Dosagem

Em química analítica , ensaio é a ação de determinar a quantidade de material , fração ou concentração de uma substância específica (o analito ) presente em outra ou em uma mistura (a matriz ).

Classificação dos métodos de ensaio

Existem três famílias de dosagens:

métodos físico-químicos de determinação :
- métodos de eletroanálise ;
- métodos cromatográficos ;

métodos de dosagem física :
- métodos espectrofotométricos : determinação da quantidade de analito pela medição da absorbância da luz no comprimento de onda por ela fornecido (em UV, visível ou IV);
- métodos de física nuclear : ativação de nêutrons ;

Métodos de ensaio químico ou titulações : esses métodos envolvem uma reação química do analito. O analito a ser titulado é misturado a uma espécie química , denominada reagente titulante , introduzida em quantidade conhecida. A estequiometria da reação envolvida entre o analito e o reagente de titulação deve ser conhecida e única.

Exemplos de métodos de ensaio

Ensaios gravimétricos

Um ensaio gravimétrico consiste em determinar a quantidade de analito por pesagem.

Ensaios que não são titulações

Determinação de água por perda de peso durante a secagem
Determinação da cinza após calcinação (neste caso, o que é medido não é uma espécie química, mas uma mistura)
Dosagem por calibração:
- por espectroscopia (principalmente UV, visível, IV, NMR);
- por condutimetria.

Ensaios que são titulações

Ensaios de precipitação:
- dosagem de cobre de acordo com Rivot;
- determinação de prata na forma de cloreto de prata ;
- ensaio ácido-base (por pHmetria ou colorimetria);
- ensaio redox (por potenciometria ou por colorimetria);
- ensaio complexométrico (por exemplo, com EDTA ).

As dosagens também são categorizadas pela quantidade medida:

o volume , para ensaios de massa;
a massa para gravimétries;
um potencial para potenciometria;
uma carga elétrica para as coulometrias;
absorbância para ensaios colorimétricos;
etc.

Ensaios Titrimétricos

Um ensaio titulométrico consiste em consumir todo o reagente (o titulante) necessário para a transformação quantitativa de todos os constituintes a serem ensaiados (o analito). Por exemplo, determinação de uma solução de ácido clorídrico [H + ; Cl - ] de concentração desconhecida com o auxílio de uma solução titulada (ou seja, de composição conhecida) de hidróxido de sódio (mais comumente conhecido como "soda cáustica") [Na + ; HO - ].

Alguns ensaios titulométricos envolvem o analito na determinação da equivalência. Estas são as titulações diretas . Em outros, o analito reagiu em uma primeira reação química e a equivalência é determinada com outra reação química. Estas são titulações indiretas (por exemplo, ensaios de retorno).

Dosagem de retorno

A dosagem de retorno é um método para determinar indiretamente a quantidade de material a ser dosada. A substância a ser testada reage com uma quantidade conhecida e em excesso de reagente de titulação e, em seguida, o excesso de reagente de titulação é neutralizado com outro reagente. ${\ displaystyle {\ rm {Q_ {T}}}}$

Conhecendo a quantidade total do reagente de titulação e a quantidade que foi neutralizada pelo segundo reagente, deduz-se, por simples subtração, a quantidade que serviu para neutralizar o material a determinar e, consequentemente, a quantidade de material a determinar. ${\ displaystyle {\ rm {Q_ {T}}}}$ ${\ displaystyle {\ rm {Q_ {2}}}}$ ${\ displaystyle {\ rm {Q_ {1}}}}$

Por exemplo, quando queremos determinar o índice de saponificação I s de uma substância gordurosa , esse material reage com uma base forte que geralmente é o hidróxido de potássio (também chamado de "potássio cáustico"). Esta reação é bastante lenta e deve ser realizada a quente. Portanto, é preferível colocar um excesso de potássio na solução, deixar os dois materiais agirem por pelo menos uma hora para que a reação se complete. Em seguida, com uma solução-padrão de ácido clorídrico, determina-se a massa de potassa que não reagiu com a substância gordurosa. A massa de potássio que reagiu com a substância gordurosa é calculada, o que dá I s .

Esta técnica é valiosa quando a reação entre o analito e o titulante não é instantânea. É o caso da saponificação anterior. O feedback tem que ser rápido.

Ensaios eletroquímicos

Conjunto com dois eletrodos, incluindo uma referência

O potencial de um eletrodo de medição é medido em relação a um eletrodo de referência . Exemplos de referência:

eletrodo de calomelano saturado ; os potenciais identificados a partir deste eletrodo são anotados em volts ECS;
eletrodo de hidrogênio padrão , os potenciais identificados a partir deste eletrodo são denotados em volts ESH;
qualquer par redox cujo potencial é estável nas condições de uso pode servir como um eletrodo de referência; tal eletrodo deve, entretanto, ser conectado à solução estudada por uma ponte iônica.

Exemplos de eletrodos de medição:

platina para ensaios redox ;
metais para medir seus íons metálicos (eletrodo de prata para medir íons de prata );
eletrodo de vidro para determinações ácido-base.

Montagem com dois eletrodos indicadores Conjunto de três eletrodos

Usamos para esta montagem:

um eletrodo de trabalho (eletrodo rotativo; aquele a ser estudado);
um eletrodo de referência: geralmente, o eletrodo de calomelano (ECS) é usado porque o eletrodo de hidrogênio (ESH) é inconveniente de usar.

Nota: E (ECS / ESH) = 0,245 V ;

um eletrodo auxiliar: frequentemente, o eletrodo de platina ou carbono é usado, possivelmente um eletrodo de aço inoxidável. O importante é que não seja atacado no ambiente de uso.

A montagem de três eletrodos permite traçar a curva da intensidade em função do potencial: i = f (E) . Para isso, é utilizado um voltamograma experimentalmente ajustando a velocidade de rotação, no caso de um eletrodo giratório (em rpm), o potencial inicial (expresso em mV) e o potencial final (em mV). A altura da onda da curva i = f (E) é proporcional à concentração das espécies químicas reduzidas (na maioria dos casos as reduções são feitas).

Outras técnicas

Detecção acoplada a um cromatógrafo de gás ; a quantidade medida é então a integração do sinal dado pelo dispositivo de detecção na saída da coluna; essas técnicas requerem calibração prévia:
- catarômetro (detector de condutividade térmica ): medição da variação da condutividade térmica do gás portador;
- FID: detector de ionização de chama. Após a separação pela coluna de cromatografia, as substâncias chegam uma a uma em uma chama de hidrogênio / oxigênio (ar). Ao serem queimados, eles se transformam em íons que, passando entre dois eletrodos polarizados, criam uma corrente elétrica . A medição deste último permite dosar as substâncias;
- ECD: detector de captura de elétrons . Após a separação pela coluna cromatográfica, as substâncias chegam uma a uma no detector onde existe uma fonte ionizante ( raios β ). Os íons formados são capturados por eletrodos e a corrente assim formada é medida.

Veja também