Vogel: Análise Química Quantitativa
Balanças
práticas seguras. Muitas instituições que lidam com estes assuntos fornecem literatura sobre segurança. Damos mais informações na Seção 3.39.
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3.2 A balança analítica
A maior parte dos processos químicos quantitativos depende, em algum estágio, da medida de uma massa; isto é, de longe, o procedimento mais utilizado pelo analista. Muitas análises químicas baseiam-se na determinação exata da massa de uma amostra, de uma substância sólida produzida a partir desta amostra (análise gravimétrica) ou, ainda, da determinação do volume de uma solução padrão cuidadosamente preparada (que contém uma massa de um soluto conhecida com exatidão) que reage com a amostra (análise titrimétrica). O instrumento usado para medir a massa é a balança analítica. A operação é chamada pesagem e fazse referência invariavelmente ao peso do objeto ou do material que é pesado.
O peso de um objeto é a força de atração devida à gravidade exercida sobre ele:
w = mg
onde w é o peso do objeto, m é sua massa e g é a aceleração da gravidade. Como a atração devida à gravidade varia com a altitude e a latitude, o peso do objeto é variável, porém, sua massa é constante. Entretanto, usa-se habitualmente o termo “peso” como sinônimo de massa e é neste sentido que é empregado em análise quantitativa.
A balança analítica, uma das mais importantes ferramentas do analista químico, sofreu, com o tempo, mudanças radicais, movidas pelo desejo de produzir um instrumento mais robusto, menos dependente da prática do operador, menos sensível ao ambiente e que, acima de tudo, tornasse mais rápida a operação de pesagem. Para isto, o desenho das balanças analíticas foi fundamentalmente alterado e a balança tradicional de oscilação livre, com braços iguais e dois pratos, acompanhada de sua caixa de pesos, é, hoje em dia, uma cena rara.
Fig. 3.1 Balança de prato único e dois cutelos
Uma alteração importante foi a substituição da balança de dois pratos e três cutelos pela balança de prato único e dois cutelos. Neste instrumento, um dos pratos da balança e sua suspensão foram substituídos por um contrapeso e os pesos, suspensos sobre um eixo preso
ao suporte do outro prato, são manipulados por uma chave (Fig. 3.1). Neste sistema, quando a balança está em repouso, todos os pesos estão colocados em posição no eixo. Quando se coloca um objeto sobre o prato da balança, os pesos são removidos do eixo para compensar o peso do objeto. A pesagem se completa quando o travessão estiver novamente na posição de repouso. A leitura do deslocamento do travessão é feita em uma escala óptica calibrada para a leitura de pesos inferiores a 100 mg. A pesagem, portanto, é feita por substituição. Muitas balanças operadas manualmente segundo este princípio ainda estão em serviço em laboratórios analíticos.
O instrumento padrão moderno é a balança eletrônica, onde a pesagem é mais conveniente, a possibilidade de falha mecânica é muito menor e a sensibilidade à vibração é muito reduzida. Este tipo de balança elimina as operações de seleção e remoção de pesos, de liberação lenta do travessão da balança e do suporte do prato, de anotação das leituras das escalas de pesos e da escala óptica, de retorno do travessão ao repouso e de recolocação dos pesos que foram removidos. Com uma balança eletrônica, a operação de um único controle permite que o operador leia imediatamente, em um visor digital, o peso de um objeto colocado no prato da balança. Além disto, muitas das balanças deste tipo ligamse a uma impressora, o que permite o registro impresso do peso. A maior parte das balanças incorpora o recurso do uso da tara, que permite cancelar o peso do recipiente, e faz com que se possa ler diretamente o peso do material adicionado. Muitas dessas balanças incorporam, também, um sistema de auto-teste, que indica, cada vez que elas são ligadas, se estão funcionando corretamente, e um sistema interno de calibração de pesos. O controle de calibração mostra o peso de um padrão incorporado à balança que, por sua vez, indica se alguma correção é necessária. É mais satisfatório, entretanto, comparar as leituras da balança contra uma série de pesos analíticos calibrados.
O princípio usado nas balanças eletrônicas é a aplicação de uma força restauradora eletromagnética ao suporte do prato da balança. Quando um objeto é colocado no prato da balança, o deslocamento do suporte é eliminado. A magnitude da força restauradora é controlada pela corrente que passa pelas bobinas do sistema de compensação eletromagnética, que é, por sua vez, proporcional ao peso adicional. Um microprocessador converte a intensidade de corrente em gramas e mostra o resultado no visor digital.
Proteja a balança das correntes de ar e da poeira. Mantenha o prato da balança dentro de sua caixa de vidro. Só abra as portas da caixa no momento do uso. O restante da balança, incluindo os componentes eletrônicos, fica em um compartimento fechado colocado na parte posterior do compartimento do prato.
As balanças eletrônicas cobrem quatro faixas de peso: