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Universidade Federal de São João Del Rei
Relatório de Análise Instrumental
Preparo de curvas analíticas
Amanda de Abreu Oliveira Ribeiro – 094550010
Bruna Almeida Barbosa – 094550009Bryann Clyff Damasceno Mota – 094550033
Eduardo Henrique de Azevedo – 094550043
Lucas de Melo Vale Vilano – 104550064
Ouro Branco - MG
Outubro de 2011
Relatório apresentado ao curso de
Engenharia Química na disciplina deAnálise Instrumental Experimental,sob responsabilidade da professoraAna Maria de Oliveira.
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Preparo de curvas analíticas
RESUMO
A construção de curvas analíticas pela relação entre o sinal analítico medido versus aconcentração do analito, permite a calibração de equipamentos para métodos instrumentais.
Os métodos de padronização interna, padronização externa e adição de padrão são os mais
utilizados. Tudo que foi desenvolvido nesta prática, objetivou a construção de curvas
analíticas pelos três métodos de calibração citados acima e a comparação entre eles. Foram
preparadas soluções estoques de concentrações conhecidas e os procedimentos para a
construção das curvas foram obedecidos. As concentrações obtidas experimentalmente
através dos três métodos foram: 6,0768 x 10-4 mol/L, 8,6038 x 10-4 mol/L, 5,0908 x 10-4
mol/L, respectivamente. Por meio da regressão linear, o método da padronização externa se
mostrou mais eficiente para a determinação de KMnO4 , pois o valor obtido foi mais próximo
do que era desejado, tendo como referência a massa de permanganato utilizada.
1. INTRODUÇÃO
A espectrofotometria é um dos métodos analíticos mais usados nas determinações
analíticas. É aplicada para determinações de compostos orgânicos e inorgânicos como, por
exemplo, na identificação do princípio ativo de fármacos. Ela avalia a capacidade dos
solutos de absorver luz em comprimentos de onda específicos. A partir disso é possível
determinar a concentração do soluto em determinada solução, através da medida de
absorbância das espécies químicas (VINADÉ, VINADÉ, 2005; MASTROENI, GERN,
2008).
Absorbância é a capacidade de absorver energia radiante, ela geralmente é expressa
em percentagem (ou por um número entre 0 e 1) e os espectrofotômetros são os
instrumentos capazes de registrar os dados de absorbância de uma solução (VINADÉ,
VINADÉ, 2005; LEAL, 2007).
A concentração de uma substância em uma determinada amostra pode ser
determinada através da comparação da intensidade da cor, obtida com a intensidade da cor
produzida em soluções padrão, ou através de uma curva de calibração produzida em um
gráfico de concentração das soluções padrão versus absorbância. É realizada uma série de
determinações com concentrações crescentes da solução padrão, medindo as suas
respectivas absorbâncias (SKOOG, et al, 2007 ; BOGO, BASSO, 2009).Três métodos podem ser utilizados para a construção de curvas de calibração:
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No método do padrão interno, uma quantidade conhecida da espécie que atua como
referência é adicionada a todas as amostras, padrões e brancos. Então o sinal de resposta não
é aquele do próprio analito, mas sim da razão entre o sinal do analito e o da espécie de
referência. É preparada, como de maneira usual, uma curva de calibração na qual o eixo y é
a razão entre as respostas e o eixo x, a concentração do analito nos padrões (SKOOG, et al,
2007).
No método do padrão externo, um padrão externo é preparado separadamente da
amostra. Quando os padrões externos são usados, considera-se que quando a mesma
concentração do analito estiver presente na amostra e no padrão, a mesma resposta será
obtida. Assim, a relação funcional da calibração entre resposta e a concentração do analito
também deve-se aplicar à amostra. Normalmente em uma determinação, a resposta original
do instrumento não é utilizada. Em vez disso, a resposta analítica é corrigida por meio da
medida de um controle (branco). O branco ideal é idêntico à amostra, mas sem o analito
(SKOOG, et al, 2007).
No método das adições de padrão, uma quantidade conhecida da solução padrão,
contendo o analito, é adicionada a uma porção da amostra. As respostas antes e depois da
adição são medidas e posteriormente usadas para obter a concentração do analito.
Alternativamente, as múltiplas adições são feitas a diversas porções da amostra. A adição de
padrão considera uma resposta linear. Isso deve ser sempre confirmado ou o método das
adições múltiplas deve ser empregado para se verificar a linearidade. Uma forma de análise
para o quão linear é sua curva é a utilização do cálculo do coeficiente de correlação (R²), seu
valor deve aproximar-se de 1 para que se possa considerar que o resultado obtido seja
aceitável (SKOOG, et al, 2007).
2. OBJETIVOPreparação de curvas analíticas por métodos de padronização distintos e comparação
dos resultados obtidos entre eles.
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3. MATERIAS E MÉTODOS
3.1 Materiais e Reagentes
Permanganato de potássio (F. Maia Indústria e Comercio LDTA®) e dicromato de
potássio (Dinâmica Química Comtemporânea®). Balões volumétricos de 100 mL, 250 mL e
1 L, espátula, béquer de 100 mL, bastão de vidro, pipetas volumétricas de 1, 2 e 5 mL,
pipeta graduada de 25 mL, pisseta, balança analítica (Shimadzu® AY220), espectrofotômetro
(Biospectro® SP - 220).
3.2 Métodos
3.2.1 Preparo da Amostra
A balança analítica foi tarada com um béquer de 100 mL, onde foi pesado 0,0947 g
de permanganato de potássio. Com uma pisseta adicionou-se 100 mL de água destilada ao
béquer e homogeneizou-se a mistura com um bastão de vidro. A mistura foi então
transferida para um balão volumétrico de 1 litro e teve seu volume aferido com água
destilada. Com uma pipeta graduada de 10 mL, transferiu-se 4 mL desta amostra para um
balão volumétrico de 100 mL, completando seu volume com água destilada.
3.2.2 Preparo da Solução Estoque
Padronização Externa: Tarou-se a balança analítica com um béquer de 100 mL, onde foi
pesado 0,0247 g de KMnO4 . Com uma pisseta, preenchida com água destilada, fez-se a
dissolução do permanganato e a transferência deste para um balão volumétrico de 250 mL,
que teve seu volume aferido com água destilada.
Padronização Interna: do mesmo modo feito anteriormente, pesou-se 0,0148 g de
dicromato de potássio, transferindo-o para o balão volumétrico de 100 mL e aferindo com
água destilada.
3.2.3 Método de Padronização Externa
Com auxílio de uma pipeta graduada, foram transferidos 2, 4, 8, 12 e 20 mL da
solução estoque de permanganato de potássio para um balão volumétrico de 100 mL, que
foram aferidos com água destilada. Foi feita uma comparação visual entre a amostra
preparada em 3.2.1 e os 5 balões preparados, para estimar a concentração. Foram feitas as
leituras de absorbância de cada balão volumétrico no espectrofotômetro e anotou-se osvalores registrados para construção da curva analítica.
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3.2.4 Método de Padronização Interna
Assim como feito para a padronização externa, foram adicionados os mesmos
volumes de permanganato de potássio aos balões volumétricos de 100 mL, só que desta vez
adicionou-se mais 8 mL da solução estoque de dicromato de potássio a cada um deles. Foi
feita a leitura da absorbância de cada um dos 5 balões volumétricos preparados. Os dados
foram anotados para posterior construção da curva analítica.
3.2.5 Método de Adição de Padrão
Para o método de adição de padrão pegou-se 8 mL da amostra diluída, com auxílio
de uma pipeta graduada, transferindo-a para um balão volumétrico de 100 mL, que foi
aferido com água destilada. Foi então feita a medida de absorbância.
Foram preparadas então mais quatro amostras em balão volumétrico de 100 mL,
sendo que foi adicionado a cada um deles 8 mL da amostra diluída (preparada em 3.2.1) e
acrescentado respectivamente 5, 10, 15 e 20 mL da solução estoque de permanganato de
potássio. Agitou-se as soluções e fez-se as leituras de absorbância (no comprimento de onda
do permanganato) das amostras de cada um dos balões preparados. Com os dados obtidos
montou-se a curva de adição de padrão, e por extrapolação da mesma encontrou-se a
concentração de permanganato na amostra.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Padronização Externa
A solução de amostra foi preparada utilizando-se uma massa (m ) de 0,0947 g de
permanganato de potássio diluída em 100 mL de água destilada. Após a diluição, teve seu
volume (V 1 ) completado até 1 L com água destilada. Logo em seguida, foi feita a diluição de4,00 mL em um balão volumétrico de 100 mL, completando com água destilada. Dessa
forma, fez-se o cálculo teórico da concentração (C 1 ) de permanganato de potássio na amostra
através da equação (1) com a finalidade de, posteriormente, avaliar o erro no resultado do
método analítico.
Considerando a massa molar (M ) do permanganato de potássio de 158,03 g/mol, o
número de mols do permanganato (n 1 ) será:
= (1)
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=
-4
(2)
= -4 L -1
Para se calcular a concentração teórica (C 2 ) da amostra, após a diluição de umaalíquota de 0,004 L (V a l) em um balão volumétrico de 100 mL (V ), utilizou-se as fórmulas(2) e (3).
(3)
n 2 = 2,3970 x 10-6 mol
Essa diluição, feita previamente à leitura da absorbância no espectrofotômetro, foi
necessária para que a faixa de concentração do analito esteja dentro da faixa dinâmica linear
do equipamento de medição, que se estende da menor até a maior concentração em que as
medidas quantitativas devem ser realizadas. Estas concentrações são relativamente baixas
para que, segundo a lei de Beer-Lambert, mostrada na equação (4), a relação entre a
absorbância da luz no comprimento de onda especificado e a concentração da substância nasolução seja linear (SKOOG, et al, 2007).
(4)
Sendo A aabsorbância a fixo, aabsortividade molar, β o caminho ótico e χ a
concentração da solução absorvente.
O melhor comprimento de onda para uma determinada solução é aquele no qual há
maior absorção e, portanto, menor transmissão de luz. Portanto, o valor de melhor
comprimento de onda para KMnO4 encontrado na literatura é de nm, sendorecomendada a faixa de 490 a 530 nm como aceitável do ponto de vista de sensibilidade
para medidas espectrofotométricas (SKOOG, et al, 2009).
A linearidade é essencial, já que curvas não lineares requerem um grande número de
dados de calibração e estão mais sujeitas a erros (SKOOG, et al, 2007).
Uma solução de estoque de permanganato de potássio foi preparada em um volume
(Ve) de 0,250 L de água destilada. Dessa forma, calculou-se, o número de mols (n e) a partir
da equação (2) e a massa (me) de permanganato necessária para obter uma concentração (C e)
de 0,0006 mol/L, conforme a equação (5).
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0,00015 mol
(5)
0,00015 mol =>
A massa de permanganato realmente pesada foi de 0,0247g. Dessa forma, a
concentração do estoque (Ce) passou a ser 6,2520 x 10-4 mol/L, porém os volumes
necessários já haviam sido calculados conforme a equação (6). Assim, as concentrações
especificadas (Cp) foram recalculadas e os resultados listados na Tabela 1.
(6)
Esses volumes foram adicionados aos balões citados anteriormente e a solução foi
aferida com água destilada. Realizando uma comparação visual entre amostra e padrões,
verificou-se que a tonalidade da amostra estava entre a segunda e a terceira concentração
padrão.
A leitura da absorbância das soluções padrão preparadas anteriormente foi feita pela
retirada de uma alíquota de cada uma delas, no comprimento de onda de 525nm. Os valores
encontrados no espectrofotômetro estão dispostos na Tabela 1.
Tabela 1 – Volumes, de solução estoque de permanganato, necessários para preparar soluções com as
concentrações desejadas e absorbância encontrada nas concentrações das soluções padrão.
Volumes requeridos (L) Concentração (mol L-1
) Absorbância1 0,002 1,2504 x 10-5 0,108
2 0,004 2,5001 x 10-5 0,143
3 0,008 5,0016 x 10-5 0,206
4 0,012 7,5024 x 10-5 0,277
5 0,020 1,2504 x 10-4 0,408
A partir dos dados da tabela foi feito o gráfico Absorbância x Concentração,
mostrado na Figura 1:
Figura 1 – Curva analítica obtida pelo método do padrão externo.
y = 0,0267x + 0,0751
R² = 0,99980
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 5 10 15
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Concentração de KMnO4 (10-5 mol/L)
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Através da equação da reta obtida pela da curva analítica, mostrada na Figura 1, fez-
se o cálculo da concentração de permanganato de potássio na amostra.
(7)
A partir da equação (7) e dos valores de absorbância medidos no espectrofotômetro
dos grupos 3, 4 e 5, pode-se calcular a concentração diluída (Cd ) de cada grupo.
Cd3=
Cd3 = 1,8689 x 10-5 mol/L
Cd4=
Cd4 = 2,4307 x 10-5 mol/L
Cd5=
Cd5 = 2,3558 x 10-5 mol/L
Tais concentrações são das amostras diluídas, para encontrar as concentrações reais deve-se
utilizar o fator de diluição. Nesse caso, o fator de diluição é 25. Sendo calculado pela divisão de 100
mL por 4 mL. Dessa forma, as concentrações reais(Cr) de cada grupo foram:Cr3 = (1,8689 x 10-5 mol/L) x 25 = 4,6723 x 10-4 mol/L
Cr4 = (2,4307 x 10-5 mol/L) x 25 = 6,0768 x 10-4 mol/L
Cr5 = (2,3558 x 10-5 mol/L) x 25 = 5,8895 x 10-4 mol/L
A partir da concentração, encontrou-se as massas (mc) de permanganato de potássio
calculado para cada grupo utilizando as equações (1) e (2) e considerando a massa molar (M ) do
permanganato de potássio (KMnO4) de 158,03 g/mol.
mc3 = (4,6723 x 10-4 mol/L) x (158,03 g/mol) x (1 L) = 0,0738g
mc4 = (6,0768 x 10-4 mol/L) x (158,03 g/mol) x (1 L) = 0,0960g
mc5 = (5,8895 x 10-4 mol/L) x (158,03 g/mol) x (1 L) = 0,0931g
Com esses valores de massa calculada, pode-se calcular a porcentagem em massa
dividindo a massa calculada sobre a massa medida e multiplicando por 100%.
%m3 = (0,0738 g / 0,1015 g) x 100% = 72,71%
%m4 = (0,0960 g / 0,0947 g) x 100% = 101,37%
%m5 = (0,0931 g / 0,0983 g) x 100% = 94,71%
Média da porcentagem das massas é 89,60%
O desvio padrão para padronização externa é 14,99862.
4.2 Padronização Interna
A partir da solução de estoque de permanganato de potássio, adicionou-se 8 mL de
dicromato de potássio em cada balão volumétrico de concentração listada na Tabela 1.
Realizou-se as leituras da absorbância de cada solução estoque no espectrofotômetro em
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dois comprimentos de onda diferentes, sendo nm (cromato) e nm
(permanganato).
O gráfico da curva analítica não é construído com o sinal de resposta independente
em função da concentração, mas sim da razão entre o sinal do analito e o da espécie de
referência. É preparada, como de maneira usual, uma curva de calibração na qual o eixo y é
a razão entre as respostas e o eixo x, a concentração do analito nos padrões (SKOOG, et al,
2009).
A razão entre o sinal do analito e da espécie de referência é dada pela equação
(MENDES, 2009).
dicromato
to permangana
A
A(8)
Sendo Apermanganato a absorbância obtida pelo permanganato e Adicromato a absorbância
obtida pelo dicromato. Aplicando a relação, obtém-se os resultados descritos na Tabela 2.
Tabela 2 – Concentração da solução estoque de permanganato de potássio, leituras das absorbâncias de
permanganato de potássio e dicromato de potássio, razão entre as absorbâncias de permanganato e de
dicromato.
Concentração (mol L-1)Absorbância do
permanganato
Absorbância do
cromatocromato
to permangana
A
A
1 1,2504 x 10-5 0,044 0,197 0,223
2 2,5001 x 10-5 0,075 0,194 0,387
3 5,0016 x 10-5 0,136 0,195 0,697
4 7,5024 x 10-5 0,208 0,237 0,878
5 1,2504 x 10-4 0,334 0,268 1,246
A partir dos dados da tabela foi feito a curva Absorbância analito / Absorbância
padrão x Concentração, mostrado na Figura 2:
Figura 2 – Curva analítica obtida pelo método de padronização interna.
y = 0,0889x + 0,1766
R² = 0,9816
0
0,5
1
1,5
0 5 10 15
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Concentração de KMnO4 (10-5 mol/L)
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Através da equação da reta obtida pela da curva analítica, mostrada na Figura 2, fez-
se o cálculo da concentração de permanganato de potássio na amostra.
A partir da equação (7) e dos valores de absorbância medidos no espectrofotômetro
dos grupos 3, 4 e 5, pode-se calcular a concentração diluída (Cd ) de cada grupo.
Cd3=
Cd3 = 4,2880 x 10-5 mol/L
Cd4=
Cd4 = 6,8830 x 10-5 mol/L
Cd5=
Cd5 = 7,2295 x 10-5 mol/L
Tais concentrações são das amostras diluídas, para encontrar as concentrações reais deve-se
utilizar o fator de diluição. Nesse caso, o fator de diluição é 12,5. Sendo calculado pela divisão de
100 mL por 8 mL. Dessa forma, as concentrações reais(Cr) de cada grupo foram:
Cr3 = (4,2880 x 10-5
mol/L) x 12,5 = 5,36 x 10-4
mol/LCr4 = (6,8830 x 10-5 mol/L) x 12,5 = 8,6038 x 10-4 mol/L
Cr5 = (7,2295 x 10-5 mol/L) x 12,5 = 9,0369 x 10-4 mol/L
A partir da concentração, pode-se encontrar as massas (mc) de permanganato de potássio
calculado para cada grupo utilizando as equações (1) e (2) e considerando a massa molar (M ) do
permanganato de potássio (KMnO4) de 158,03 g/mol.
mc3 = (5,3600 x 10-4 mol/L) x (158,03 g/mol) x (1 L) = 0,0847g
mc4 = (8,6038 x 10-4 mol/L) x (158,03 g/mol) x (1 L) = 0,1360g
mc5 = (9,0369 x 10-4 mol/L) x (158,03 g/mol) x (1 L) = 0,1428g
Com esses valores de massa calculada, pode-se calcular a porcentagem em massa
dividindo a massa calculada sobre a massa medida e multiplicando por 100%.
%m3 = (0,0847 g / 0,1015 g) x 100% = 83,45%
%m4 = (0,1360 g / 0,0947 g) x 100% = 143,61%
%m5 = (0,1428 g / 0,0983 g) x 100% = 145,27%
Média da porcentagem das massas é 124,11%
O desvio padrão para padronização externa é 35,2224.
4.3 Método da Adição de Padrão
As amostras preparadas no item 3.2.5 foram levadas ao espectrofotômetro, onde
tiveram suas absorbâncias lidas e registradas. Os dados podem ser vistos na Tabela 3.
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Tabela 3 – Dados do Método de Adição de Padrão
Volume de Soluçãoda Amostra diluída
(mL)
Volume de SoluçãoEstoque de KMnO4
adicionada (mL)
Concentração deKMnO4 (mol/L) Absorbância
1 8 0 0 0,114
2 8 5 3,126 x 10-5 0,2063 8 10 6,252 x 10-5 0,26245
88
1520
9,378 x 10-5
12,504 x 10-50,3780,456
A partir dos dados da tabela acima foi feito o gráfico Absorbância x Concentração,
mostrado na Figura 3:
Figura 3 - Gráfico do método de adição de padrão (8 mL da solução estoque diluída de KMnO4 (de
concentração desconhecida) adicionada de 0, 5, 10, 15 e 20 mL de KMnO4 6,2520 x 10-4
mol/L).
Em todos os gráficos pode-se observar que o ajuste de curva foi adequado, visto que
o valor de R2 se aproxima de 1. Os pequenos erros e desvios na curva podem ser justificados
por interferência de outras substâncias na leitura do espectrofotômetro, ou mesmo pelo
desvio do valor da pesagem de KMnO4, na hora de preparar a solução estoque.
A partir da extrapolação da curva consegue-se encontrar a concentração da solução
da amostra diluída, preparada em 3.2.1, que possui um valor de 4,0727x10 -5 mol L-1, como
observado no gráfico abaixo:
Figura 3 – Extrapolação da curva por adição de padrão.
y = 0,0275x + 0,1121
R² = 0,991
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 2 4 6 8 10 12 14
A b s o r b â n c i a
Concentração de KMnO4 (10-5 mol/L)
y = 0,0275x + 0,112
R² = 0,9953
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
-5 0 5 10 15
A b s o r b â n c i a
Concentração de KMnO4 (10-5
mol/L)
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Tal concentração é referente à amostra diluída, para encontrar a concentração real deve-se
utilizar o fator de diluição. Nesse caso, o fator de diluição é 12,5. Sendo calculado pela divisão de
100 mL por 8 mL. Dessa forma, as concentração real (Cr) foi de:
Cr = (4,0727 x 10-5 mol/L) x 12,5 = 5,0908 x 10-4 mol/L
5. CONCLUSÃO
Por meio do preparo das curvas analíticas relativas aos métodos de padronização
externa, padronização interna e adição de padrão, foi possível determinar a concentração de
KMnO4 nas amostras de permanganato. As concentrações obtidas pelas curvas relativas aos
métodos citados acima, foram respectivamente: 6,0768 x 10-4 mol/L, 8,6038 x 10-4 mol/L,
5,0908 x 10-4 mol/L. A técnica mais eficiente foi a de padronização externa, visto que se
obteve através dela a menor diferença com relação ao esperado pela massa de permanganato
que foi utilizada na preparação da amostra. Tal eficiência pode ser corroborada com o fato
do método possuir o melhor ajuste na curva de calibração, com um coeficiente de correlação
de valor 0,9998, bem próximo de 1.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. VINADÉ, M. E.; VINADÉ, E. R., Métodos espectroscópicos de análise
quantitativa, 1ª edição, Rio Grande do Sul: UFSM, 2005. 272 p.
2. MASTROENI, M.; GERN, R., Bioquímica: Práticas adaptadas. 1ª edição, Rio
de Janeiro: Atheneu, 2008. 134 p.
3. LEAL, K. Espectroscopia: Energia e o espectro eletromagnético. UFF, 2007.
Disponível em:
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