A Gravimetria ou Análise Gravimétrica é a análise química quantitativa que se baseia no cálculo da porcentagem das espécies envolvidas em uma reação através da determinação da massa dos reagentes. Para melhor entender, suponha que você tenha uma amostra de sal de cozinha - NaCl (cloreto de sódio) - e queira descobrir a porcentagem de Cl- (íons cloreto) que contém a amostra: a Análise Volumétrica desvenda o mistério.
Antes de realizar o experimento é preciso saber
algumas particularidades sobre o NaCl. Os sais e outros grupos de minerais são considerados compostos iônicos porque possuem íons, a formação do sal de cozinha (cloreto de sódio) se dá a partir de átomos de sódio (Na) e de cloro (Cl), é a substância que mais representa uma ligação iônica. É possível separar os íons citados através de uma reação com outros reagentes, isto só ocorre devido à reatividade destes íons.
Agora veja os passos para isolar o íon Cloreto (Cl) presente no Sal de cozinha
(NaCl).
Material:
• Porção de sal de cozinha - 100 gramas;
• Ácido nítrico (HNO3) - 100 mL ;
• Solução de nitrato de prata (AgNO3);
• 2 béqueres (recipientes de vidro transparentes).
Procedimento:
1. Prepare uma solução de sal de cozinha adicionando água destilada a um béquer contendo a porção de sal;
2. A solução de AgNO3 é feita adicionando-se nitrato de prata a 100 mL de água destilada, é importante que a solução seja saturada;
3. Adicione o ácido nítrico (HNO3) à solução de sal de cozinha;
4. Por último acrescente a solução de nitrato de prata (AgNO3) e misture, observe a formação de um precipitado no fundo.
O que ocorreu afinal?
O íon cloreto (Cl-) do cloreto de sódio (NaCl) se transforma em um precipitado sólido de cloreto de prata (AgCl), este precipitado é insolúvel e por isso fica
depositado no fundo do recipiente.
Equação do processo:
NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3
A equação permite demonstrar que o íon Cl- do NaCl é transferido para o AgCl durante a reação.
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A análise gravimétrica consiste na análise quantitativa que permite saber a quantidade de uma substância em determinada mistura. Também conhecida como Gravimetria, esta análise se baseia no cálculo da porcentagem das espécies envolvidas em uma reação através da determinação da massa dos reagentes.
Exemplo: Como determinar o teor de NaCl (cloreto de sódio) no Sal de cozinha.
Antes de resolver este problema é preciso saber sobre as ligações iônicas: os sais e outros grupos de minerais possuem íons que formam a ligação iônica que dá origem aos compostos iônicos.
Mas o que o sal tem a ver com a ligação iônica? A formação do cloreto de sódio se dá a partir de átomos de sódio (Na) e de cloro (Cl), estes átomos são muito reativos em sua forma iônica (Na+ e Cl-), e devido à reatividade destes íons é possível separá-los em uma reação com outros reagentes.
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Suponhamos que iremos analisar uma amostra de 3,90 g de cloreto de sódio (sal de cozinha), se esta amostra contiver 8,60 g de AgCl, qual seria o teor de NaCl? A equação do processo se traduz da seguinte forma:
NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3
Sabe-se que a massa molecular de NaCl é 58,5 g e do AgCl é 143,5 g, como foi usada apenas uma amostra de 3,90 de sal temos 8,60 g de AgCl, iremos usar os valores moleculares e a quantidade usada dos compostos:
Montando uma relação ficaria assim:
58,5 = 143,5
X 8,60
X =
143,5
X = 3,50 g
O íon cloreto (Cl-) do cloreto de sódio (NaCl) se transforma em um precipitado sólido de cloreto de prata (AgCl), este precipitado é insolúvel e por isso aparece nos experimentos como um sólido branco acumulado nos recipientes usados para a análise.
Por Líria Alves
Graduada em Química
Análise gravimétrica e Precipitação
É um método analítico quantitativo cujo processo envolve a separação e pesagem de um elemento (ou um composto) na forma mais pura possível, eliminando todas as sustâncias que interferem e convertendo o constituinte ou componente desejado em um composto de composição definida. (Pesagem indireta).
A análise gravimétrica baseia-se na medida indireta da massa de um ou mais constituintes de uma amostra. Entende-se por medida indireta a conversão de determinada espécie química em uma forma separável do meio em que esta se encontra, ou seja, através de cálculos estequiométricos, para determinar a quantidade real (peso) do referido elemento (ou composto), constituinte da amostra inicial.
Existem diversas maneiras de efetuar a separação do constituinte:
- Precipitação
- Cristalização
- Volatilização
- Extração
É realizada de maneira que o constituinte a determinar seja isolado mediante adição de um reagente capaz de ocasionar a formação de uma substância pouco solúvel.
Nem sempre o constituinte pode ser pesado na mesma forma química de precipitação. Algumas vezes, uma forma de precipitação não se constitui em uma adequada forma de pesagem, seja por não possuir uma composição definida, seja por não suportar as etapas de aquecimento durante o decorrer da análise.
Etapas de um precipitado
- Nucleação: “impureza” auxilia na formação do precipitado. As moléculas na solução se juntam aleatoriamente formando agregados. Processo Lento: cristais maiores (maior será a pureza). Quanto maior a supersaturação maior a nucleação.
- Crescimento da partícula: deixar o cristal em contato com o sobrenadante. Adição de mais moléculas ao núcleo de cristalização.
Etapas do processo gravimétrico por precipitação
Quando a substância de interesse encontra-se solúvel no meio.
Etapa feita, no mínimo, 3 vezes ou até o peso constante.
- Pesagem da amostra
- Preparação das soluções (dos reagentes e da amostra)
- Precipitação (Utilizar um Agente precipitante)
- Sedimentação ou decantação
- Filtração (utilizando cadinho filtrante ou papel de filtro)
- Lavagem do precipitado (ao mesmo tempo que se filtra): muito importante
- Secagem (estufa, vácuo, pistola de secagem ou ao ar)
- Esfriamento do precipitado
- Pesagem do precipitado
- Cálculos
- Interpretação dos resultados
O ponto de fusão para substâncias puras são inalteradas. Se houver alteração é porque a substância ainda está impura.
São três os fatores que determinam o sucesso de uma análise por precipitação:
- O precipitado deve ser insolúvel o bastante para que não ocorram perdas apreciáveis na filtração. A quantidade de analito que permanece na solução não deve exceder 0.1mg, o limite de secção das balanças analíticas comuns. Na análise faz-se uso de excesso de precipitante, a solubilidade do precipitante é reprimida por efeito do íon comum. Este excesso deve ser, entretanto, usado sob controle, a fim de eletrólitos inertes e de formação de complexos, sobre a solubilidade dos precipitados.
- O precipitado deve ser separado facilmente da solução por filtração e pode ser lavado para a eliminação completa das impurezas solúveis. Estas condições exigem que as partículas não atravessem o meio filtrante e que o tamanho das partículas não seja reduzido durante a lavagem. Usam-se técnicas usuais de filtração através de papel ou cadinhos filtrantes. Um precipitado constituído de grandes cristais pode ser recolhido sobre um material filtrante bastante poroso e a operação é rápida, porém, um sólido finamente dividido requer um material filtroso denso, a operação será mais lenta.
- O precipitado deve poder ser convertido em uma substância pura de composição química definida. Isto pode ser conseguido por calcinação ou por uma operação química simples, como a evaporação de uma solução apropriada.
Requisitos para que uma reação de precipitação possa ser utilizada num processo de Gravimetria:
- Reagente precipitante seletivo
- Precipitado gravimétrico que seja pouco solúvel
- Precipitado facilmente separável da fase líquida (facilmente filtrável)
- O precipitado deve ser ele próprio uma forma de pesagem adequada ou, então, de fácil conversão em um composto de composição definida.
Requisitos necessários para a forma de pesagem:
- Composição perfeitamente definida
- Não ser higroscópica
- Conversão do precipitado em forma de pesagem seja feita sem controle da temperatura
- Pequena quantidade do constituinte a determinar origine uma quantidade relativamente grande da forma de pesagem.
A formação dos precipitados é um processo cinético e o controle da velocidade de formação e de outras condições permite, em certa extensão, conduzir a precipitação de maneira a separar a fase sólida desejada com as melhores características físicas possíveis.
- Graudamente Cristalinos: São os mais favoráveis para fins de análise gravimétrica. As partículas do precipitado são cristais individuais bem desenvolvidos. Elas são densas e sedimentam rapidamente.
- Pulverulentos ou finamente cristalinos: Consiste em agregados de diminutos cristais individuais. São densos e sedimentam rapidamente. Às vezes, oferece dificuldade a filtração, pois a presença de pequenos cristais obriga o uso de filtros de textura densa e lentos. Exs: BaSO4 e CaC2O4.
- Grumosos: Resultam da floculação de coloides hidrófobos. São bastante densos, pois eles arrastam pouca água. A floculação pode ser efetuada por adição de eletrólitos, aquecimento e agitação. Os agregados de partículas coloidais são facilmente retidos pelos meios filtrantes usuais. Exs: haletos de prata.
- Gelatinosos: Resultam da floculação de coloides hidrófilos. São volumosos, têm a consistência de flocos e arrastam quantidades consideráveis de água. Oferecem dificuldades à filtração e à lavagem.
As características físicas de um precipitado são parcialmente determinadas pelas condições que prevalecem no momento de sua formação. Influi, neste sentido, a temperatura, a concentração dos reagentes, a velocidade de adição destes últimos, a solubilidade do precipitado no meio em que se origina etc.
Etapas de formação dos precipitados:
Outra dificuldade que pode ocorrer é a supersaturação. A concentração do soluto em uma solução supersaturada é maior do que o esperado para situação de equilíbrio em uma dada temperatura. É, portanto, um estado instável.
O estado de equilíbrio pode ser estabelecido utilizando maneiras para auxiliar a formação de um precipitado:
- Adição de um cristal do soluto puro, cristal isomorfo. Procedimento conhecido como “semear” a solução. A partir dele o cristal começa a absorver na malha.
- Choque térmico
- Por estímulos o início da cristalização, por exemplo, raspando o interior da vidraria com o bastão de vidro.
- Carvão ativo
Quando o reagente adicionado gerar uma supersaturação relativa elevada, a velocidade de formação de novos núcleos excederá bastante a velocidade de crescimento das partículas, como resultado tem-se um precipitado finamente cristalino ou coloidal. Porém, se a supersaturação relativa for mantida baixa, a velocidade de crescimento, com a deposição de material sobre as partículas já existentes pode prevalecer sobre a taxa de nucleação, gerando um precipitado graudamente cristalino.
É desejável que durante a formação do precipitado a supersaturação relativa deve ser mantida no mínimo possível.
Um precipitado recém formado pode sofrer várias modificações se permanecer em contato com a solução-mãe, trata-se do processo de digestão. O envelhecimento é o conjunto de modificações estruturais irreversíveis que os precipitados sofrem por efeito da digestão.
Contaminação dos precipitados:
Por contaminação entende-se o arrastamento de substâncias estranhas pelo precipitado.
- Precipitação simultânea: Ao mesmo tempo em que a substância de interesse está precipitando, outras substâncias também precipitam.
- Cooprecipitação: É uma contaminação do precipitado durante a separação da fase sólida por substância normalmente solúvel. Por adsorção ou por formação de sólidos. Ocorre a ligação química com a substância, pois existe deslocamento de cátions ou ânions, não podendo ser empregada a gravimetria.
- Precipitação tardia: É a contaminação na qual o contaminante se deposita sobre o precipitado formado como fase pura, esse tipo de contaminação aumenta com o tempo de digestão. Se demorar muito nas etapas de formação de precipitado outras substâncias alcançam a taxa de saturação e começam a precipitar.
Métodos para diminuir a contaminação dos precipitados: Lavagem
Obtenção do precipitado em condições de baixa saturação (favorece a formação de cristais grandes). Em certos casos, digestão do precipitado.
Um importante meio de purificação dos precipitados. Consiste em dissolver o precipitado e repetir a precipitação. A reprecipitação é eficaz em face de qualquer tipo de contaminação.
Veja também Tipos de água
Fonte:
- //www.ebah.com.br/content/ABAAAArqEAE/analise-gravimetrica
- //www.ebah.com.br/content/ABAAABbyUAL/gravimetria#
- //pt.scribd.com/doc/55112507/Analise-Gravimetrica
- www.ufpa.br/quimicanalitica/scalcina.htm
- //www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/praticas/acetanilida/recristalizacao.htm