Vogel: Análise Química Quantitativa
3.20 Aparelhagens de metal
Poliestireno T 85 V R* V V A maioria
deles
PTFE (Teflon) O 250-300 V V V V V
Policarbonato T 120-130 R A F A A maioria
deles
PVC (policloreto de T-O 50-70 R R* R R 2,3,4
vinila)
Náilon TL-O 120 R A R F V
aO = opaco; T = transparente; TL = translúcido.
bA = atacado; F = razoavelmente resistente; R = resistente, R* = geralmente resistente, mas atacado por misturas oxidantes; V = muito resistente.
c1 = hidrocarbonetos; 2 = cloro-hidrocarbonetos; 3 = cetonas; 4 = éteres cíclicos; V = muito resistente.
dLD = baixa densidade; HD = alta densidade.
3.20 Aparelhagens de metal
Platina
A platina é usada em cadinhos, cápsulas e eletrodos. Seu ponto de fusão é muito elevado (1773°C), porém o metal puro é mole demais para o uso geral. Por isto, a platina é sempre usada em liga com pequenas quantidades de ródio, irídio ou ouro. Estas ligas são voláteis acima de 1100°C, porém elas guardam muitas das vantagens da platina pura, como a resistência à maior parte dos reagentes químicos, inclusive os carbonatos alcalinos fundidos e o ácido fluorídrico (as exceções são dadas adiante), a excelente condutividade térmica e a adsorção muito baixa de água. A área de um cadinho de platina de 25 ml é de 80 a 100 cm2. Assim, o erro devido à volatilidade pode ser apreciável se o cadinho for feito, por exemplo,
com uma liga com alto teor de irídio. A Tabela 3.5 mostra a magnitude deste erro. A tabela dá as perdas aproximadas de peso dos cadinhos, expressas em mg por 100 cm2 por hora, na temperatura indicada. A liga que tem 95% de platina e 5% de ouro é conhecida como a liga “não-molhável”. A razão é que as amostras fundidas não aderem à superfície e são facilmente removidas. A remoção é facilitada se o cadinho estiver inclinado enquanto a massa fundida solidifica. Cadinhos desta liga são usados na preparação de amostras para análise por fluorescência de raios X.
Recentemente foi desenvolvida a platina-ZGS (estabilizada com grãos de zircônia). A liga é produzida pela adição de uma pequena quantidade de zircônia (óxido de zircônio(IV)) à platina fundida. Isto leva à modificação da microestrutura do material sólido, aumentando a resistência ao calor e ao ataque químico. Enquanto a temperatura de operação recomendada para a platina pura é de 1400°C, a platina-ZGS pode ser usada até 1650°C. As aparelhagens podem ser feitas com TRIM, isto é, paládio coberto com platina-ZGS. Este material permite a construção de aparelhagens tão resistentes à corrosão como a platina-ZGS, por um preço apreciavelmente menor.
Use um suporte triangular de platina para apoiar os cadinhos de platina durante o aquecimento ou, se não for possível, um triângulo de sílica. Evite os triângulos de Ni–Cr e outros metais. Os triângulos de cerâmica normalmente contêm ferro e danificam a platina. Os cadinhos de platina quentes devem ser manipulados com pinças especiais para cadinho, recobertas com platina. As pinças de latão ou ferro mancham a platina. Recipientes de platina não devem ser expostos à chama luminosa, nem devem entrar em contato com o cone interno de uma chama de gás, porque a superfície do metal é atacada e fica quebradiça devido à formação de um carboneto de platina.
Em temperaturas elevadas, a platina permite a difusão dos gases da chama, com redução de algumas substâncias que de outro modo não seriam afetadas. Em um cadinho coberto aquecido por uma chama de gás, a atmosfera é redutora. Se o cadinho estiver aberto, entretanto, a difusão do ar é tão rápida que este efeito não é apreciável. Assim, se óxido de ferro(III) for aquecido em um cadinho coberto, ocorre redução parcial a ferro elementar, que forma uma liga com a platina. Sulfato de sódio se reduz parcialmente a sulfeto. Por isto, na calcinação de compostos de ferro ou de sulfatos é aconselhável inclinar o cadinho para melhor aeração.
Tabela 3.5 Perda de peso dos cadinhos de platina
Temperatuta (°C) Pt pura 99%Pt–1%lr 97,5%
Pt–
2,5%lr
900 0,00 0,00 0,00
1000 0,08 0,30 0,57
1200 0,81 1,2 2,5
Existem vários procedimentos em que se pode usar aparelhagens de platina sem que ela seja atacada:
1. Fusões com (a) carbonato de sódio ou uma mistura de fusão, (b) metaborato de lítio e
bórax, (c) bifluoretos alcalinos e (d) hidrogenossulfatos alcalinos (ocorre ataque, reduzido por adição de sulfato de amônio).
2. Evaporações com (a) ácido fluorídrico, (b) ácido clorídrico, na ausência de agentes
oxidantes que liberam cloro, e (c) ácido sulfúrico concentrado (pode haver ataque).
3. Calcinações de (a) sulfato de bário e sulfatos de metais que não se reduzem facilmente, (b)
carbonatos, oxalatos etc., de cálcio, bário e estrôncio, e (c) óxidos que não se reduzem facilmente como, por exemplo, CaO, SrO, Al 2O3, Cr2O3, Mn3O4, TiO2, ZrO2, ThO2, MoO3 e WO3. (BaO e compostos que geram BaO por aquecimento atacam a platina.)
Os seguintes procedimentos em que a platina é atacada não devem ser feitos em recipientes de platina:
1. Aquecimento com os seguintes líquidos: (a) água régia, (b) ácido clorídrico e agentes
oxidantes, (c) misturas líquidas que desprendem iodo ou bromo e (d) ácido fosfórico concentrado (o ataque é apreciável sob aquecimento prolongado).
2. Aquecimento com os seguintes sólidos, sólidos fundidos e vapores: (a) óxidos, peróxidos,
hidróxidos, nitratos, nitritos, sulfetos, cianetos, hexacianoferratos(II) e hexacianoferratos(III) de metais alcalinos e alcalinoterrosos (exceto óxidos e hidróxidos de cálcio e estrôncio), (b) chumbo, prata, cobre, zinco, bismuto, estanho ou ouro fundidos, ou misturas que formam estes metais por redução; (c) fósforo, arsênio, antimônio, silício ou misturas que formam estes elementos por redução, particularmente fosfatos, arseniatos e silicatos na presença de agentes redutores, (d) enxofre (leve ação), selênio e telúrio, (e) halogenetos voláteis (inclusive cloreto de ferro(III)), especialmente os que se decompõem rapidamente; (f) todos os sulfetos ou misturas que contêm enxofre e um carbonato ou um hidróxido e (g) substâncias de composição desconhecida. Inclui-se, também, o aquecimento em atmosferas que contêm cloro, dióxido de enxofre ou amônia, que tornam porosa a superfície.
O carbono sólido, uma vez produzido, é perigoso. A queima em temperaturas baixas e bastante ar não danifica o cadinho, porém nunca se deve usar temperaturas altas. Os precipitados em papéis de filtro devem ser tratados de modo semelhante. Só se deve usar temperaturas altas depois de todo o carbono ter sido eliminado. A formação de cinzas na presença de matéria orgânica não deve ser feita em cadinhos de platina porque os elementos metálicos presentes podem atacar a platina em condições redutoras.
Limpeza e conservação da aparelhagem de platina
Mantenha prontas para uso, limpas e polidas todas as aparelhagens de platina (cadinhos, cápsulas etc.). Se um cadinho de platina ficar manchado, faça fundir um pouco de carbonato de sódio no cadinho. Derrame o sólido fundido em uma pedra seca ou uma placa de ferro. Dissolva o resíduo sólido em água e deixe o cadinho em repouso por algum tempo com ácido clorídrico concentrado. Este tratamento pode ser repetido, se necessário. Se a fusão com o carbonato de sódio for ineficaz, use hidrogenossulfato de potássio. A platina será levemente atacada. Pode-se usar, também, tetraborato de dissódio. Algumas vezes, o uso do ácido fluorídrico (cuidado) ou do hidrogenofluoreto de potássio pode ser necessário. Manchas devidas ao ferro podem ser removidas por aquecimento, por 2 a 3 minutos, do cadinho coberto contendo um ou dois gramas de cloreto de amônio puro.
Todas as aparelhagens de platina devem ser manipuladas com cuidado para evitar que elas sejam deformadas ou amassadas. Os cadinhos de platina não devem, em hipótese alguma, ser apertados para liberar o bolo sólido após uma fusão. Existem formas de madeira para os cadinhos e cápsulas que são usadas para reformatar os utensílios de platina amassados ou deformados.
Outros metais
Aparelhagens de aço inoxidável revestido com platina São usados para a evaporação de soluções de produtos químicos corrosivos. Até cerca de 550 oC, estes recipientes têm a resistência da platina à corrosão. Suas principais características são: (1) custo muito mais baixo do que o das aparelhagens de platina; (2) espessura cerca de quatro vezes maior do que a das aparelhagens de platina, isto é, maior resistência mecânica; e (3) menor susceptibilidade a danos pela manipulação com pinças etc.
Aparelhagens de prata Os cadinhos e cápsulas de prata têm suas utilidades principais na evaporação de soluções alcalinas e nas fusões com álcalis cáusticos. Durante as fusões, a prata é levemente atacada. Os recipientes de ouro (ponto de fusão 1050°C) são mais resistentes do que os de prata frente a álcalis fundidos. A prata funde em 960oC e, por isto, deve-se ter cuidado quando ela é aquecida na chama direta.
Aparelhagens de níquel Os cadinhos e cápsulas de níquel são usados nas fusões com álcalis e com peróxido de sódio (cuidado). Nenhum metal resiste ao peróxido de sódio fundido e, na fusão com peróxido, um pouco de níquel se mistura à amostra, mas isto geralmente não é um problema. Além disto, o níquel se oxida no ar, logo as aparelhagens de níquel não podem ser utilizadas em operações que envolvem pesagens.
Aparelhagens de ferro Os cadinhos de ferro podem substituir os de níquel nas fusões com peróxido de sódio. Eles não são tão duráveis, porém são muito mais baratos.
Aparelhagens de aço inoxidável Estão disponíveis no comércio bécheres, cadinhos, pratos, funis e outros aparelhos de aço inoxidável para uso no laboratório. Eles não enferrujam, são rígidos, fortes e muito resistentes a danos físicos.
Cadinhos de metal e pinças para bécheres Cadinhos, cápsulas de evaporação e bécheres aquecidos devem ser manipulados com pinças adequadas. As pinças para cadinho devem ser feitas de níquel puro, aço-níquel ou outra liga resistente de ferro. Deve-se manipular cadinhos e cápsulas de platina com pinças recobertas com platina. As pinças mais comuns são próprias para bécheres de 100 a 2000 ml de capacidade. Um parafuso ajustável com trava limita a abertura das mandíbulas da pinça e permite o ajuste ao recipiente.