Esta atividade prática de Análise Instrumental reúne dois experimentos simulados no Laboratório Virtual Algetec: a cromatografia em coluna e em camada delgada (relacionada à Unidade U1_METODOS_DE_SEPARACAO_CROMATOGRAFICA_E_CROMATOGRAFIA_LIQUIDA, Aula A2_CROMATOGRAFIA_EM_PAPEL_EM_CAMADA_DELGADA_E_CROMATOGRAFIA_EM_COLUNA) e a determinação de ferro em leite em pó por espectrometria de absorção atômica com chama (relacionada à Unidade U3_METODOS_ESPECTROSCOPICOS, Aula A2_ESPECTROMETRIA_DE_ABSORCAO_MOLECULAR_NO_UV_VIS / simulador FAAS). Os simuladores são acessados preferencialmente por computador e orientam o estudante na execução passo a passo dos procedimentos experimentais e nas precauções de segurança (uso de EPIs disponíveis no Armário de EPIs virtual).
Na parte cromatográfica, o foco é a separação de pigmentos extraídos de espinafre usando sílica‑gel como fase estacionária, eluentes a base de hexano/acetona e acetona, e a análise por cromatografia em camada delgada (CCD) para determinação de fatores de retenção (Rf). No experimento de FAAS, a ênfase está no preparo de amostras de leite em pó (pesagem, digestão/queima, solubilização em HCl), preparação de soluções padrão, leitura de absorbância no espectrômetro e construção da curva analítica para cálculo da concentração de Fe em mg/kg.
O que é desenvolvido nesta atividade — execução prática simulada dos protocolos laboratoriais indicados no roteiro: preparação de coluna cromatográfica com sílica‑gel, eluição e coleta de frações; preparação e eluição de placas para CCD, medição de distâncias e cálculo de Rf; preparo de amostras por calcinação e solubilização para FAAS; construção de curva de calibração (absorbância × concentração) e cálculo da concentração de ferro nas amostras. Inclui também a realização de pré‑teste e pós‑teste e a elaboração de relatório final com resultados, cálculos e conclusões.
Principais conteúdos abordados
- Técnicas cromatográficas: cromatografia em coluna (sílica‑gel) e cromatografia em camada delgada (CCD).
- Conceitos de fase estacionária/móvel, adsorção vs. partição e fatores que afetam a ordem de eluição.
- Determinação do fator de retenção (Rf) na CCD a partir das distâncias medidas.
- Preparo de amostras para FAAS: pesagem, calcinação, solubilização em HCl e preparo de padrões.
- Espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS): construção de curva analítica e cálculo de concentração (mg/kg).
- Procedimentos, equipamentos e segurança: bureta, béqueres, erlenmeyers, placa cromatográfica, sílica‑gel, tubos capilares, balança, micropipetas, mufla, dessecador e espectrômetro FAAS, além do uso do simulador Algetec.
ANÁLISE INSTRUMENTAL
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: ANÁLISE INSTRUMENTAL
Unidade:
U1_METODOS_DE_SEPARACAO_CROMATOGRAFICA_E_CROMATOGRAFIA_LIQUIDA
Aula:
A2_CROMATOGRAFIA_EM_PAPEL_EM_CAMADA_DELGADA_E_CROMATOGRAFIA_EM_COLUNA
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
• Realizar a separação de misturas por meio da cromatografia.
• Na cromatografia em camada delgada (CCD), analisar e identificar os componentes coloridos extraídos do espinafre.
• Na cromatografia em coluna, separar os componentes do mesmo extrato vegetal em uma coluna de sílica-gel (a sílica-gel interage com espécies básicas devido à natureza ácida do óxido de silício).
SOLUÇÃO DIGITAL:
Laboratório Virtual Algetec – simulador: “CROMATOGRAFIA EM COLUNA E EM CAMADA DELGADA”.
O laboratório virtual é uma plataforma para simulação de procedimentos em laboratório e deve ser acessado preferencialmente por computador.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Inserir o nome do experimento: CROMATOGRAFIA EM COLUNA E EM CAMADA DELGADA
Atividade proposta: Utilizar duas técnicas de cromatografia: a cromatografia em camada delgada (planar), em que a fase estacionária é colocada sobre uma placa; e a cromatografia em coluna, em que a fase estacionária é colocada em um tubo cilíndrico.
Procedimentos para a realização da atividade:
Estudante, neste experimento prático simulado, você irá realizar a atividade através da plataforma da ALGETEC. Para isso, siga os seguintes passos:
• Acessar o laboratório virtual, por meio do link disponibilizado no ambiente virtual.
• A imagem a seguir apresenta a tela inicial do laboratório virtual “CROMATOGRAFIA EM COLUNA E EM CAMADA DELGADA”.
SEGURANÇA DO EXPERIMENTO
• Inicialmente, coloque os equipamentos de proteção individual localizados no “Armário de EPIs”.
PREPARANDO A COLUNA CROMATOGRÁFICA
• Coloque o algodão na bureta com o auxílio do bastão de vidro.
• Logo depois, acople o funil. Adicione a solução de hexano, armazenada na pisseta, no béquer contendo sílica em gel (béquer 1).
• Com o auxílio do bastão de vidro, misture o hexano com a sílica em gel.
• Em seguida, transfira o conteúdo do béquer 1 para bureta.
• Depois, sedimente o adsorvente da proveta com os dedos.
REALIZANDO A CROMATOGRAFIA EM COLUNA
• Posicione o Erlenmeyer 1 abaixo da bureta.
• Abra a torneira da bureta.
• Note que o extrato de espinafre será adicionado à bureta.
• Quando a quantidade necessária for depositada a adição de extrato será interrompida automaticamente.
• Mantenha o Erlenmeyer 1 na bureta e abra a torneira novamente.
• Observe a adição da solução de hexano/acetona na coluna cromatográfica (bureta).
• Após finalizar a adição da solução anterior, abra novamente a torneira e observe a adição da solução de acetona.
• Coloque o Erlenmeyer 1 na bancada após a conclusão da adição de acetona na coluna cromatográfica.
• Observe, de perto, a coluna cromatográfica.
• Mova o Erlenmeyer 2 para a bureta e abra a torneira.
• Observe o escoamento da mancha de líquido amarelo.
• Retorne o Erlenmeyer 2 para bancada.
• Mova o Erlenmeyer 3 para bureta, abra a torneira e observe o escoamento da mancha azul.
• Retorne o Erlenmeyer 3 para bancada ao final do processo.
• Mova o Erlenmeyer 4 para bureta, abra a torneira e observe o escoamento da mancha verde.
• Retorne o Erlenmeyer 4 para bancada ao final do processo.
• Observe, de perto, os Erlenmeyer.
CROMATOGRAFIA EM PAPEL – PREPARANDO A PLACA CROMATOGRÁFICA
• Com o lápis, trace uma linha na base e outra no topo da placa cromatográfica. Utilize um tubo capilar para coletar uma amostra do extrato de espinafre do béquer 1 e deposite na linha da base da placa cromatográfica.
• Colete uma amostra do Erlenmeyer, utilizando um novo tubo capilar, e aplique sobre a linha da base da placa.
ELUINDO A PLACA CROMATOGRAFIA
• Transfira a solução de hexano/acetona para o béquer (câmara cromatográfica).
• Adicione o papel filtro dentro do béquer e utilize o vidro de relógio para tampar.
• Aguarde 10 minutos para que a ambientação seja concluída e então destampe o béquer.
• Leve a placa cromatográfica ao béquer e tampe com o vidro de relógio novamente.
• Aguarde 15 minutos até o final da eluição, então aproxime-se do béquer para retirar a placa cromatográfica e movê-la para a bancada.
COLHENDO OS DADOS OBTIDOS
• Posicione a placa ao lado da régua (bancada de medição) para analisar a distância percorrida pelas substâncias separadas no processo.
• Utilize a linha guia para auxiliar na observação da distância.
REPETINDO O EXPERIMENTO
• Retorne a placa para bancada.
• Troque a placa por uma nova, repita a etapa de adição das amostras.
• Retire o papel filtro da câmara cromatográfica e troque por um novo.
• Limpe o conteúdo da câmara e, em seguida, repita o processo de eluição substituído a solução de hexano/acetona pela solução de acetona pura.
• Observe o resultado obtido.
Siga todos os passos descritos no Tutorial Virtual Lab, presente no roteiro disponível no laboratório virtual, para realização do experimento prático.
Avaliando os resultados:
Ao finalizar o experimento, responder aos seguintes questionamentos:
• Quais os principais adsorventes usados em cromatografia? Que outros adsorventes podem ser usados para a cromatografia?
• Quais os principais fatores que afetam a ordem de eluição de uma substância em uma coluna cromatográfica.
• Quais as principais diferenças entre cromatografia de adsorção e partição?
• Como se classificam os métodos cromatográficos quanto à técnica e ao mecanismo de separação?
• Qual o tipo de mecanismo de separação envolvido na cromatografia em camada delgada e em cromatografia em coluna?
• Duas substâncias que interagem da mesma forma com uma fase estacionária podem ser separadas por cromatografia em papel? Explique.
• O que é o fator de retenção (Rf) na CCD? Como ele é calculado?
Checklist:
✓ Para a execução desse experimento, serão necessários os seguintes materiais: computador, lápis e caderno de anotações.
✓ No experimento serão utilizados os equipamentos de proteção individual (EPIs) disponíveis no Armário de EPIs do laboratório virtual.
✓ O experimento é realizado em uma bancada virtual contendo bureta, béqueres, erlenmeyers, proveta, bastão de vidro, funil, tubo capilar, placa cromatográfica, papel filtro e reagentes diversos. Você deverá preparar uma coluna cromatográfica utilizando sílica gel como fase estacionária e realizar a separação dos componentes presentes em um extrato de espinafre.
✓ Durante a prática, você deverá realizar a preparação da coluna cromatográfica, adicionar a amostra de extrato de espinafre e promover a eluição utilizando diferentes sistemas de solventes, observando a separação dos componentes ao longo da coluna e a coleta das frações eluidas.
✓ Na etapa de cromatografia em camada delgada (CCD), você deverá preparar a placa cromatográfica, aplicar as amostras, preparar a câmara cromatográfica e realizar a eluição utilizando diferentes fases móveis, observando a separação das substâncias presentes na amostra.
✓ Após a eluição da placa cromatográfica, você deverá medir as distâncias percorridas pelas manchas e pela frente do solvente, registrando os dados necessários para o cálculo do fator de retenção (Rf).
✓ Os conceitos abordados nessa prática demonstram a aplicação das técnicas cromatográficas na separação, identificação e purificação de substâncias químicas, utilizando diferenças de afinidade entre fase estacionária e fase móvel como mecanismo de separação.
✓ A prática permite compreender os princípios da cromatografia de adsorção, os fatores que influenciam a migração dos compostos, a influência da polaridade dos solventes e a determinação do fator de retenção em cromatografia em camada delgada.
✓ Realize as atividades de pré-teste e pós-teste.
✓ Ao final do experimento, você deverá ser capaz de responder às questões levantadas no tópico “Avaliação de Resultados” presente no roteiro disponibilizado no laboratório virtual, interpretando os resultados obtidos na cromatografia em coluna e em camada delgada.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar em um único arquivo em word as informações obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
EXEMPLO:
Ao final deste experimento você será capaz de observar a mistura de pigmentos presente no extrato vegetal do urucum (Bixa orellana) por meio da técnica de cromatografia em camada delgada (CCD) e separar os pigmentos presentes no extrato vegetal do urucum (Bixa orellana) por meio da cromatografia em coluna de sílica (CCS).
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: ANÁLISE INSTRUMENTAL
Unidade: U3_ METODOS_ESPECTROSCOPICOS
Aula: A2_ESPECTROMETRIA_DE_ABSORCAO_MOLECULAR_NO_UV_VIS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
• Aprimorar e aplicar os conteúdos de Análise Instrumental.
• Utilizar a espectrometria de absorção atômica com chama para determinação de metais em uma amostra.
• Determinar a concentração de ferro em uma amostra de leite em pó, utilizando espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS, do inglês flame atomic absorption spectrometry).
SOLUÇÃO DIGITAL:
Laboratório Virtual Algetec – simulador: “DETERMINAÇÃO DE FERRO EM LEITE EM PÓ POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA”.
O laboratório virtual é uma plataforma para simulação de procedimentos em laboratório e deve ser acessado preferencialmente por computador.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Inserir o nome do experimento: DETERMINAÇÃO DE FERRO EM LEITE EM PÓ POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA
Atividade proposta: Determinar a concentração de ferro em uma amostra de leite em pó, utilizando espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS, do inglês flame atomic absorption spectrometry).
Procedimentos para a realização da atividade:
Estudante, neste experimento prático simulado, você irá realizar a atividade através da plataforma da ALGETEC. Para isso, siga os seguintes passos:
• Acessar o laboratório virtual, segundo as recomendações iniciais, para realização do experimento.
• A imagem a seguir apresenta a tela inicial do laboratório virtual “DETERMINAÇÃO DE FERRO EM LEITE EM PÓ POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA”.
• O laboratório é composto pelas seguintes abas: Home, Apresentação, Sumário Teórico, Roteiro, Pré-teste, Experimento, Pós-teste.
• Antes da realização do experimento, faça leitura dos tópicos da apresentação, do sumário teórico, e uma leitura criteriosa do roteiro do experimento.
• Ao abrir o laboratório virtual pela aba experimento, realizar os procedimentos descritos a seguir.
SEGURANÇA DO EXPERIMENTO
• Coloque os equipamentos de proteção individual localizados no “Armário de EPIs”.
PREPARANDO AS AMOSTRAS
• Ligue a balança e abra a sua porta.
• Em seguida, coloque o cadinho e tare a balança.
• Com o auxílio da espátula, coloque 1,000 grama de leite em pó no cadinho A1.
• Retire o cadinho da balança e repita os passos anteriores para os cadinhos A2 e A3.
• Coloque 10 mL de água deionizada na proveta e transfira-a para cada cadinho com leite em pó. Também coloque 10 mL no que não contém leite em pó.
• Coloque uma amostra de peróxido de hidrogênio no béquer de 100 mL.
• Troque a ponteira da micropipeta para uma de 4 mL, succione o conteúdo do béquer e despeje 4 mL em cada cadinho.
• Esvazie e limpe o béquer, limpe a haste de vidro e troque a micropipeta para outra de 4mL.
• Coloque uma amostra de ácido nítrico no béquer e, com a micropipeta, coloque 4 mL do ácido em cada cadinho.
• Coloque os cadinhos na chapa de aquecimento, ligue-a.
• Aguarde o tempo de aquecimento e a chapa desligará automaticamente.
• Abra a mufla, coloque os cadinhos, feche a mufla e aguarde quatro horas, até o aquecimento à 350 °C.
• Abra a mufla, abra o dessecador e retire os cadinhos da mufla.
• Coloque os cadinhos no dessecador, feche-o e aguarde o tempo de resfriamento.
• Por fim, abra o dessecador e posicione os cadinhos sobre a bancada.
SOLUBILIZANDO AS CINZAS EM HCL 0,1 MOL/L
• Esvazie e limpe o béquer, limpe a haste de vidro e deposite no béquer uma amostra de HCl.
• Troque a ponteira da micropipeta para uma de 5 mL e, com ela, succione o líquido do béquer e transfira para o cadinho A1.
• Repita os passos anteriores para os outros três cadinhos.
• Com o auxílio de um funil, transfira o conteúdo de cada cadinho para um balão volumétrico de 10 mL.
• Esvazie e limpe a proveta, coloque nela 40 mL de HCl e complete o volume dos balões volumétricos 10 mL com o auxílio do funil.
ANALISANDO AS AMOSTRAS POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM CHAMA (FAAS)
• Posicione o balão volumétrico “Solução Padrão 1” no equipamento e realize a leitura da absorbância.
• Retorne o balão à mesa e posicione o béquer com água deionizado no espectrofotômetro, então, realize a sua limpeza.
• Repita os passos anteriores para os balões Solução Padrão 2, Solução Padrão 3, Solução Padrão 4, Solução Padrão 5, Solução Padrão 6, Branco, A1, A2, A3.
• Limpe o capilar ao final de cada leitura.
• Observe os resultados.
Siga os passos descritos no Virtual Lab presente no roteiro disponibilizado no laboratório virtual para realização de todas as etapas experimentais.
Ao finalizar o experimento, desligue os equipamentos utilizado e feche o laboratório virtual.
Avaliando os resultados:
Ao finalizar o experimento, responder aos seguintes questionamentos:
1. Preencha a tabela abaixo com os valores obtidos durante a realização da prática.
CURVA ANALÍTICA
| Balão | Concentração de Fe (mg/L) | Sinal (Absorbância) |
|---|---|---|
| 1 | 0,0 | |
| 2 | 0,5 | |
| 3 | 2,5 | |
| 4 | 5,0 | |
| 5 | 7,5 | |
| 6 | 10,0 |
AMOSTRA
| Balão | Concentração de Fe (mg/L) | Sinal (Absorbância) |
|---|---|---|
| Branco | 0,0 | |
| A1 | ||
| A2 | ||
| A3 |
2. Construa a curva analítica para o Fe e obtenha a função da reta. Para isso é necessário plotar um gráfico absorbância (eixo y) por concentração (eixo x) com os valores obtidos na prática.
3. Determine a concentração de Fe nas amostras em mg/kg. Para isso calcule a concentração em mg/L utilizando a função da reta e posteriormente utilize a seguinte fórmula:
4. Quais as vantagens da técnica FAAS para a determinação de Fe em leite?
Checklist:
✓ Para a execução desse experimento, serão necessários os seguintes materiais: computador, lápis e caderno de anotações.
✓ A segurança durante a prática se dará pelo uso de equipamentos de proteção individual (EPIs), como óculos, jaleco e luvas, os quais evitarão o contato direto com materiais de risco.
✓ Entre as substâncias utilizadas neste experimento, está o ácido nítrico concentrado. Manuseie esse ácido com extremo cuidado, pois é um enérgico oxidante que causa sérias irritações na pele, olhos e vias respiratórias. Embora em menor concentração, também será utilizado o ácido clorídrico, que tem características tóxicas e corrosivas, podendo causar acidentes. Esteja atento ao manuseá-lo.
✓ Deve-se, também, atentar para não causar queimaduras na pele, decorrentes do contato com o cadinho aquecido, principalmente ao retirá-lo da mufla. Utilize pinça de aço para cadinho e seja cauteloso.
✓ Este experimento tem por objetivo determinar a concentração de ferro em uma amostra de leite em pó, utilizando espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS, do inglês flame atomic absorption spectrometry). Para tanto, objetiva-se também a construção de uma curva de calibração com diferentes concentrações de ferro.
✓ Realize as atividades de pré-teste e pós teste.
✓ Ao final do experimento, você deverá ser capaz de responder as questões levantadas no tópico “Avaliação de Resultados” presente no roteiro disponibilizado no laboratório virtual.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar em um único arquivo em word as informações obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Ao final deste experimento você será capaz de compreender os fundamentos da espectrometria de absorção atômica por chama; compreender a importância de um preparo prévio da amostra; calcular os volumes necessários e preparar uma curva analítica de Fe a partir da solução de 100 mg/L-1; reconhecer o espectrômetro de absorção, montar o método de análise para o ferro e realizar as leituras de absorbância; plotar um gráfico de absorbância por concentração e calcular a concentração de Fe nas amostras de leite em pó.
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