueles resultados calculados para o preparo dos padres so muito prximos.O fato de o coeficiente de determinao apresentar um resultado to prximo a 1 (R=0,985), informa que a razo entre a variao da concentrao dos padres e da absorbncia apresenta-se de forma muito condizente, pois sempre que h aumento na concentrao de Cr6+ na amostra padro h aumento, proporcional, na absorbncia, essa relao de proporcionalidade pode ser observada tambm pela cor das solues, quanto mais concentrada um tom rseo mais intenso apresentava a soluo, uma vez que o complexo formado pelo Cr6+ o que confere cor soluo.

6 REFERNCIAS

LEMOS. Aline, Espectroscopia Visvel e Ultravioleta. UFSM. Santa Maria RS. 2009. Disponvel em . Acesso em 17 out. 2013.

SANTOS, Luiz Ricardo. Espectrofotometria. Disponvel em . Acesso em: 20 de out. de 2013.

UFGRS. Componentes do espectrofotmetro. Disponvel em . Acesso em 18 out. 2013.

VIEIRA, Fernanda. Determinao de compostos carbonilados e carboxilados em derivados de petrleo. Qumica Nova. Vol. 35. Salvador BA. 2012. Disponvel em . Acesso em 17 out. 2013.

WELTER, Sinara. Extrao e quantificao de cafena em energticos atravs de cromatografia lquida de alta eficincia e Espectrofotometria. Disponvel em . Acesso em 18 out. 2013.