Análise
QuímicaQuímica Alimentar
Docente: Prof. Armando DuarteJoão
OliveiraJosé A. Lopes da Silva Ano
Lectivo: 200020021/01032
Curso(s): Licenciatura em
Bioquímica e Química Alimentar s em
Engenharia do Ambiente e Ensino de Física e Química
Escolaridade: 3h T - 0h TP - 3h 0h P Unidades
de Crédito: 43.0
OBJECTIVOS
Pretende-se
com esta disciplina leccionar conceitos importantes acerca de determinados
constituintes dos alimentos e iniciar a abordagem à organização complexa dos
sistemas coloidais alimentares.
São os
seguintes os objectivos desta disciplina:
1.Os alunos
deverão conhecer os aspectos fundamentais dos processos químicos associados aos
diferentes passos de uma análise química.
1.Os alunos
deverão ser capazes de descrever e fundamentar cientificamente os diferentes
processos que compõem uma análise química.
1.Os alunos
deverão ser capazes de propor e planificar experiências adequadas ao
esclarecimento de problemas de química analítica.
1.Os alunos
deverão ser capazes de identificar e compreender a interacção da química
analítica com outras áreas de actividade humana (análises ambientais,
industriais, etc.).
METODOLOGIA
A
metodologia de ensino baseia-se em aulas teóricas presenciais.
A
leccionação da disciplina é realizada em aulas teóricas e aulas práticas.
Nas aulas
teóricas serão apresentados e desenvolvidos os conceitos referidos no programa.
No início do ano lectivo será fornecida aos alunos a lista da bibliografia
adoptada. Face à inexistência de um texto básico que trate globalmente os assuntos com um desenvolvimento semelhante ao
utilizado no presente programa da disciplina, os alunos terão ainda acesso aos
apontamentos utilizados pelo regente da disciplina na preparação das aulas.
Nas aulas
práticas os alunos executam trabalhos laboratoriais onde os objectivos são, não
só ilustrar conceitos adquiridos nas aulas teóricas, mas também familiarizá-los
com técnicas de utilização corrente em Química Analítica. Sobre cada trabalho
prático a realizar é fornecido aos alunos um texto de apoio no qual são dadas indicações
gerais sobre o procedimento experimental deixando-se, no entanto, para
resolução por parte dos alunos a decisão de pormenores experimentais
considerados de rotina. Conjuntamente é indicada bibliografia directamente
relacionada com as bases teóricas e com a execução laboratorial do trabalho. No
relatório de cada trabalho, a apresentar pelos alunos, exige-se não só o
tratamento adequado dos dados experimentais como também uma análise crítica e
discussão dos resultados obtidos.
Como as
aulas teórico-práticas não estão contempladas na escolaridade desta disciplina,
algumas das aulas teóricas, uma após a leccionação de cada capítulo, serão
utilizadas para a resolução de problemas.
Avaliação
A avaliação da aprendizagem realiza-se através de
um exame final escrito. A classificação mínima para a realização da prova de
recorrência é de (4) quatro valores no exame escrito final.
Componente
teórica: 65%. Componente prática: 35%. Relativamente a esta componente o
desempenho do aluno durante a realização dos trabalhos práticos e relatório
terão um peso de 50%, e o exame prático final um peso de 50%. No caso dos
trabalhadores estudantes, e a ausência de frequência às aulas práticas haverá
lugar a um exame prático final (50%), além naturalmente do exame escrito final
(50%).
Programa
Tratamento
Quantitativo de Dados ExperimentaisA Água
Estrutura molecular da água. Estado físico e pontes
de hidrogénio. A água como solvente. Interacções água-soluto. Propriedades
físicas da água. Diagrama de fases. Água como constituinte alimentar.
Actividade da água e pressão de vapor relativa. Adsorção, isotérmicas, modelos.
Efeito da actividade da água no armazenamento e preservação de alimentos.
Mobilidade Molecular e estabilidade dos alimentos. Estado vítreo. Temperatura
de transição vítrea: Tg. Equação WLF. Importância do estado vítreo na textura e
conservação dos alimentos, e nas boas práticas de fabrico e conservação.Tipos de erros em Química Analítica: grosseiros,
sistemáticos e aleatórios. Erros sistemáticos: constantes (absolutos) e
proporcionais (relativos). Erros constantes: interferências, efeitos de matriz,
correcções inadequadas do branco. Erros proporcionais: erros de calibração.
Correcção de erros sistemáticos. Exactidão e precisão. Exactidão: erro absoluto
e relativo. Precisão: repetibilidade e reprodutibilidade. Desvio padrão e
variância. Propagação de erros sistemáticos e aleatórios: dedução das fórmulas
e exemplos. Distribuição de frequências. Distribuição normal e distribuição de
Student. Intervalos de confiança. Exemplos. Exemplo numérico envolvendo
propagação de erros e intervalos de confiança. Testes de significância.
Hipótese do nulo (H0) e hipótese alternativa (H1). Erros de
tipo I (a) e tipo II (b).
Edulcorantes;
agentes anti-microbianos; ácidos e bases; sistemas tampão; agentes quelantes;
estabilisantes, espessantes e gelificantes; surfactantes: agentes emulsivos e
espumantes; substituintes de gorduras e de hidratos de carbono;
intensificadores de sabor; anti-oxidantes; breve referência a substâncias
aromatizantes e corantes.
Alimentos
como sistemas coloidais; caracterização de dispersões; fenómenos de superfície;
interacções entre partículas dispersas; dispersões líquidas; geis. Emulsões:
descrição, formação de emulsões, tipos de instabilidade, métodos de
estabilização. Espumas: descrição, formação, estabilidade.
Relação
entre a e b. Parâmetros estatísticos. Valor crítico. Tabelas de decisão.
Comparação de uma média experimental com um valor conhecido (referência). Exemplo.
Comparação de duas médias: Amostras grandes e amostras pequenas. Amostras
pequenas: variâncias iguais e diferentes. Teste F. Exemplos. Amostras
relacionadas (emparelhadas): amostras grandes e amostras pequenas. Exemplos.
Análise
Gravimétrica
Introdução.
Métodos de preciitação e volatilização. Métodos de precipitação.
Características do precipitado: solubilidade, pureza, filterabilidade,
composição química, outras propriedades. Factores que afectam a solubilidade
dos precipitados: produto de solubilidade, efeito do ião comum, efeito do pH:
tipos de precipitados afectados pelo pH. Cálculo da solubilidade numa solução a
pH conhecido. Cálculo da solubilidade em água. Formação de complexos: Caso
geral. Complexo com um ião comum ao precipitado (anfoterismo). Cálculo do pH ao
qual a solubilidade é mínima. Precipitação selectiva: separação de iões por
controlo de concentrações do agente precipitante. Efeito da concentração do
electrólito, temperatura, composição do solvente, velocidade de formação do
precipitado. Factores dependentes das condições do precipitado: polimorfismo,
grau de hidratação, possibilidade de reacção química com o solvente ou
substância em solução, dimensões das partículas. Tipos de precipitados e sua
formação. Grau de sobresaturação e tamanho das partículas. Nucleação,
crescimento e tamanho das partículas. Evolução dos precipitados. Soluções
coloidais: propriedades. Soles e geles. Adsorção de iões. Contra-iões.
Floculação e peptização. Contaminação de precipitados. Coprecipitação e pós-precipitação.
Coprecipitação: adsorção, inclusão isomórfica e não-isomórfica e oclusão.
Precipitação em solução homogénea. Pesagem de precipitados. Referência à
Termogravimetria. Filtração de precipitados. Lavagem de precipitados.
Eficiência da lavagem. Erros em análise gravimétrica: exercícios de aplicação.
Volumetria
Titulações por precipitação
Cálculo de
curvas de titulação. Factores que afectam as curvas de titulação: concentração
dos reagentes e produto de solubilidade do precipitado formado. Titulação de
misturas: precipitação fraccionada. Erro na titulação de uma mistura de iões.
Detecção do ponto de equivalência utilizando indicadores: Formação de um
segundo precipitado: método de Mohr. Concentração óptima do indicador: exemplo.
Formação de um complexo corado: método de Volhard. Concentração óptima do
indicador: exemplo. Indicadores de adsorção: método de Fajans. Mecanismo de
actuação destes indicadores. Outras técnicas e aplicações: turbidimetria e
nefelometria.
Titulações por formação de complexos: complexometria
Introdução.
A utilização de complexantes em métodos volumétricos. Ligandos monodentados e
polidentados. Efeito de quelação. Ácido etilenodiaminotetracético (EDTA).
Efeito do pH no equilíbrio do EDTA. Escolha das condições experimentais
"óptimas" para a realização de titulações complexométricas. Constante
de estabilidade condicional. Curvas de titulação complexométrica. Exemplo.
Influência do pH, concentração de outros ligandos e constante de estabilidade
condicional nas curvas de titulação. Formação de hidroxocomplexos e complexos
do tipo ML(OH). Métodos de detecção do ponto de equivalência: indicadores
metalo-crómicos. Titulações consecutivas. Aspectos práticos das titulações
complexométricas. Tipos de titulações: titulação directa, titulação por
retorno, titulação por substituição. Interferências, sequestração e libertação.
Erros em titulações complexométricas. Exemplos.
Titulações redox
Introdução.
Curvas de titulação. Variação do potencial redox por formação de complexos.
Variação do potencial redox com o pH: diagramas potencial-pH. Indicadores
redox. Zona de viragem do indicador. Exemplos. Erros em titulações redox:
exemplos. Titulações redox de misturas.
Titulações ácido-base
Ácido forte
com base forte: exemplo. Ácido monoprótico fraco com base forte: exemplo Base
fraca com ácido forte: exemplo. Ácido fraco com base fraca. Indicadores de
neutrimetria: monocróicos e dicróicos. Titulações de ácidos polipróticos:
exemplos. Erros em titulações ácido-base: exemplos de aplicação. Poder tampão
de uma mistura de ácido fraco e base forte. Poder tampão máximo. Determinação
do ponto de equivalência em titulações potenciométricas. Método diferencial:
exemplos. Métodos de Gran: 1º, 2º e modificado.
Bibliografia
·
Owen R.
Fennema (ed.), Food Chemistry, Marcel
Dekker, Inc., New York, 3ªed., 1996
·
H.-D. Belitz e W. Grosch, Food Chemistry, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1999
D. Harris, Quantitative
Chemical Analysis, 3rd Edn.,
W. H. Freeman, 1991
G. D. Christian, Analytical
Chemistry, 5th Edn.,
Wiley, 1995
D. A. Skoog and D. M. West, Fundamentals of Analytical Chemistry, Holt-Saunders Japan, 1982
O Regente da Disciplina