Escopo: A Revista Chemkeys é uma publicação do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas, sob a responsabilidade do Portal de Periódicos Eletrônicos Científicos (PPEC). Remodelada em 2018, tem como objetivo divulgar artigos didáticos na área da Química. Publica artigos teóricos e/ou experimentais, inéditos e/ou traduzidos, ensaios, resenhas, documentos e textos oriundos de publicações fora de catálogo. Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra Ano de fundação: 1996 eISSN: 2595-7430 Título abreviado: Rev. ChemKeys E-mail: andradej@unicamp.br Unidade: IQ Editor responsável: João Carlos de Andrade Prefixo DOI: 10.20396
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Determinação do número de coordenação de um complexo por titulação
Em princípio, um composto de coordenação mononuclear (também conhecido como complexo) é um arranjo formado pela interação de um íon (ou átomo) metálico central, chamado de “núcleo”, com átomos, íons ou moléculas ao seu redor, chamados “ligantes”. O número de ligantes que formam ligações coordenadas é denominado número de coordenação, que depende da configuração eletrônica do íon (ou átomo) central, da sua carga e do seu tamanho, entre outros fatores. Neste experimento didático, o objetivo é determinar o número de coordenação e a constante global de formação do complexo diamino-prata(I), utilizando a técnica de titulação por precipitação. Isso pode ser feito calculando as concentrações de íons prata não complexados presentes em misturas preparadas com quantidades constantes de íons prata(I) e quantidades crescentes de amônia. As concentrações remanescentes de íons [Ag⁺] em solução são determinadas por meio da titulação com uma solução padronizada de íons brometo. Embora a parte experimental pareça ser de execução simples, a prática exige habilidades técnicas para o manuseio correto dos instrumentos básicos utilizados em um laboratório de análises e o conhecimento sobre funções logarítmicas. Além disso, a interpretação dos resultados requer alguns conhecimentos teóricos, como o conceito de ácidos e bases de Lewis, o entendimento dos fenômenos de solubilidade e do produto de solubilidade, dos balanceamentos de carga e de massa e das constantes de formação dos complexos. O processamento dos dados experimentais e a construção de gráficos são conhecimentos essenciais.
Copyright (c) 2025 João Carlos de Andrade, Deborah de Alencar Simoni https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
A espectroscopia de dicroísmo circular (CD) é uma técnica analítica poderosa para estudar sistemas moleculares quirais, com amplas aplicações nas ciências da vida. Ela mede a absorção diferencial entre luz circularmente polarizada esquerda e direita, fornecendo informações sobre o arranjo estrutural de moléculas assimétricas. Avanços instrumentais das últimas cinco décadas permitiram medições precisas dos sinais de CD, tipicamente quatro ordens de magnitude menores que os de absorbância. Metodologias computacionais baseadas em mecânica quântica, como a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e sua extensão Dependente do Tempo (TD-DFT), mostram-se valiosas na previsão e interpretação de espectros de CD. Essas abordagens calculam propriedades eletrônicas e ópticas de moléculas quirais, complementando análises experimentais – especialmente em sistemas complexos onde a interpretação direta é desafiadora. A determinação da configuração absoluta de moléculas quirais constitui um dos desafios centrais em química orgânica, bioquímica e farmacologia. O CD destaca-se como principal técnica para esta finalidade, com aplicações práticas em: desenvolvimento de fármacos e caracterização de produtos naturais; biotecnologia (ex.: produção de biossimilares, onde a conformação proteica deve ser preservada para garantir eficácia); e na análise de enovelamento proteico, estabilidade, ligação a ligantes e respostas a mudanças ambientais.
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Análise quantitativa de misturas binárias usando a Espectroscopia de Absorção Molecular
A absorção molecular na região espectral entre 160 e 780 nm é causada pela excitação eletrônica das espécies absorventes. Em comprimentos de onda abaixo de 400 nm a energia da radiação incidente é suficiente para quebrar ligações químicas, enquanto na região infravermelha (acima de 780 nm) são observadas principalmente vibrações moleculares. Como as espécies químicas poliatômicas que absorvem na região UV-Vis do espectro eletromagnético têm bandas de absorção largas, as determinações simultâneas de múltiplas espécies são mais complicadas, dada a dificuldade em encontrar comprimentos de onda apropriados que permitam a medida direta da concentração individual de cada componente na mistura. Considerando a situação mais simples, onde a amostra consiste em apenas duas espécies absorventes em solução, os procedimentos mais diretos e eficientes que podem ser usados para resolver esse problema são o método algébrico, o método de espectroscopia de comprimento de onda duplo e o método de adição padrão no ponto H (HPSAM). Destes, o último parece ser mais eficiente, pois permite eliminar ou reduzir erros sistemáticos. Procedimentos experimentais e cálculos associados a esses métodos serão apresentados neste trabalho, tomando como exemplo a determinação simultânea das concentrações de dois íons distintos em uma solução aquosa ácida.
Espectroscopia em duplo comprimento de onda
Copyright (c) 2025 João Carlos de Andrade https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Absortividade molar e probabilidade de transição
A interação entre matéria e luz, ou radiação eletromagnética, é essencial para compreender as propriedades dos materiais. Essa interação é frequentemente analisada por meio da espectroscopia de absorção, fundamentada na Lei de Lambert-Beer. Descrita inicialmente por Pierre Bouguer, formalizada por Johann Lambert e ampliada por August Beer, essa lei estabelece uma relação matemática entre a absorção de luz, as propriedades ópticas do meio e a concentração de espécies absorvedoras. Segundo esta lei, a intensidade da luz decresce logaritmicamente ao atravessar uma substância absorvente. A absortividade molar, ao quantificar a capacidade de uma substância em absorver luz em determinada faixa espectral, reflete a interação entre a radiação e os estados do sistema. Essa propriedade, fundamental na espectroscopia, está diretamente relacionada às transições permitidas, cuja descrição requer um tratamento baseado na mecânica quântica. A mecânica quântica fornece uma abordagem importante para descrever transições entre diferentes estados de energia em átomos e moléculas, utilizando a teoria de perturbação dependente do tempo. Essa teoria relaciona as transições energéticas ao momento de transição, derivado da equação de Schrödinger dependente do tempo, determinando a probabilidade de ocorrência das transições. Uma interpretação clássica das transições, anterior a quântica, foi introduzida por Einstein, ao propor os coeficientes de absorção e de emissão, tanto espontânea quanto induzida. Essas soluções probabilísticas permitem estabelecer uma conexão entre parâmetros clássicos, como o coeficiente de absorção, o coeficiente de emissão, a absortividade molar, e a solução da equação de Schrödinger dependente do tempo, unificando perspectivas clássicas e quânticas no estudo da absorção de ondas eletromagnéticas.
Teoria de perturbação dependente do tempo
Copyright (c) 2025 Guilherme Gustavo Silva Amorim, Diego Pereira dos Santos, Rogério Custodio https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Haveria um mol de grãos de areia no planeta Terra?
Este artigo promove uma reflexão sobre a magnitude do número de Avogadro. É uma grandeza fundamental na química, que cria uma “conexão” entre os mundos microscópico e macroscópico. Avogadro propôs que em uma dada massa de gás sob as mesmas condições de temperatura e pressão, haveria o mesmo número de moléculas. Em 1860, esta hipótese foi apresentada no famoso Congresso de Karlsruhe, na Alemanha, que contou com a presença de cientistas renomados, e teve como objetivo a padronização da nomenclatura e das massas atômicas. No início do século XX, as questões sobre o número de Avogadro, o movimento browniano e, especialmente, se átomos e moléculas eram entidades reais, estavam profundamente relacionadas. Dois grandes cientistas, Albert Einstein e Jean Perrin, responderam a elas. Um dos aspectos mais fascinantes do número de Avogadro é seu tamanho e capacidade de demonstrar quão minúsculo é o mundo atômico em relação ao mundo que vivenciamos. A pergunta do título funciona como um confronto comparativo entre eles. A resposta quase imediata à pergunta é sim. Há, sem dúvida, muito mais do que um mol de grãos de areia. No entanto, como será mostrado, o resultado é bastante surpreendente.
Copyright (c) 2024 Edvaldo Sabadini, Vinícius de Morais Almeida https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
A natureza da luz é o ponto de partida de uma discussão acadêmica que resultou no desenvolvimento da mecânica quântica: a luz seria uma entidade física que apresenta caráter de onda ou partícula? Estudo sistemático das propriedades da luz puderam ser explicados ora considerando a luz como se manifestando como onda e ora como partícula. Essa dualidade foi utilizada para explicar a natureza de qualquer corpo material. A consequência foi a necessidade do desenvolvimento de leis mecânicas que conciliassem o caráter de onda e partícula para qualquer sistema físico. Este artigo discute os aspectos mais importantes associados com algumas das evidências do caráter onda-partícula da luz e a formulação inicial desenvolvida por Schrödinger.
Copyright (c) 2021 Rogerio Custodio https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Aspectos teóricos e práticos da espectroscopia de emissão em chama
Quando excitados por uma fonte de energia externa, como uma chama, um arco elétrico ou uma faísca, os elétrons dos átomos em seus estados fundamentais são excitados para outros estados mais energéticos e, quando retornam aos seus estados de energia mais baixos, emitem fótons. O uso desse processo físico para fins analíticos quantitativos é conhecido como espectroscopia de emissão atômica e, se uma chama for usada como fonte de energia, é chamado de espectroscopia de emissão atômica de chama, ou simplesmente fotometria de chama. Os processos físicos envolvidos são muito rápidos porque os tempos de vida dos estados excitados são curtos. No entanto, eles ainda podem ser usados ​​em experimentos didáticos em laboratórios de ensino de Química Geral e Química Analítica. Atualmente equipamentos modernos de espectroscopia de emissão são amplamente utilizados em geoquímica e mineralogia, análise de água e minerais, análise de solo, planta e fertilizantes, bioquímica e medicina. Na indústria, é rotineiramente empregado para o controle de qualidade de reagentes e de outros produtos, como ligas metálicas, vidro, cimento e cerâmica. Neste artigo, as características, usos e limitações da espectroscopia de emissão atômica de chama como uma técnica analítica são apresentadas de forma simples e direta, e experimentos educacionais bem conhecidos são usados ​​para ilustrar a teoria. Ao longo do texto, algumas questões destacadas são apresentadas para encorajar o leitor a buscar respostas na literatura.
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Aplicação quantitativa da espectroscopia de absorção molecular I
A absorção de radiação por espécies químicas em solução é a base de muitos métodos analíticos quantitativos. Neste processo, a energia dos fótons emitidos pela fonte de radiação, ao ser absorvida pelo analito, provoca uma mudança do seu estado de menor energia (fundamental) para um estado de maior energia (excitado) e, caso ocorra a absorção da radiação na região UV-Vis, o fenômeno observado terá sido causado pela excitação eletrônica das espécies absorventes. Muitos compostos e íons em solução absorvem nesta região do espectro eletromagnético, onde a principal característica é a presença de bandas de absorção muito largas. Além disso, espécies que absorvem pouco ou nada nesta região espectral, se presentes, podem interagir com outras moléculas no meio reacional e gerar produtos que o façam. Apesar de suas limitações, a espectroscopia de absorção molecular ainda é amplamente utilizada como método de análise, sendo rotineiramente empregada em análises ambientais, biológicas, industriais e forenses. Para associar a teoria à prática, este artigo apresenta um guia experimental simples, baseado em um experimento amplamente utilizado em atividades de ensino, no qual é discutida a determinação espectrofotométrica de ferro em uma amostra real utilizando o reagente 1,10-fenantrolina como agente complexante. Com base nos resultados experimentais obtidos durante a prática laboratorial, são detalhados os parâmetros de uma curva de calibração que devem ser observados em determinações quantitativas e discutidos os efeitos das condições experimentais na linearidade da Lei de Beer. A utilidade prática do procedimento proposto é demonstrada na determinação quantitativa de ferro em uma amostra de suplemento vitamínico.
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Uma reação catalítica ocorre quando uma determinada espécie presente no meio reacional (o catalizador) provoca uma diminuição da energia de ativação do sistema, sem ser consumida no processo. Essas reações são particularmente úteis quando se deseja detectar e/ou determinar a presença de quantidades muito pequenas (traços) de substâncias contidas em uma amostra. Algumas reações ocorrem (ou são aceleradas) apenas na presença de catalisadores e o estudo cinético dessas reações fornecem informações valiosas sobre a sua presença ou ausência no meio reacional. Os primeiros exemplos de métodos analíticos baseados na cinética química datam do final do século XIX e estão relacionados com a atividade catalítica das enzimas. Apesar da variedade de métodos desenvolvidos na primeira metade do século XX, os métodos cinéticos deixaram de ser de uso comum, pois eram susceptíveis a erros causados por variáveis mal controladas, como a temperatura, pH e a presença de interferentes, que podiam ativar ou inibir as reações. Somente após os anos 80 é que essa técnica voltou a ser mais estudada com mais afinco. Nesse artigo, de caráter didático, pretende-se demonstrar o uso do método cinético-catalítico na determinação de traços de íons Mo(VI) em solução, com base na reação indicadora de água oxigenada com íons iodeto em meio ácido. A produção de iodo pode ser acompanhada espectrofotometricamente, monito-rando-se a formação do complexo [I2 – amido], de cor azul intensa, que apresenta seu máximo de absorbância em l=590 nm. A reação também pode ser acompanhada monitorando-se a formação do I2 em solução no seu máximo de absorção em l=390 nm, mas a sensibilidade desse procedimento é bem menor. O desenvolvimento da reação indicadora foi observado em intervalos de tempo regulares na presença de diferentes concentrações de Mo(VI), permitindo a construção das curvas cinéticas que relacionam a velocidade da reação com a concentração do catalisador. O objetivo principal desse artigo é o de demostrar o emprego da técnica cinético-catalítica de análise, usando a espectrofotometria molecular como método de detecção, aplicando o procedimento para a determinação da concentração de íons Mo(VI) em uma amostra contendo (apenas) íons molibdato. Esse método é atrativo como um experimento didático pois, além de relativamente preciso, emprega um instrumental simples e de uso corriqueiro em laboratórios de ensino.
Existem reações tão rápidas que parecem instantâneas, enquanto outras são tão lentas que podem se estender por horas, dias, meses e até anos, como é o caso de muitos decaimentos radionuclídicos. Um exemplo interessante é a reação química entre os gases H2 e O2. Quando misturados em condições normais em um sistema isolado, esses gases reagem muito lentamente. Entretanto, se a mistura for ativada por uma centelha ou chama, ocorrerá em uma reação exotérmica descontrolada extremamente rápida, com grande liberação de energia, chamada explosão térmica. Foi o que aconteceu no histórico acidente do dirigível Hindenburg em 1937, em New Jersey, nos Estados Unidos. Por outro lado, ao ser conduzida em condições de queima controlada, essa reação pode ser utilizada como propelente. De fato, esta é uma das reações químicas mais energéticas conhecidas, capaz de fornecer energia suficiente para lançar grandes foguetes, como o Saturno V. O estudo da cinética química (e, por implicação, das velocidades das reações), por ter muitas aplicações científicas e práticas, merece um destaque logo no início dos cursos de Química. A introdução de experimentos envolvendo estudos cinéticos levam os alunos a reconhecerem a importância dos efeitos da temperatura sobre a velocidade de uma reação, bem como as influências que variações na concentração podem ocasionar. Um dos muitos experimentos didáticos utilizados para esse fim envolve a reação de decomposição dos íons tiossulfato em meio ácido, com a formação de enxofre coloidal. Por meio dessa prática de laboratório é possível verificar a influência da concentração e da temperatura na velocidade de reação, medindo-se o tempo decorrido entre a mistura dos reagentes (t≅0) e o aparecimento dos primeiros vestígios de turvação no meio reacional. Esta prática é interessante pelo fato da sua realização ser bastante simples e os resultados serem bem visíveis.
Revisitando os postulados da mecânica quântica
Este trabalho revê os postulados fundamentais da mecânica quântica, consistentes com textos didáticos padrão. Os postulados fornecem a estrutura para a teoria, iniciando com as propriedades das funções de onda aceitáveis na equação de Schrödinger: unicidade, continuidade e finitude. Segue-se com a introdução de operadores mecânico-quânticos que definem propriedades dos sistemas quânticos. O cálculo de valores médios de observáveis é determinado pelo terceiro postulado e o quarto postulado aborda a equação de Schrödinger em suas formas dependente e independente do tempo, e a sua extensão para sistemas complexos. Finalmente, inclui-se o conceito de spin e suas propriedades. Contrariando a ordem tradicional de apresentação, este estudo sugere iniciar o aprendizado dos postulados pela equação de Schrödinger, espelhando o possível desenvolvimento histórico da mecânica quântica e potencialmente melhorando a compreensão conceitual da teoria.
Desenvolvimento alternativo dos postulados
Copyright (c) 2023 Professor Rogério Custodio https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
O conceito de átomo é um dos mais antigos da história e atualmente é o que prevalece no ensino da química. O modelo atômico evoluiu desde Demócrito e Platão, passando por diversas modificações para se alinhar com as observações feitas em cada época. Na era moderna, algumas das figuras mais significativas neste tópico são, dentre outros, John Dalton, John J. Thomson, Ernest Rutherford, Niels Bohr, Arnold Sommerfeld e Erwin Schrödinger, cujos modelos atômicos propostos são frequentemente ensinados em cursos de ensino médio e em diversas disciplinas de graduação em todo o mundo. Contudo, a atual abordagem deste tema pode levar os alunos a percepções incorretas, pois os modelos e seus princípios são apresentados sem muita discussão sobre suas justificativas e sem apresentar as controvérsias que cercam o seu desenvolvimento. Nesse artigo é apresentada a evolução dos modelos atômicos, destacando suas características e corrigindo os equívocos existentes sobre os modelos de Dalton e Thomson como são ensinados hoje. Ênfase especial foi dada aos artigos originais (fontes primárias) e trabalhos neles baseados.
Copyright (c) 2023 Mateus Queiroz Marchesi, Rogerio Custodio https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Boa parte da diversidade e complexidade das moléculas pode ser alcançada por meio de reações que envolvem substratos estruturalmente simples. Em Química Orgânica, um dos principais e mais fundamentais mecanismos introduzidos a iniciantes é o de Substituição Nucleofílica, processo que explora a reatividade de uma ligação química polarizada de um átomo de carbono através da troca de um de seus substituintes. Neste artigo, serão abordados os principais conceitos relacionados à reação SN2, mostrando como alterações nos constituintes do sistema modelam o perfil cinético, com o intuito de estimular o pensamento crítico do estudante sobre este tema, bem como na escolha das melhores condições para realização deste processo.
Copyright (c) 2023 Leonardo Claudio https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Determinação do pKa do indicador ácido-base Azul de Bromotimol
As constantes de dissociação de ácidos fracos (ou seus valores de pKa) são parâmetros físico-químicos amplamente utilizados em diversas áreas de pesquisa e de interesse em vários ramos da ciência. Eles indicam a extensão da ionização de grupos ácidos em moléculas em diferentes valores de pH e desempenham um papel particularmente fundamental em estudos de procedimentos analíticos. Eles também encontram aplicação em muitos processos químicos e bioquímicos e podem ser considerados um fator chave para entender (e quantificar) fenômenos químicos associados à atividade biológica. Vários métodos instrumentais já foram utilizados para determinar os valores de pKa de ácidos fracos, mas a espectrofotometria UV-Visível, associada ou não a estratégias quimiométricas, é de longe a técnica mais simples, direta e que envolve os menores custos. A determinação espectrofotométrica do pKa de um indicador ácido-base é um experimento amplamente utilizado em laboratórios de ensino, pois são empregadas apenas soluções de fácil preparo, vidrarias de uso geral e equipamentos básicos de laboratório (como balanças, medidores de pH e espectrofotômetros). Este artigo detalha um procedimento simples, frequentemente utilizado para a determinação espectrofotométrica do pKa de indicadores ácido-base em laboratório de ensino, em que o indicador utilizado foi o azul de bromotimol e os dados experimentais foram obtidos por alunos de graduação durante uma aula de laboratório, sob a supervisão do autor. Os resultados concordam com os encontrados na literatura.
Copyright (c) 2023 João Carlos de Andrade https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
O modelo da partícula na caixa em coordenadas cartesianas foi descrito analítica e numericamente em texto recente através da equação de Schrödinger. A alteração da forma da caixa não só modifica a solução da equação de Schrödinger, mas produz maneiras diferente de abordar o problema da partícula na caixa e introduz novos desafios matemáticos. O nível de complexidade da equação de Schrödinger pode sofrer alterações significativas com o sistema de coordenadas utilizado. No caso das coordenadas polares, uma consequência imediata corresponde ao aparecimento natural de degenerescência orbital, compatível com a descrição de determinados sistemas moleculares, tais como os elétrons pi do anel de benzeno. Outro aspecto importante é que a partícula no anel corresponde a parte da solução da equação de Schrödinger para, por exemplo, o rotor rígido e o átomo de hidrogênio. O presente texto aborda alternativas para a resolução da equação de Schrödinger para o sistema circular mais simples, a partícula no anel.
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Algumas reações químicas podem resultar na formação de substâncias pouco solúveis, gerando o aparecimento de uma outra fase no meio reacional, como um precipitado. A exemplo das demais, essas reações são regidas pelas leis que descrevem os equilíbrios químicos e mostram a possibilidade da coexistência de interações simultâneas. De fato, a simples mudança no pH de uma solução poderá induzir, simultaneamente, a formação (ou dissolução) de precipitados, a formação de complexos e variações nos potenciais de óxido-redução de possíveis pares redox que possam estar envolvidos no sistema químico em observação, até que uma nova situação de equilíbrio seja atingida. Sendo as reações de precipitação muito usadas na separação e purificação de substâncias e em gravimetria, uma das mais antigas técnicas de análise quantitativa, é importante conhecer os fenômenos envolvidos na formação de precipitados.
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A gravimetria convencional, também conhecida como gravimetria de precipitação, consiste em uma sequência de operações que tem como objetivo precipitar (separar) a substância de interesse (o analito) na forma de um composto pouco solúvel, com estequiometria conhecida e bem definida. Após sua separação e secagem, o precipitado é pesado ​​em uma balança analítica e, a partir da sua massa e estequiometria, a concentração do analito original é quantitativamente determinada. É um método de análise em que o sinal medido é a massa ou a variação de massa e sua aplicação requer apenas o uso de unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades (SI), como a massa ou o mol. Dentre as vantagens no emprego desta técnica estão a sua boa reprodutibilidade, associada à simplicidade de execução operacional e ao emprego de equipamentos de uso comum em laboratório. Por outro lado, suas principais desvantagens residem no seu tempo de execução, geralmente muito longo e na falta de sensibilidade do método, que o torna impraticável na determinação de microconstituintes da amostra. Apesar de estar sujeita a erros acumulativos, provocados por possíveis falhas de execução nas várias etapas, operações e manipulações necessárias à sua execução, os resultados obtidos com a utilização de métodos gravimétricos são bastante precisos, limitados apenas pelo limite de detecção da balança analítica usada no procedimento. É a técnica de análise quantitativa mais antiga e, embora não seja atualmente o método analítico mais importante, continua ainda sendo usado em aplicações especializadas e na padronização processos.
A volumetria de precipitação é um método analítico baseado na titulação de uma espécie em solução aquosa que, durante o processo, resulta na formação de um composto pouco solúvel. As titulações de precipitação baseadas no uso de nitrato de prata como agente precipitante são chamadas de titulações argentométricas que, entre outras, são utilizadas na determinação de haletos em solução. Além da potenciometria direta, o ponto final dessas titulações também pode ser estabelecido por outros métodos: o Método de Mohr, uma titulação direta que utiliza uma solução de cromato de potássio como indicador, o Método de Volhard, cuja aplicação mais importante é a determinação indireta de íons cloreto em meio ácido usando íons férricos em meio ácido como indicador, e o Método de Fajans, que emprega um indicador de adsorção, um composto orgânico que adsorve ou dessorve da superfície do sólido formado durante a titulação, com alteração na cor. Como todos os outros, os indicadores de adsorção também devem apresentar uma variação perceptível em suas propriedades organolépticas em torno do ponto de equivalência da titulação. Também nestes casos é interessante construir uma curva de titulação teórica para que se possa estabelecer as condições mais adequadas para observação do ponto final, com um erro de titulação aceitável. Apesar da existência de outros métodos argentométricos de análise envolvendo precipitação, a ênfase principal neste artigo está nos três métodos citados acima, onde íons haleto são titulados com íons Ag+, ou vice-versa.
A Professora Carol nasceu em 21/03/1931, em Lowell, Massachussetts (EUA). Fez seu bacharelado em Química no Bates College em Lewiston (Estado do Maine) e doutorou-se na Iowa State University, com tese na a rea de Fí sico-Química Organica. O seu primeiro trabalho publicado versou sobre aplicaçoes da cromatografia gas-líquido, usando equipamentos construí dos no laborato rio de seu grupo de pesquisa. (In Memoriam - *21/03/1931 - †18/09/2022).
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Em um artigo anterior publicado nesta Revista foram deduzidas as equações que descrevem as curvas teóricas de dois métodos volumétricos redox diferentes que podem ser usados na determinação de ferro em solução, nominalmente a cerimetria e a permanganometria. Mas a literatura descreve que o procedimento padrão adotado para tal fim é a titulação da amostra de ferro com uma solução padrão de dicromato de potássio, usando detecção visual, mesmo sabendo que o dicromato apresenta o menor potencial formal de redução dos três agentes oxidantes considerados. Daí surgem perguntas tais como: qual a razão da preferência pelo dicromato de potássio? Por que utilizar a detecção visual do ponto de equivalência? Quais os indicadores recomendados? Como preparar a amostra e o titulante para uma titulação redox? Para responder essas questões, além de saber como o sistema químico deve se comportar, o que é feito por meio das curvas teóricas de titulação, é preciso também ter bom conhecimento prático da química envolvida nesses procedimentos, determinantes para se aceitar as ações a serem executadas em laboratório. Para isso a experiência prévia do analista é um fator essencial. Neste artigo, serão destacados os pontos essenciais a serem observados, antes de se considerar (ou aceitar) um procedimento como adequado à prática da volumetria redox.
Copyright (c) 2021 João Carlos de Andrade https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
O modelo da partícula na caixa é uma aproximação fundamental para a descrição do sistema quântico mais simples no qual uma partícula translada em um espaço limitado por um potencial infinito. Invocando os postulados da mecânica quântica, a solução para este sistema nos fornece os valores das energias permitidas E e suas respectivas funções de onda Y. Em virtude da sua simplicidade, o sistema da partícula na caixa oferece um bom ponto de partida para a experimentação de métodos para a solução das equações diferenciais que caracterizam a descrição de sistemas quânticos mais complexos. Neste texto é apresentada uma descrição do modelo da partícula na caixa com diferentes abordagens, ou seja, abordagens semiclássicas, analíticas e numéricas para caixas representadas pelo sistema cartesiano. Os métodos numéricos apresentados são implementados na linguagem PYTHON para experimentação por parte do leitor utilizando o código fonte também apresentado ao final do texto.
Redes neurais para regressão uni- e multivariada
Redes Neurais Artificiais têm ganhado notoriedade na aproximação de funções uni e multivariadas em virtude a alta capacidade aproximativa desse tipo de modelo. Neste artigo é apresentada uma descrição dos modelos de regressão baseados em redes neurais juntamente com os algoritmos comumente usados para otimizá-los. A performance deste tipo de modelo é exemplificada através da aproximação de uma função univariada que relaciona a fração em mol na fase líquida de um dos componentes de uma mistura água-acetona com sua fração em mol na fase de vapor. O desempenho do modelo é, ainda, comparado com o desempenho de outros modelos baseados em métodos de regressão clássicos utilizados para solucionar o mesmo problema. Ao final do texto, é apresentado o código PYTHON para a criação do modelo de rede neural discutido aqui.
Copyright (c) 2021 Gabriel César Pereira, Rogério Custodio https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
As titulações redox são procedimentos analíticos relativamente simples, rápidos e de baixo custo, empregados na determinação de espécies redox ativas. Analogamente aos casos envolvendo sistemas ácido-base, onde o curso de uma titulação pode ser seguido por meio de uma curva pH versus o volume do titulante (V), uma titulação envolvendo uma reação redox pode ser monitorada observando-se a curva Potencial (ε) versus o volume do titulante (V), desde que o sistema redox a ser empregado preencha todos os requisitos necessários para que uma reação química possa ser considerada como adequada para uso em uma titulação. Uma vez atendidos esses requisitos e a partir das suas semirreações, é possível descrever uma titulação redox com equações matemáticas e construir sua curva de titulação teórica, tal qual foi feito anteriormente para sistemas não-redox. Entretanto, apesar da sua importância, relativamente, têm recebido menos atenção que a volumetria envolvendo reações não-redox. Não há uma razão específica que possa ser atribuída à essa observação, mas se pode especular se isso não se deve fato de que o uso de procedimentos analíticos envolvendo processos de óxido-redução exigem conhecimentos teóricos e cuidados experimentais adicionais. Esse artigo busca dar uma visão geral ao leitor sobre a volumetria de óxido-redução e suas curvas de titulação, chamando a atenção para a necessidade de maior cuidado ao trabalhar com esta técnica.
As reações químicas que ocorrem com transferência de elétrons são conhecidas como reações de oxidação-redução, reações de óxido-redução ou, simplesmente, reações redox. A perda ou ganho de elétrons é, formalmente, indicada pela variação do número de oxidação das espécies envolvidas no processo. Esta transferência de elétrons pode ocorrer diretamente do agente doador para o agente aceitador, por contato íntimo entre as espécies reagentes, ou por transferência indireta dos elétrons. Para compreender como esses sistemas químicos funcionam, deve-se conhecer o funcionamento de uma cela eletroquímica e a equação de Nernst, com todas as suas implicações. Estes são os temas centrais desse artigo didático.
Copyright (c) 2020 João Carlos de Andrade https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Volumetria é o termo genérico usado para designar o conjunto de procedimentos quantitativos que pode ser usado na determinação da concentração de uma espécie específica contida em uma amostra, por adição de volumes discretos e precisos de uma solução de concentração exatamente conhecida, que deve reagir rápida e quantitativamente a espécie de interesse existente na solução-problema, comumente chamada de analito. A volumetria de neutralização ou volumetria ácido-base é um método de análise baseado especificamente na reação entre os íons H3O+ e OH-: H3O+ + OH- = 2 H2O cuja extensão é governada pelo produto iônico da água: KH2O = [H3O+l [OH-] À primeira vista pode-se pensar que a reação entre quantidades equivalentes de um ácido e de uma base resultaria sempre em uma solução neutra. Entretanto, isto pode não ocorrer por causa dos fenômenos de hidrólise e de tamponamento que acompanham as reações entre ácidos fortes e bases fracas ou ácidos fracos e bases fortes. E, se for escolhido o método visual para a detecção do ponto final do procedimento analítico, os efeitos tamponantes gerados no meio reagente ainda podem prejudicar a ação dos indicadores e tornar difícil a visualização do ponto final do processo. Por estas razões, para empregar corretamente a volumetria de neutralização, fica bem evidente a necessidade de se conhecer muito bem as características e o comportamento dos sistemas ácido-base em solução aquosa envolvidos neste tipo de procedimento analítico, bem como suas curvas de titulação [1-3].
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O método Gran, utilizado para linearizar as curvas de titulação, também se mostrou mais abrangente e útil em diversas situações, desde os casos mais simples, como as titulações entre ácidos e bases, até os mais complexos, como os que envolvem a formação de precipitados e / ou reações de oxidação-redução. É mais simples e fácil de ser aplicado, pois não precisa (e não deve) chegar ao ponto final da titulação, o que implica que seu uso exigirá menos pontos experimentais. Na verdade, apenas aqueles pontos obtidos antes ou depois do ponto final devem ser usados, mais especificamente, aqueles na parte linear do Gran Plot. Além de ser mais versátil, pode ser aplicado em muitas outras situações limites, como processos analíticos envolvendo reagentes altamente diluídos e / ou pequenos volumes de titulante ou titulado. Apesar de todas essas vantagens aparentes, o método de Gran não tem recebido destaque em livros didáticos e artigos educacionais, talvez pela necessidade atual de certificação de laboratórios, o que resultaria no uso frequente de instrumentos automatizados. Porém, como é sempre desejável a inclusão de métodos alternativos de análise na formação básica de um profissional em Química, este artigo mostrará como utilizar dados experimentais para calcular a primeira e a segunda derivadas na determinação do ponto final em uma titulação potenciométrica, em comparação com o método Gran II. Além disso, para ilustrar o uso prático do Gran Plot, este artigo também inclui a sugestão de um experimento didático simples, juntamente com os resultados numéricos obtidos no decorrer da prática laboratorial.
Nomenclatura de compostos orgânicos segundo as recomendações da IUPAC. Uma breve introdução
O objetivo é divulgar, de forma resumida e didática, as principais recomendações da International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) para a nomenclatura de compostos orgânicos, destinada ao público que utiliza o português na variante brasileira [1].
Nomenclatura IUPAC. Compostos orgânicos. Recomendações brasileiras. Química Orgânica.
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Aplicações dos fundamentos da análise qualitativa
Os fenômenos e princípios químicos e físicos aplicados na análise qualitativa para identificação de íons em solução aquosa são os mesmos usados na análise quantitativa de vários tipos de amostras e ainda hoje empregados em muitos métodos oficiais de referência, inclusive instrumentais. Este fato mostra a importância do conhecimento dos fundamentos da análise qualitativa, cabendo ao professor chamar a atenção dos alunos para as suas aplicações práticas. Seguem algumas descrições sucintas dos métodos e seus procedimentos como sugestões para discussão em classe.
Conceitos. Aplicações. Experimentos. Aprendizagem. Métodos de análise. ASTM. AOAC. RSC.
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O emprego correto dos equipamentos em um laboratório analítico está diretamente relacionado com a qualidade e a confiabilidade dos resultados obtidos. A seleção de um procedimento de análise deve considerar a natureza do problema como um todo, o que requer pleno conhecimento sobre a precisão e exatidão requeridas, a disponibilidade de amostra, o intervalo de concentração a ser medido, os interferentes potenciais, as propriedades físicas e químicas da matriz e a quantidade de medidas a serem efetuadas. Neste artigo descreve-se o uso dos equipamentos mais comuns em laboratórios, especificamente as balanças analíticas, os pHmetros e os espectrofotômetros UV-Vis, incluindo informações gerais sobre o uso apropriado de cada um deles e os cuidados operacionais que devem ser tomados durante as operações em laboratório.
Medidas de ph. Espectrofotômetros e colorímetros. Espectrofotometria UV-Vis. Lei de Beer. Cuidados operacionais.
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O ácido acético e a solução aquosa de amônia (também chamada erroneamente de hidróxido de amônio) são os exemplos mais comuns mencionados em classe quando se apresentam aos alunos os conceitos e cálculos envolvendo equilíbrios ácidos-bases em solução aquosa. Isto ocorre porque suas constantes de equilíbrio permitem aproximações que simplificam os cálculos, sem se incorrer em erros grosseiros. Mas estes exemplos são particularidades e não devem ser generalizados. Ainda mais! Como tratar os casos dos ácidos e bases polifuncionais (“polipróticos”)? O que acontece com a diluição da amostra? As respostas a estas e outras perguntas serão apresentadas neste artigo com o equacionamento matemático dos sistemas químicos, baseado nos trabalhos alguns autores que se dedicam a equacionar estes problemas de forma didática [1-7]. Mais especificamente, pretende-se destacar e detalhar os textos apresentado Butler [1] em seu excelente livro “Ionic Equilibrium: a mathematical approach”, usado como principal foco neste artigo.
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