Gravimetria

Gravimetria na química, consiste em determinar a quantidade proporcionada de um elemento, radical ou composto presente em uma amostra, eliminando todas as sustâncias que interferem e convertendo o constituiente ou componente desejado em um composto de composição definida, que seja suscetível de pesar-se.

Os cálculos são realizados com base no peso atômico e peso molecular, e se fundamentam em uma constância na composição das substâncias puras e das reações químicas.

Na literatura em química analítica, a análise gravimétrica é muitas vezes citada como gravimetria, não devendo ser confundida, contudo, com a gravimetria da Geofísica.

 

Métodos de Análise Gravimétrica

Processo de isolar ou de pesar um composto definido de um elemento na forma mais pura possível. O analito é separado de uma amostra pesada sujeita a análise.

Uma grande parte das determinaçãoes gravimétricas refere-se a transformação de um a Um íon metálico reage com ligante formando um complexo suficientemente estável .

Uma grande parte das determinações gravimétricas refere-se a transformação do elemento a ser determinado em um composto estável e puro que possa ser convertido numa forma apropriada para a pesagem.

Método analítico em que o constituinte desejado é separado da amostra em uma forma pura, com composição química bem definida, que é então pesado. Também pode ser realizada através da perda de peso que ocorre pela evaporação ou volatilização do composto separado dos interferentes.

Neste caso, o analito é convertido em um precipitado pouco solúvel, depois é submetido a filtração, purificação (através da lavagem e aquecimento) e finalmente pesado.

Para que este método possa ser aplicado se requere que o analito cumpra certas propriedades:

·         Baixa solubilidade

·         Alta pureza ao precipitar

·         Alta filtrabilidade

·         Composição química definida ao precipitar

 

 

Volatilização

 

Neste método se medem os componentes da amostra que são ou podem ser voláteis.

O método será direto se evaporarmos o analito e o pesarmos através de uma sustância absorvente que tenha sido previamente pesada assim o ganho de peso corresponderá ao analito analisado.

O método será indireto se volatilizarmos o analito e pesarmos o resíduo posterior à volatilização assim a perda de peso sofrida corresponde ao analito que foi volatilizado.

O método por volatilização só pode ser utilizado se o analito é a única sustância volátil ou se o absorvente é seletivo para o analito.

O item em análise é convertido pelo aquecimento direto da forma onde este se encontra, sendo absorvido por uma substância adequada (para CO₂, CaO+NaOH), a massa do item é calculada pela variação da massa da substância absorvente, conforme esquema abaixo.

Figura 1: Esquema de Gravimetria por volatilização.

Vantagens

A análise gravimétrica, se seus métodos são seguidos cuidadosamente, fornece análises excessivamente precisas. Como fato, a análise gravimética foi usada para determinar as massas atômicas de muitos elementos com seis casas decimais de precisão.

Na análise gravimétrica existe pouco espaço para o erro instrumental e não requer uma série de padrões para o cálculo de uma variável desconhecida. Também, os métodos não exigem equipamentos de alto custo. Devido a seu alto grau de precisão, quando realizada corretamente, podendo ser usada para calibrar outros instrumentos em substituição de padrões de referências.

Desvantagens

A análise gravimétrica normalmente somente provê capacidade de determinação para um único elemento, ou um limitado grupo de elementos, de uma vez. Comparação da moderna combustão de flah dinâmico com acoplada com a cromatografia gasosa com análise por combustão tradicional irá mostrar que esta é tanto mais rápida quanto permite a determinação simultânea de múltiplos elementos enquanto a determinação tradicional permitirá a determinação simultânea de carbono e hidrogênio.

Métodos são frequentemente modificados e uma pequena distorção em um passo intermediário em um procedimento pode consequentemente significar desastre para a análise (formação de colóide na precipitação da análise gravimétrica, por exemplo). Comparando-se isto com métodos mais rigorosos, tais como a espectrofotometria e irá se perceber que a análise por este método é muito mais eficiente.

 

GRAVIMETRIA POR PRECIPITAÇÃO QUÍMICA

O analito é convertido numa substância pouco solúvel. O precipitado é filtrado e lavado para remoção de impurezas e convertido, quando necessário, geralmente por meio de um tratamento térmico adequado, em um produto de composição química conhecida. O produto é então pesado.

Nem sempre o precipitado obtido está em uma forma adequada para a pesagem:

1.      O precipitado não possuir uma composição definida.

2.      O precipitado não suportar o processo de dessecação ou secagem por aquecimento.

CARACTERÍSTICAS DOS AGENTES PRECIPITANTES

Além da especificidade e da seletividade, o reagente precipitante ideal deve reagir com o analito para formar um produto que seja:

1. Facilmente filtrado e lavado para remoção de contaminantes (produto puro)

2. De solubilidade suficientemente baixa para que não haja perda significativa

do analito durante a filtração e a lavagem (precipitado obtido deve ser altamente insolúvel)

3. Não-reativo com os constituintes da atmosfera

4. De composição química conhecida após sua secagem ou, se necessário, calcinação (estável, não higroscópico, não ser volátil)

5. Reação completa nas condições de análise.

A formação dos precipitados é um processo cinético, e o controle da velocidade de formação e de outras condições, em certa extensão, permite conduzir a precipitação de maneira a separar a fase sólida desejada com as melhores características físicas possíveis.

O tamanho da partícula do precipitado é influenciado por variáveis experimentais como:

1.      Solubilidade do precipitado,

2.      Temperatura,

3.      Concentrações dos reagentes

4.      Velocidade com que os reagentes são misturados (agitação).

Vários tipos de precipitados, que se distinguem, principalmente, quanto ao tamanho das partículas, podem se obtidos na análise gravimétrica. O tamanho das partículas é uma característica muito importante, pois dele depende em grande parte, a qualidade do precipitado quanto a filtrabilidade.

Os precipitados constituídos por partículas grandes são desejáveis nos procedimentos gravimétricos porque essas partículas são fáceis de filtrar e de lavar visando à remoção de impurezas, além de serem mais puros que aqueles formados por partículas pequenas.

TIPOS DE PRECIPITADOS

Precipitados cristalinos – são os mais favoráveis para fins da análise gravimétrica. As partículas do precipitado são cristais individuais bem desenvolvidos. Elas são densas e sedimentam rapidamente, são facilmente recolhidos por filtração e, em geral, não se deixam contaminar.

Precipitados pulverulentos ou finamente cristalinos – constituem os agregados de finos cristais. São densos e sedimentam rapidamente. Às vezes, oferecem dificuldades à filtração, pois a presença de pequenos cristais obriga ao uso de filtros com poros pequenos e de filtração lenta.

Precipitados grumosos – resultam da floculação de colóides hidrófobos. São bastante densos, pois eles arrastam pouca água.

Precipitados gelatinosos – resultam da floculação de colóides hidrófilos. São volumosos, tem a consistência de flocos e arrastam quantidades consideráveis de água. Oferecem dificuldades à filtração e lavagem.

Exercícios gerais

1. O teor em alumínio numa amostra pode ser determinado por precipitação como uma base e calcinação a Al₂O₃, que é pesado. Qual a massa de alumínio numa amostra com 0,2365 g de precipitado calcinado?

n Al2O3= mAl2O3 / MM(Al2O3)

Substituindo:

n Al2O3= 0,2385 / 101,961 = 2,339 mmol

nAl = 2 nAl2O3 = 4,678 mmol

mAl = nAl * MA(Al) = 4,678 mmol * 26,9815 g/mol = 0,1262 g

2. Uma amostra de 0,4671 g contendo hidrogenocarbonato de sódio foi dissovida e titulada com 40,72 mL de uma solução padrão de HCl 0,1067 M. Sabendo que a reacção é

HCO₃^- + H⁺ -> H₂O + CO₂

calcule a percentagem de bicarbonato de sódio na amostra.

nHCO3- = n H+ = [H+] * vH+

Substituindo:

nHCO3- = 4,345 mmol

o que corresponde a uma massa de NaHCO3 =

4,345 mmol * MM(NaHCO3) = 4,345 mmol * 84,007 g/mol = 0,3650 g

A amostra dada é portanto:

0,3650 g / 0,4671 g = 78,14 % NaHCO3

Conclusão

Em suma, concluiu-se que a gravimetria é uma análise quantitativa simples, e de grande importância, pois nos proporciona um resultado rápido, uma grande precisão, além de um menor custo.

Uma análise gravimétrica consiste em utilizar a massa de um determinado produto para calcular a quantidade do analito presente em uma amostra. Neste caso a analito é uma solução contendo uma quantidade desconhecida de sulfato. E uma solução que foi utilizada para que um produto insolúvel fosse formado pela seguinte reação. O produto ideal para uma análise gravimétrica deve ser insolúvel, ter uma composição bem definida, apresentar um elevado grau de pureza, e possuir cristais grandes. E assim, a partir da massa do produto, será possível calcular a quantidade de sulfato presente na amostra.