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Potenciometria

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Potenciometria

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Potenciometria

  1. 1. Profa. Msc. Márcia Maria dos Anjos Szczerepa 2015
  2. 2. Classificação dos métodos analíticos CLÁSSICOS E INSTRUMENTAIS Chamados de métodos de via úmida Gravimetria Volumetria Baseados em propriedades físicas (químicas em alguns casos) Eletroanalítico Propriedades elétricas Espectrométrico Cromatográfico Propriedades ópticas Propriedades diversas
  3. 3. Eletroanalítica Resumo dos métodos eletroanalíticos comuns.
  4. 4. Métodos Interfaciais e- e- Cu2+ Cu2+ SO4 2- SO4 2- e- e- Oxidação Interface Eletrodo/solução CuSO4 - Ag+ Ag+ NO3 NO3 NO3 e- e- e- e- Interface Eletrodo/solução Redução AgNO3 POTENCIAL ELETROQUÍMICO POTENCIAL DE REDUÇÃO POTENCIAL REDOX ESPONTANEIDADE OU TENDÊNCIA EM ADQUIRIR ELÉTRONS E SER REDUZIDO
  5. 5. Métodos Potenciométricos Baseiam-se na medida do potencial de uma célula eletroquímica na ausência de corrente (método estático). Vantagens: Baixo custo; Equipamentos com ótimo desempenho e durabilidade; Fácil incorporação em sistemas de fluxo automático; Baixa complexidade. Amplamente utilizado: determinação de substâncias ácidas e básicas com alta sensibilidade.
  6. 6. Princípio do método: Controle da atividade do íon H+ em soluções, onde o potencial eletroquímico estabelecido entre a solução e o eletrodo está diretamente relacionado a concentração de uma espécie iônica. COMO SE MEDE O POTENCIAL ELETROQUÍMICO? ELETRODOS: dispositivo que por meio de uma ou mais propriedades elétricas (a voltagem ou ddp – diferença de potencial) faz a medição da concentração de uma espécie química (íons H+ por exemplo). Eletrodo de membrana de vidro: altamente seletivo e sensível.
  7. 7. Instrumentação analítica: - ELETRODO DE REFERÊNCIA - ELETRODO INDICADOR - DISPOSITIVO DE MEDIDA DO POTENCIAL
  8. 8. Eletrodos de Referência
  9. 9. • Potencial de eletrodo exatamente conhecido. • É independente da atividade (concentração) do analito ou de outro íon presente na solução em estudo. • Deve ser robusto, fácil de construir e deve manter o potencial constante com a passagem de pequenas correntes. Eletrodos de Referência
  10. 10. • Eletrodo indicador  desenvolve um potencial (Eind) que depende da concentração do analito. • Apresentam resposta seletiva. Eletrodos Indicadores
  11. 11. Eletrodos Indicadores Deve apresentar as seguintes características: - Grande sensibilidade à espécie a ser determinada; - Alto grau de reprodutibilidade; - Resposta rápida à variação de concentração da espécie em determinação.
  12. 12. Eletrodo de vidro para pH: • Foi concebido por Cremer em 1906. • A membrana é uma fina camada de vidro permeável, quase que exclusivamente a cátions univalentes, mas sobretudo ao íon hidrogênio. Eletrodos Indicadores
  13. 13. Eletrodos Indicadores Eletrodo de vidro para pH: •Em geral, os ânions são maiores que os cátions alcalinos e alcalino-terrosos e penetram na rede vítrea com muito maior dificuldade. •A repulsão eletrostática por parte dos oxigênios da rede contribui para impedir a penetração dos ânions
  14. 14. Eletrodo combinado de vidro Ag/AgCl Solução HCl 0,1 mol L-1 saturada com AgCl Membrana de vidro Ag/AgCl abertura Ponte Salina KCl(sat) saturada com AgCl
  15. 15. Eletrodo combinado de vidro
  16. 16. pH de alguns alimentos
  17. 17. Erro alcalino: Em soluções com baixa concentração de H+ e alta concentração de íons de metais alcalinos, o eletrodo responde a estes pelo mesmo mecanismo de troca iônica e o pH medido é menor que o verdadeiro. Erro ácido: Admite-se ser por causa da membrana de vidro ficar saturada de H+ quando a concentração de H+ é muito alta, de modo a não existir sítios suficientes para interação. Devido a isso, o pH medido é maior que o pH verdadeiro. Eletrodo combinado de vidro
  18. 18. Erro por desidratação: Um eletrodo de vidro não hidratado não responde corretamente ao H+. Vidros não-higroscópicos não apresentam resposta em função do pH. Em função disto um eletrodo de vidro de pH JAMAIS PODERÁ SER GUARDADO SECO. Erro no pH da solução tampão: Qualquer inexatidão na preparação do tampão utilizado para a calibração ou qualquer variação em sua composição durante o armazenamento provocam erros nas medidas de pH subseqüentes. Eletrodo combinado de vidro
  19. 19. Calibração e utilização do pHmetro https://www.youtube.com/watch?v=r-AUhaZMbtE
  20. 20. Métodos Potenciométricos
  21. 21. Aplicabilidade: Durante muitas décadas foi somente aplicada para determinação de pH. Atualmente serve para determinação de qualquer espécie iônica para a qual exista um eletrodo indicador. • Normalmente, a amostra não requer tratamento prévio, podendo ser opaca e até mesmo viscosa. Potenciometria direta
  22. 22. Vantagens: •Alta sensibilidade (ex.: potássio: LQ 0,039 mg/mL); • Funcionam bem em solventes orgânicos e em presença de moléculas de gordura; • Não contaminante; • Tempo de resposta curto; • Não é afetado por cor ou turbidez; •Facilidade de automação e construção de acordo com a necessidade (forma, tamanho, finalidade). Desvantagens/Limitações: • Interferências e envenenamento de eletrodos; • Erro de precisão freqüentemente > 1%; • Obstrução por proteínas e outros (resposta lenta). Potenciometria direta
  23. 23. O que é necessário para realizar uma titulação? Titulação Potenciométrica
  24. 24. O que é necessário para realizar uma titulação potenciométrica? Titulação Potenciométrica
  25. 25. Titulação Potenciométrica
  26. 26. O potencial de um eletrodo indicador adequado é empregado para encontrar o ponto de equivalência de uma titulação potenciométrica. O ponto final potenciométrico fornece dados mais exatos e mais precisos que o método correspondente com o uso de indicadores. Titulação Potenciométrica
  27. 27. Vantagens em relação a titulação clássica: •Pode ser utilizada em soluções turvas, opacas ou coloridas; • Permite identificar a presença de espécies inesperadas na solução (contaminantes); •Determinação de misturas de espécies; •Aplicável para soluções muito diluídas; • Titulação de ácido fraco com base fraca; •Ponto final muito próximo ao PE - maior exatidão; • Permite automação e até miniaturização. Titulação Potenciométrica
  28. 28. Alguns exemplos: - Caracterizar a acidez natural; - Atividade enzimática; - Estabilidade de componentes; - Verificação do estado de maturação de frutos; -Indicação de pureza e qualidade em produtos fermentados; Aplicações práticas em Alimentos
  29. 29. Aplicações práticas em Alimentos Alguns exemplos: - Estado de conservação do alimento - deterioração; - Alimentos com baixa acidez (pH> 4,5) necessitam de tratamento térmico elevado para evitar patógenos; -Escolha da embalagem.
  30. 30. • Leitura direta: Produtos líquidos como xaropes, sucos, vinhos e bebidas em geral que não contêm gás. • Bebidas com gás carbônico devem ser submetidas a agitação mecânica ou vácuo antes, pois o CO2 pode formar ácido carbônico e baixar o pH. • Homogeneização da amostra: Bebidas com polpa em suspensão devem ser agitadas para misturar a polpa decantada e medir o pH imediatamente, ou utilizar um agitador magnético para um resultado homogêneo. Preparo da amostra para leitura de pH
  31. 31. • Produtos sólidos e secos: Farinhas, pão, macarrão e biscoitos, é necessário preparar um extrato com suspensão de 10g do produto em 100mL de água, e toma-se o pH do líquido sobrenadante após a decantação. • Produtos sólidos úmidos: queijo fresco, carnes devem se macerados e homogeneizados, e os eletrodos são enfiados dentro da massa em pelo menos três lugares diferentes para se tirar uma medida do pH. Preparo da amostra para leitura de pH
  32. 32. Referências: HOLLER, F. James; SKOOG, Douglas A.; CROUCH, Stanley R. Princípios de Análise Instrumental. Bookman Companhia Editora Ltda, 2009, 6ª edição. EWING, Galen Wood,. Métodos instrumentais de análise química. São Paulo: Edgard Blücher, 1972. 2v

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