preparo amostra aspectos gerais
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Aspectos gerais sobre
preparo de amostras
Joaquim A. Nóbrega
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Técnicas Espectroanalíticas
- FAAS
- GFAAS
- ICP OES
- ICP-MS
- Aspecto comum: amostras são usualmente
introduzidas como soluções
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A sequência analítica: as
principais etapas de uma análise
1. Definição do problema
2. Seleção do método
3. Amostragem: coleta de uma amostra representativa; preparo da amostra laboratorial; replicatas
4. Preparo da amostra: obtenção de soluções a partir da amostra
5. Separação: eliminação de interferências
6. Execução de medidas (sinal analítico x concentração: calibração)
7. Cálculo dos resultados e estimativa de confiabilidade (validação)
8. Ação
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Preparo de Amostra
- A etapa de preparo da amostra é geralmente a mais cara e que envolve mais consumo de tempo e esforço
- O tempo total envolvido na análise pode ser determinado pelo tempo gasto na etapa de preparo da amostra (“Amostragem e preparo de amostra ainda determinam o tempo total de análise e são etapas limitantes do processo”.)
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Preparo de Amostra
- O melhor preparo de amostra é não ter que
prepará-la (Determinação direta de Cd em
urina por ETV-ICP OES)
- Procedimentos “Dilua-e-determine”
- Determinação da composição inorgânica de
leite por ICP’s
- Diluição com água: resultados inexatos!
- Diluição com aminas: OK!
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Escolha do Método
- Determinação de Ca em água
- Determinação de Ca em carbonato de cálcio
- Determinação de Ca em vidro
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Escolha do Método
- Formas de Hg em urina
- Formas de As em frutos do mar
- Cr(VI) em ligas, cimentos, carros etc.
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Cr(VI) – Especiação Redox
US EPA Método 3060A: “…é um procedimento de digestão alcalina desenvolvido para extrair compostos solúveis e insolúveis de solos, lodos e sedimentos. O método foi desenvolvido para extrair todas formas solúveis, adsorvidas e precipitadas de cromo hexavalente e ao mesmo tempo assegurar que nenhum cromo trivalente é oxidado e que nenhum cromo hexavalente é reduzido”.
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Cr(VI) – Especiação Redox
- 2,5 g amostra
- 0,28 mol/L Na2CO3 + 0,5 mol/L NaOH
- 90 – 95 oC
- 1 h
- Determinação?
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Escolha do Método: Parâmetros
- Quais espécies serão determinadas? Quais as faixas de concentrações dessas espécies?
- Qual informação se busca? qualitativa semiquantitativa quantitativa
- Qual o grau de exatidão necessário?
- Quais são os constituintes da matriz da amostra?
- Quais são as propriedades químicas e físicas da amostra bruta? (homogeneidade)
- Quantas amostras serão analisadas? Qual a quantidade de cada amostra disponível para análise?
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Escolha do Método: Requisitos Gerais
- Precisão
- Exatidão
- Seletividade
- Sensibilidade
- Limite de detecção
- Frequência analítica
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Esciolha do Método: Requisitos Especiais
- Microanálise
- Controle de produção
- Química Forense
- Variação temporal
- Especiação química (As, Hg, Cr…)
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Escolha do Método: Restrições
- Custo
- Espaço laboratorial
- Infra-estrutura laboratorial
- Tempo disponível
- Habilidade do analista
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Escolha do Método: Questões
- Trata-se da aplicação de um método padrão ou será necessário desenvolver ou modificar um método e demonstrar sua eficiência?
- Tratando-se da aplicação de um método padrão, o mesmo se aplica para o tipo de matriz presente na amostra?
- Quais os teores de analitos esperados nas amostras?
- Qual a exatidão e a precisão requeridas para efetivo uso dos resultados gerados?
- Trata-se de uma amostra que implica em toxicidade para o analista?
- A amostra requer algum procedimento especial de manipulação (e.g. radioativa, sensível ao ar, higroscópica)?
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Escolha do Método: Questões
- Quantas replicatas são necessárias?
- Qual a quantidade de amostra necessária?
- Qual a quantidade de amostra disponível?
- Qual tipo de frasco deveria ser usado?
- As amostras devem ser preservadas?
- Qual o custo aceitável para a análise?
- Qual a urgência (real) para emissão de
resultados?
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Pré-tratamento de Amostra
- Pré-tratamento da amostra inclui todos
procedimentos para o preparo da amostra no
laboratório
- Pré-tratamento depende do estado original
da amostra
- A maioria das técnicas instrumentais de
medida requer uma etapa prévia de digestão
da amostra
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Pré-tratamento de Amostra
- As principais razões para o pré-tratamento de amostra são:
- Homogeneização
- Dissolução de materiais sólidos
- Separação de substâncias interferentes
- Pré-concentração de analitos
- Ph. Quevauviller, Sci. Tot. Environ.,176:141,1995.
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Pré-tratamento de Amostra
- Operações preliminares de tratamento
geralmente são físicas
- Moagem
- Secagem
- Filtração
- Centrifugação
- Destilação
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Preservação de Amostras
- Liofilização (meio aquoso, alimentos, resíduos)
- Irradiação (amostras biológicas) – estabilidade do analito precisa ser estabelecida
- Antioxidantes (amostras líquidas) – avalie efeitos de interferência específicos
- Anticoagulantes (sangue e amostras clínicas) – contaminação
- Autoclave (fluidos biológicos e solos) – avalie efeitos de interferência específicos
- Ácidos (água) – evite hidrólise
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Preparo de Amostra: Homogeneização
- Homogeneização – visando obter uma
amostra representativa
- Etapa importante na análise da maioria dos
materiais
- Grau de homogeneidade requerido depende
predominante/e do tamanho da subamostra
- Identificação de heterogeneidades por
análises paralelas de várias subamostras do
mesmo material
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Preparo de Amostra: Homogeneização
- Aspecto crítico: contaminação (amostra pode ser
mais dura que o material do dispositivo usado para
moagem)
- Reações químicas: oxidação Fe(II); perda de água
- Materiais moles:
- Moinhos de alta velocidade
- Liofilização pulverização
- Materiais duros:
- Moinhos de bolas
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Engelsen & Wibetoe, Fresenius J. Anal. Chem.,366:494,2000.
Temperatura ambiente Moagem criogênica
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Sequência Analítica
- Amostragem
- Moagem / homogeneização (10 min – 2 h)
- Amostra representativa
- Pesagem (3 - 5 min)
- Digestão (30 min to 48 h)
- Diluição (3 – 5 min)
- Medida (2 – 10 min)
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Digestão de Amostra
Dissolução é definida como o simples processo de
dissolver uma substância em um líquido sob
temperatura relativamente baixa
O termo digestão (decomposição) se refere a um
processo mais complexo que geralmente é
conduzido sob maior temperatura e/ou sob maior
pressão com a ajuda de reagentes e dispositivos
especiais.
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Digestão de Amostra
Biológica
C2H4 + 12 HNO3 Δ 12 NO2↑ + 8 H2O + 2 CO2↑
Geológica
SiO2 + 4 HF Δ 2 H2O + SiF4↑
Metais
Cu + 2 HCl Δ H2↑ + Cu2+ + 2 Cl-
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Digestão de Amostra
“A digestão de amostra desempenha uma
papel central na maioria dos processos
analíticos, mas não é frequentemente
reconhecida como uma etapa importante
em química analítica, com atenção especial
sendo direcionada para a etapa de
determinação.”
H. Matusiewicz, Wet digestion Methods, In: Z. Mester and R.E.
Sturgeon, Eds., Sample Preparation for Trace Element
Analysis. Elsevier, 2003.
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Digestão de Amostra
1. Digestão por via úmida
2. Combustão
3. Fusão
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Digestão de Amostra
1. Digestão por via úmida
1.1. Sistemas abertos
1.2. Sistemas fechados
2. Combustão
2.1. Sistemas abertos
2.2. Sistemas fechados
2.3. Sistemas dinâmicos
3. Fusão
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Digestão de Amostra
1. Digestão por via úmida
1.1. Sistemas abertos
1.2. Sistemas fechados
com aquecimento convencional
com aquecimento assistido por radiação micro-ondas
2. Combustão
2.1. Sistemas abertos
Via seca
Combustão sob baixa temperatura
2.2. Sistemas fechados
Combustão em frasco fechado
com aquecimento convencional
com aquecimento assistido por radiação micro-ondas
2.3. Sistemas dinâmicos
3. Fusão
com aquecimento convencional
com aquecimento assistido por radiação micro-ondas
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![Page 35: Preparo Amostra Aspectos Gerais](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf9266550346f57b9623fe/html5/thumbnails/35.jpg)
Preparo de Amostra – Ideal
Segurança
Multi-elementar
Frequência analítica (tempo)
Volume do digerido? Reagentes? Custo?
Resíduos? (Química Verde)
Experiência do analista
Baixa acidez residual
Baixo conteúdo de sólidos dissolvidos
Baixo teor de carbono residual (RCC)
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Efeito do Teor de Carbono Residual
sobre Determinações Analíticas
1. ICP-MS Interferência poliatômica: e.g. 52Cr+ (12C40Ar+) e 53Cr+ (13C40Ar+)
2. HGAAS: As e Se (elevado sinal de fundo e supressão de sinal)
3. Polarografia: Supressão de sinal de Cd e Pb
4. Digestão incompleta pode diminuir a liberação do analito da matriz
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A etapa de pré-tratamento pode
afetar…
- A exatidão e confiabilidade do resultado.
- A quantidade total de tempo e esforço
envolvidos na execução da análise. Muitos
métodos instrumentais de análise requerem
pré-tratamento de amostra mais simples que
os métodos clássicos.
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Avaliação de um procedimento de digestão
- Perda de analitos (As, Hg, S, Se, I)
- Contaminação (adsorção, dessorção)
- Eficiência de digestão (teor de carbono residual –
RCC)
- Tempo
- Energia necessária
- Trabalho requerido
- Frequência analítica
- Automação
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Preparo de Amostra – Desafios Críticos
- Frequência analítica
- Procedimentos gerais
- Reagentes: propriedades, compatibilidade com
técnica instrumental, pureza, segurança e custo
- Análise de Traços
- 1 ppb = 1 µg / L 1 s em 31,7 anos
- Análise de especiação
- Castanha do Pará
- Elevados teores de Se
- Elevados teores de Ba
- Formas químicas?