Cálculos empregados em química analítica

Calculos Empregados em QA

1. Cálculos
Empregados em
Química Analítica
Revisão de Conceitos de Química Fundamental
BQ023 – Química Analítica
Prof. Rafael Chagas

2. Algumas Unidades Importantes
•Unidades Sistema Internacional
oSão sete as unidades fundamentais. Todas as outras são derivadas destas
sete.
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3. •Para expressar quantidades grandes ou pequenas
são utilizados múltiplos e submúltiplos das unidades.
Estes prefixos multiplicam as unidades por
potências de 10.
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4. Notação Científica
•A Notação Cientifica é um procedimento
matemático que nos possibilita trabalhar com
números muito grandes.
oDistancia da Terra à Lua
•3.400.000.000 km
oDistância percorrida pela luz em um ano
•9.450.000.000.000.000 km
•A notação Cientifica utiliza-se de potencias de 10
para manipular números como estes.
•Qual será a representação de um número em
notação Científica?
o n = a.10
n

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5. •Vejamos alguns exemplos:

o200 = 2 .10
2

o5.800.000 = 5,8 .10
6

o3.400.000.000 = 3,4 .10
9

o9.450. 000. 000. 000. 000 = 9,45 .10
15

o0,0000000085 = 8,5 .10
-9


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6. REGRA PRÁTICA:

•Números maiores que 1

Deslocamos a vírgula para a esquerda até
atingirmos o primeiro algarismo do número. O número
de casas deslocadas para a esquerda corresponderá
ao expoente positivo da potência de 10.

Exemplos:

2000 = 2 .10
3
762500 = 7,625 .10
5

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7. •Números menores que 1

Deslocamos a vírgula para a direita até
atingirmos o primeiro algarismo diferente de zero. O
número de casas deslocadas para a direita
corresponderá ao expoente negativo da potência
de 10.

Exemplos:

0,0008 = 8.10
-4

0,000000345 = 3,45 .10
-7


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8. •Obs: A notação cientifica exige que o número (a)
que multiplica a potência de 10 seja um número
que esteja compreendido entre 1 e 10. Assim, o
número 44 .10
3
deve ser escrito como 4,4 .10
4
e o
número 37 .10
-6
deve ser escrito como 3,7 .10
-5


Exemplo:

48,5 .10
2
= 4,85 . 10
3

0,85 .10
-3
= 8,5 . 10
-4

492,5 . 10
-3
= 4,925 . 10
-1

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9. O Mol
•Unidade SI para quantidade de matéria.
•Representa o número de Avogrado (6,22 . 10
23
) de
partículas para determinado sistema.
•Massa Molar: Massa em gramas de 1 mol de uma
substância. É calculada pela soma das massas
atômicas de todas as substâncias contidas na
fórmula química.

Exemplo: Calcular a massa molar do formaldeído e
da glicose.
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10. Cálculo da quantidade de
matéria em mols e milimols
•Algumas vezes é mais conveniente fazer os
cálculos em milimols (mmol) do que com mols; o
milimol é 1/1000 do mol ou 10
-3
mol.
•Para se converter a massa em quantidade de
matéria basta dividir a massa da substância pela
sua massa molar.
n=
m
M

Exemplo 1: Quantos mols e milimols de ácido
benzoico estão contidos em 2,00 g do ácido puro?
Exemplo 2: Qual a massa de sódio estão contidos em
25,0 g de Na
2SO
4?
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11. Soluções e suas Concentrações
•Concentração em mol/L: É dada pelo número de
mols de uma espécie X em 1 L de solução. Tem
como unidade mol.L
-1
.

??????
??????=
�
??????
??????
=
�
??????
??????
??????.??????


Exemplo: Calcule a concentração molar de uma
solução aquosa de etanol que contem 2,30 g de
soluto em 3,50 L de solução.
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12. •Concentração analítica (c
X): É o número total de
mols de um soluto, a despeito do seu estado
químico, em 1 L de solução. Descreve como uma
solução de uma dada concentração pode ser
preparada.
•Concentração de equilíbrio ([X]): Concentração
de uma espécie em particular, em uma solução.

Exemplo 1: Calcular as concentrações analíticas e de
equilíbrio para as espécies do soluto presentes em
uma solução aquosa que contém 285 mg de ácido
tricloroacético, em 10 mL (o ácido é 73 % ionizável
em água).
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13. Exemplo 2: Descreva o preparo de 2,00 L de BaCl
2
0,108 mol.L
-1
a partir do BaCl
2 . 2H
2O.


Exemplo 3: Descreva o preparo de 500 mL de uma
solução de Cl
-
0,0740 mol L
-1
, preparada a partir de
BaCl
2 . 2H
2O.

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14. •Concentração Percentual: Concentração expressa
em termos de porcentagem (partes por cem). Três
métodos são comuns

��������??????� �� �??????��??????�� =
� �� ������
� �?????? ����çã�
���%

��������??????� �� ������???????????? =
?????? �� ������
?????? �?????? ����çã�
���%

��������??????� �� �??????��??????/�������?????? =
� �� ������,�
?????? �?????? ����çã�,�??????
���%
Deve-se notar que o denominador das expressões
refere-se a solução e não ao solvente e que as duas
primeiras não dependem da unidade empregada
desde que sejam iguais.
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15. •Partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb):
Utilizado para soluções muito diluídas.

??????
���=
� �� ������
� �?????? ����çã�
��
??????
���
As unidades de massa do numerador e do
denominador devem concordar. Para soluções ainda
mais diluídas, emprega-se 10
9
ppb em vez de 10
6

ppm.
Obs: Para soluções aquosas diluídas, cujas
densidades são aproximadamente 1,00 g/mL, temos
que 1 ppm = 1,00 mg L
-1
= 1,00 g L
-1

Exemplo: Qual a concentração de K
+
em uma
solução que contém 63,3 ppm de K
3Fe(CN)
6?
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16. •p-Funções: Utilizadas para expressar a
concentração de uma determinada espécie. O p-
valor é dado pelo logaritmo negativo na base 10
da concentração em mol L
-1
da espécie.

�??????=−????????????????????????

Permite que as concentrações, que variam de 10 ou
mais ordens de grandeza, sejam expressas em termos
de números pequenos positivos. A p-função mais
conhecida é o pH.

Exemplo: Calcular o p-valor para cada íon presente
em uma solução que é 2,00 x 10
-3
mol L
-1
em NaCl e
5,4 x 10
-4
mol L
-1
em HCl.
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17. Cálculos envolvendo Diluições
•Diluição é o processo de acrescentar mais
solvente a uma solução concentrada.
•Em um laboratório de Química, não existem
soluções de todas as concentrações possíveis e
imagináveis.
•Geralmente são preparadas e armazenadas
soluções de concentração elevada e, a partir
delas, podem-se obter outras mais diluídas por
meio da diluição.
•Em um processo de diluição, a quantidade de
matéria antes e depois do processo não se altera,
pois não há a adição de mais soluto.

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18. •Portanto podemos escrever a seguinte igualdade

�
??????�??????�????????????�(??????���� �?????? �??????��??????çã�)=�
�??????�??????�(����??????� �?????? �??????��??????çã�)

•Vimos anteriormente que a concentração em mol
L
-1
é dada pela equação ??????
??????=
????????????
??????
. Rearranjando
esta equação, chegamos que �
??????=??????
??????×??????.
Substituindo na igualdade temos que

�
????????????�??????�????????????�
×??????
??????�??????�????????????�=�
??????�??????�??????�
×??????
�??????�??????�

Exemplo: Como proceder para preparar um litro de
uma solução de NaCl 0,375 mol L
-1
dispondo de outra
solução de concentração 2,5 mol L
-1
?

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19. Cálculos Estequiométricos
•Estequiometria: Relação entre o número de mols
de reagentes e produtos, como especificada por
uma equação química balanceada.
•Assim a equação

2NaI(aq) + Pb(NO
3)
2(aq) → PbI
2(s) + 2 NaNO
3(aq)

indica que 2 mols de iodeto de sódio aquoso se
combinam com 1 mol de nitrato de chumbo aquoso
para produzir 1 mol de iodeto de chumbo sólido e 2
mols de nitrato de sódio aquoso SEMPRE NESTA
PROPORÇÃO
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20. •Esquema para realização de cálculos
estequiométricos.







Exemplo 1: Qual a massa de AgNO
3 (169,9 g mol
-1
)
necessária para converter 2,33 g de Na
2CO
3 (106,0 g
mol
-1
) para Ag
2CO
3? (b) Qual a massa de Ag
2CO
3
(275,7 g mol
-1
) que será formada?

Massa Mols
Dividir pela
massa molar
(1)
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Mols
Multiplicar
pela razão
estequiométrica
(2)
Massa
Multiplicar
pela massa
molar
(3)

21. Exemplo 2: Qual a massa de Ag
2CO
3 (275,7 g mol
-1
)
formada quando 25,0 mL de AgNO
3 0,200 mol L
-1
são
misturados com 50,0 mL de Na
2CO
3 0,0800 mol L
-1
?

Exemplo 3: Qual será a concentração molar analítica
de Na
2CO
3 na solução produzida quando 25,0 mL de
AgNO
3 0,200 mol L
-1
são misturados com 50,0 mL de
Na
2CO
3 0,0800 mol L
-1
?
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