Apresenta

1
Prof. Valmir F. Juliano
QUI624
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ESPECTROANALÍTICOS I
2
Classificação dos métodos analíticos CLÁSSICOS E
INSTRUMENTAIS
Baseados em propriedades físicas (químicas em
alguns casos )
Espectrométrico
Propriedades ópticas
3
Natureza ondulatória da Radiação Eletromagnética
Radiação eletromagnética, ou luz, é uma forma de
energia cujo comportamento é descrito por
propriedades tanto de onda quando de partícula. A
natureza exata da radiação eletromagnética
somente foi esclarecida após o desenvolvimento da
mecânica quântica por volta do início do século
XX. Propriedades ópticas, como a difração, são
melhores explicadas quando a luz é tratada como
onda. Muitas interações entre a radiação
eletromagnética e a matéria, como absorção e
emissão, entretanto, são melhores descritas
tratando a luz como partícula ou fóton.
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Comprimento de onda e Energia
E energia h constante de Planck (6,626 .
10-34 J s) n frequência c velocidade da luz
(2,998 . 108 m s-1) l comprimento de onda
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Usos da radiação eletromagnética
Frequência Frequência l (m) Energia Nome Uso
1020 a 1021 10-12 10-12 Nuclear Raios-g Medicina
1017 a 1019 10-10 10-10 Eletrônica Raios-X Diagnóstico por imagens
1015 a 1016 10-7 10-7 Eletrônica Ultra-Violeta Higienização
1013 a 1014 10-6 10-6 Eletrônica Visível Iluminação
1012 a 1013 10-4 10-4 Vibracional Infravermelho Aquecimento
109 a 1011 10-2 10-2 Rotacional Microondas Cozimento
105 a 108 102 102 Rádio Frequência Comunicação
6
Uso em Química Métodos Espectrométricos, Espectro
fotométricos, Espectroquímicos ou
Espectroanalíticos?!?
Tutti quanti
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Métodos Espectrométricos
Os métodos espectrométricos abrangem um grupo de
métodos analíticos baseados na espectroscopia
atômica e molecular. Espectroscopia é um termo
geral para a ciência que estuda a interação dos
diferentes tipos de radiação com a matéria. A
espectrometria e os métodos espectrométricos se
referem às medidas das intensidades da radiação
usando transdutores fotoelétricos ou outros
dispositivos eletrônicos.
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Métodos Espectrométricos

• Os comprimentos de onda da radiação
  eletromagnética se estendem dos raios-gama até as
  ondas de rádio, com aplicações diferenciadas.
• Os métodos espectrométricos se baseiam em
  propriedades ópticas (mesmo que a radiação não
  seja percebida pelo olho humano), quer sejam de
  emissão ou absorção de radiação eletromagnética
  de determinados l.
• Como as interações da radiação com a matéria
  podem ocorrer tanto em nível atômico como em
  nível molecular, os métodos instrumentais
  espectrométricos se dividem em 4 classes
• Emissão (emissão atômica)
• Luminescência (fluorescência atômica e molecular,
  fosforescência)
• Espalhamento (Raman, turbidimetria e
  nefelometria)
• Absorção (absorção atômica e molecular)

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Métodos Espectrométricos
Tipo de espectroscopia Faixa de comprimento de onda usual Faixa de número de onda usual, cm-1 Tipo de transição quântica
Emissão de raios gama 0,005 1,4 Å Nuclear
Absorção, emissão, fluorescência e difração de raios-x 0,1 100 Å Elétrons internos
Absorção de ultravioleta de vácuo 10 180 nm 1x106 a 5x104 Elétrons ligados
Absorção, emissão e fluorescência no UV/Visível 180 780 nm 5x104 a 1,3x104 Elétrons ligados
Absorção no IV e espalhamento Raman 0,78 300 mm 1,3x104 a 33 Rotação/vibração de moléculas
Absorção de microondas 0,75 375 mm 13 a 0,03 Rotação de moléculas
Ressonância de spin eletrônico 3 cm 0,33 Spin de elétrons em um campo magnético
Ressonância Magnética Nuclear 0,6 10 m 1,7x10-2 a 1x10-3 Spin de núcleos em um campo magnético
10
Métodos Espectrométricos
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Métodos Espectrométricos
ABSORÇÃO ATÔMICA O espectro é em forma de linhas
finas devido aos níveis atômicos sem subníveis
energéticos.
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Métodos Espectrométricos
ABSORÇÃO MOLECULAR O espectro de absorção é
caracterizado por bandas largas devido aos vários
níveis e subníveis energéticos dos orbitais
moleculares.
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Métodos Espectrométricos
E2
E1
Vibracional 1 kJ mol-1 IV
Rotacional 0,01 kJ mol-1 RMN
Eletrônica 100 kJ mol-1 UV-Vis
E0
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Métodos Espectrométricos

• Quando as energias envolvidas são altas, por
  exemplo emissões de Raios-X, as transições
  eletrônicas acontecem com os elétrons dos
  orbitais mais internos e, nestes casos, serão
  independentes das ligações que os átomos estejam
  fazendo.
• Quando um elétron é excitado a um nível
  vibracional mais alto de um estado eletrônico, a
  relaxação para um nível vibracional mais baixo
  desse estado ocorre antes que a transição
  eletrônica ao estado fundamental possa ocorrer. A
  razão disso é explicada em termos da
  transferência do excesso de energia para outros
  átomos através de uma série de colisões.

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Métodos Espectrométricos

• COMPONENTES BÁSICOS DOS EQUIPAMENTOS
• Fonte de radiação
• Lâmpadas de xenônio, deutério, tungstênio,
  lasers, etc
• Seletor de comprimento de onda
• Filtros e monocromadores.
• Transdutores
• Tubos fotomultiplicadores, fotodiodos, CCD,
  fotocélulas, etc.
• Para algumas técnicas de emissão, serão
  necessários mais alguns componentes.

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Métodos Espectrométricos
Fotômetro de feixe único para medidas de absorção
na região visível
Transdutor
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Métodos Espectrométricos
Espectrofotômetro manual de feixe duplo para
medidas de absorção na região UV/Visível
Fonte
Transdutor
Seletor de comprimento de onda
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Métodos Espectrométricos abordados nesta
disciplina

• Espectrometria de Absorção Molecular na região
  do ultravioleta/visível.
• Espectrometria de Luminescência Molecular.
• Espectrometria de Absorção Atômica.
• Espectrometria de Emissão Atômica.

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Absorção molecular no UV/Vis
Mais fácil que botânica....
20
Absorção Molecular no UV/Vis
Espectro de emissão da radiação solar
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Absorção Molecular no UV/Vis
Região IV médio 25 a 2,5mm
Energia crescente ?
22
Absorção Molecular no UV/Vis
L U Z V I S Í V E L
23
Absorção Molecular no UV/Vis
L U Z V I S Í V E L
Como vemos as cores?
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Absorção Molecular no UV/Vis
COLORIMETRIA Um objeto tem a cor correspondente
aos comprimentos de onda que ele reflete.
Cores primárias
Cores secundárias
As 3 luzes (cores) primárias quando misturadas
dão origem à luz branca.
Quando falta uma das cores primárias, obtém-se
uma cor secundária. As 3 cores secundárias
misturadas dão origem ao preto
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Absorção Molecular no UV/Vis
COLORIMETRIA Um objeto tem a cor correspondente
aos comprimentos de onda que ele reflete.
R G B Síntese aditiva emissão. Síntese
subtrativa As cores se dão pela subtração da
luz.
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Absorção Molecular no UV/Vis
COLORIMETRIA Um objeto tem a cor correspondente
aos comprimentos de onda que ele reflete.
Se um objeto é da cor ciano, é porque absorve o
vermelho e reflete o azul e o verde.
Cor absorvida
Cor observada
27
Absorção Molecular no UV/Vis
COLORIMETRIA Um objeto tem a cor correspondente
aos comprimentos de onda que ele reflete.
Disco de Newton
A rotação proporciona a mistura das cores, de
modo que enxergamos todos os comprimentos de onda
de uma única vez, gerando a luz branca.
28
Absorção Molecular no UV/Vis
COLORIMETRIA Um objeto tem a cor correspondente
aos comprimentos de onda que ele reflete.
29
Absorção Molecular no UV/Vis
COLORIMETRIA Um objeto tem a cor correspondente
aos comprimentos de onda que ele reflete, mas...
A colorimetria é uma ciência não exata, pois além
de problemas relacionados com a acuidade visual
de cada um, ela depende do sexo de quem
vê!!! ... Brincadeirinha....
30
Absorção Molecular no UV/Vis

• Porque as nuvens são brancas?
• Espalha todos os l igualmente.
• Porque durante o dia o céu é azul e porque ao
  entardecer ou amanhecer ele é alaranjado?
• Espalhamento Rayleigh l menores se espalham com
  maior facilidade.

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Absorção Molecular no UV/Vis

• Medidas de absorção da radiação eletromagnética
  na região do UV/Visível encontram vasta aplicação
  para identificação e determinação de milhares de
  espécies inorgânicas e orgânicas.
• Os métodos de absorção molecular talvez sejam os
  mais amplamente usados dentre todas as técnicas
  de análise quantitativa em laboratórios químicos
  e clínicos em todo mundo.

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Absorção Molecular no UV/Vis

• Absorção da radiação eletromagnética de
  comprimentos de onda na faixa de 160 a 780 nm.
• Comprimentos de onda inferiores a 150 nm são
  altamente energéticos que levam à ruptura de
  ligações químicas.
• Acima de 780 nm atinge-se o IV próximo, onde a
  energia, já relativamente baixa, começa apenas a
  promover a vibração molecular e não mais
  transições eletrônicas.
• Devido ao grande número de estados vibracionais
  e rotacionais, um espectro de absorção no UV/Vis
  apresenta um formato alargado (banda).

33
Absorção Molecular no UV/Vis

• Instrumentação
• 1) Fonte de radiação lâmpadas de deutério (UV)
  e tungstênio (vis) ou de arco de xenônio para
  toda a faixa de comprimentos de onda UV/Vis.
• 2) Parte óptica Instrumentos de feixe simples e
  duplo.
• A diferença consiste basicamente em ter a
  possibilidade de descontar a perda de potência do
  feixe que passa pelo solvente (branco)
  simultaneamente à medida da amostra.
• 3) Compartimento para amostra (cubeta)
• Deve ter paredes perfeitamente normais (90º) à
  direção do feixe.
• Quartzo (transparente em toda a faixa UV/Vis)
• Vidro (somente visível, absorve muito a radiação
  UV).
• Muito frequentemente utilizam-se tubos
  cilíndricos por questões de economia, mas deve-se
  ter o cuidado de repetir a posição do tubo em
  relação ao feixe.
• 4) Detectores ? Transdutores
• Dispositivos capazes de converter luz para o
  domínio elétrico LDR, fotodiodos, fotocélulas,
  tubos fotomultiplicadores, CCD, etc.

34
Absorção Molecular no UV/Vis

• Fonte de luz
• Região UV 160 a 380 nm
• Lâmpada de deutério, xenônio ou vapor de mercúrio

35
Absorção Molecular no UV/Vis

• Fonte de luz
• Região Visível 380 a 780 nm
• Lâmpada de filamento de tungstênio
• LED coloridos
• Lâmpada de xenônio (UV/Vis)

36
Absorção Molecular no UV/Vis

• Fonte de luz
• Luz negra

37
Absorção Molecular no UV/Vis

• Como selecionar o comprimento de onda desejado?
• Filtros ópticos
• Filtros de absorção
• Simplesmente absorve
• alguns comprimentos de
• onda.
• Filtros de interferência
• Usando de reflexões e
• interferências destrutivas
• e construtivas, seleciona
• o comprimento de onda
• desejado.

38
Absorção Molecular no UV/Vis
Filtros Ópticos de Absorção
39
Absorção Molecular no UV/Vis
A visualização desta imagem através de filtros
ópticos exemplifica bem o funcionamento dos
filtros em barrar determinados comprimentos de
onda.
40
Absorção Molecular no UV/Vis
Filtros Ópticos de Interferência
41
Absorção Molecular no UV/Vis
Filtro de absorção
Filtro de interferência
42
Absorção Molecular no UV/Vis

• Como selecionar o comprimento de onda desejado?
• Monocromadores
• Fenda de entrada
• Lente colimadora
• ou espelho
• Prisma ou rede
• de difração ou
• holográfica
• Elemento de
• focalização
• Fenda de saída

43
Absorção Molecular no UV/Vis
44
Absorção Molecular no UV/Vis
45
Absorção Molecular no UV/Vis
Cubetas
46
Absorção Molecular no UV/Vis
47
Absorção Molecular no UV/Vis
O vidro absorve fortemente os comprimentos de
onda da região do UV. Abaixo de 300 nm toda a
radiação é absorvida. O quartzo começa absorver
fortemente somente abaixo de 200 nm.
48
Absorção Molecular no UV/Vis

• Como fazer a leitura do absorção de luz?
• Transdutores de radiação
• Fotônicos monocanais
• Células fotovoltáicas
• Fototubos
• Fotomultiplicadores
• Fotodiodos
• Fotônicos multicanais
• Arranjo de fotodiodos (PDA)
• Dispositivos de transferência de cargas
• CID e CCD (bidimensionais)

49
Absorção Molecular no UV/Vis
Tubo fotomultlicador Muito sensível. Consegue
detectar níveis muito baixos de luminosidade.
Arranjo linear de fotodiodos (pda - photodiode
array) Permite detectar simultaneamente vários
comprimentos de onda.
50
Absorção Molecular no UV/Vis

• Como ocorre a absorção da luz?
• A absorção de radiação UV ou visível por uma
  espécie atômica ou molecular pode ser considerada
  como um processo que ocorre em duas etapas
• M hn ? M excitação
• M ? M calor (desprezível) relaxação
• São três tipos de transições eletrônicas
• 1) elétrons p, s e n (moléculas e íons
  inorgânicos)
• 2) elétrons d e f (íons de metais de transição)
• 3) transferência de carga (complexos
  metal-ligante)
• Obs. Se M sofrer decomposição ou formar novas
  espécies, o processo é chamado de reação
  fotoquímica e, neste caso, não será possível
  fazer a quantificação de M.

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Absorção Molecular no UV/Vis
Níveis de energia eletrônica molecular.
52
Absorção Molecular no UV/Vis
Comprimentos de onda de absorção característicos
das transições eletrônicas.
Transição Faixa de comprimentos de onda (nm) Exemplos
s ? s lt 200 CC, CH
n ? s 160 260 H2O, CH3OH, CH3Cl
p ? p 200 500 CC, CO, CN, CC
n ? p 250 600 CO, CN, NN, NO
53
Absorção Molecular no UV/Vis
Espectro Vis típico
Espectro UV típico
Fe(fen)32
Os máximos de absorção devem-se à presença de
cromóforos na molécula. (Temos duas absorções em
190 e 270 nm no espectro da acetona e uma em 510
nm no espectro do complexo Fe(fen)32).
Cromóforo
Auxocromos

• Átomo ou grupo de átomos que absorve radiação.

• Átomo que não absorve radiação.
• Modifica alguma característica da absorção do
  cromóforo.

54
Absorção Molecular no UV/Vis

• Como melhorar a absorção da luz?
• Se o analito M não for uma espécie absorvente ou
  que tenha uma baixa absorção, deve-se buscar
  reagentes reajam seletiva e quantitativamente com
  M formando produtos que absorvam no UV ou no
  visível.
• Uma série de agentes complexantes são usados para
  determinação de espécies inorgânicas.
• Exemplos SCN- para Fe3 I- para Bi3.
• Natureza do solvente, pH, temperatura,
  concentração de eletrólitos e presença de
  substâncias interferentes são as variáveis comuns
  que influenciam o espectro de absorção e,
  evidentemente, seus efeitos precisam ser
  conhecidos.

Qual a relação entre a absorção e a concentração?
55
Métodos Espectrométricos
Potência do feixe incidente
Potência do feixe transmitido
Caminho óptico
56
Absorção Molecular no UV/Vis
Perdas por reflexão e espalhamento com uma
solução contida em uma célula (cubeta) de vidro
típica.
As reflexões ocorrem em qualquer interface que
separa os materiais. Como não há como evitar
estas reflexões e espalhamentos, torna-se
necessário usar a mesma cubeta (ou uma idêntica)
nas medidas das várias soluções dos padrões e da
solução amostra do analito.
57
Absorção Molecular no UV/Vis
Para compensar os efeitos da perda de potência do
feixe luminoso ao atravessar o solvente, a
potência do feixe transmitido pela solução do
analito deve ser comparada com a potência do
feixe transmitido em uma cubeta idêntica contendo
apenas o solvente.
Se o material de fabricação da cubeta provocar
uma diminuição na potência do feixe luminoso,
essa diminuição também será compensada.
58
Absorção Molecular no UV/Vis

• A lei de Beer-Lambert, também conhecida como lei
  de Beer-Lambert-Bouguer ou simplesmente como lei
  de Beer é uma relação empírica que relaciona a
  absorção de luz com as propriedades do material
  atravessado por esta.
• A lei de Beer foi descoberta independentemente (e
  de diferentes maneiras) por Pierre Bouguer em
  1729, Johann Heinrich Lambert em 1760 e August
  Beer em 1852.

59
Absorção Molecular no UV/Vis

• A expressão final da lei de Beer é A ebc, a
  qual pode ser obtida pela integração de

onde S é a área da seção atravessada pela luz e
Px é a potencia ao longo do caminho óptico.
60
Absorção Molecular no UV/Vis
LEI DE LAMBERT-BEER
k
k
(g/L)
(mol/L)
Onde A é a absorbância, a é a absortividade e c é
a concentração em g/L
Onde A é a absorbância, e é a absortividade molar
e c é a concentração em mol/L.
61
Absorção Molecular no UV/Vis
LEI DE LAMBERT-BEER
A absorbância aumenta conforme aumenta qualquer
um dos três e b ou c
eb é a inclinação de A x C e, portanto,
responsável pela sensibilidade analítica.
62
Absorção Molecular no UV/Vis
Aumento do caminho óptico
63
Absorção Molecular no UV/Vis
Aumento da concentração
64
Absorção Molecular no UV/Vis
65
Absorção Molecular no UV/Vis
Espectros de absorção do complexo Fe(SCN)63-
para várias concentrações.
Com os valores de absorbância no comprimento de
onda de máxima absorção (lmax) constrói-se a
curva analítica.
66
Absorção Molecular no UV/Vis

• Aplicação da lei de Beer para misturas
• A absorbância é uma propriedade aditiva. Assim, a
  presença de várias espécies absorventes na
  solução para o mesmo comprimento de onda
  resultará em uma absorbância maior que para
  soluções individuais. Contudo não poderá haver
  interação entre as várias espécies.
• AT A1 A2 ... An e1bc1 e2bc2 ...
  enbcn
• Limitações da lei Beer
• Poucas exceções são encontradas para a
  generalização de que a absorbância está
  relacionada linearmente com o caminho óptico. Por
  outro lado, são encontrados desvios de
  proporcionalidade com a concentração quando b é
  constante.

67
Absorção Molecular no UV/Vis

• Limitações reais (fundamentais) da Lei de Beer
• Para soluções com concentrações maiores que 0,01
  mol/L, mesmo não sendo da espécie absorvedora, a
  distância média entre as espécies diminui a ponto
  de alterar a capacidade das espécies em absorver
  a radiação, ou seja, diminui o valor de e.
• O índice de refração do meio também causam
  desvios. Assim, se as variações de concentração
  causam alterações significativas no índice de
  refração da solução, os desvios da lei de Beer
  são observados. Quando esse fator é
  preponderante, uma correção pode ser aplicada,
  acrescentando à expressão da lei de Beer o termo
  n/(n2)2, onde n é o índice de refração.

68
Absorção Molecular no UV/Vis

• Desvios Químicos Aparentes (limitações químicas)
• Desvios aparentes da lei de Beer surgem quando um
  analito se dissocia, se associa ou reage com um
  solvente para dar um produto que tenha um
  espectro de absorção diferente do analito. Um
  exemplo disto é a mudança de cor de indicadores
  ácido-base de acordo com o equilíbrio em função
  do pH.
• HIn ? H In-
• cor 1 cor 2
• ? pH ? ? HIn e vice-versa ? ? A ou ? A.
• Além disso, se ambas as espécies absorverem no
  mesmo comprimento de onda, poderá haver um desvio
  positivo ou negativo em função dos valores de
  eHIn e eIn.

69
Absorção Molecular no UV/Vis

• Desvios Instrumentais com Radiação Policromática
• A obediência estrita à lei de Beer é observada
  com radiação verdadeiramente monocromática. Na
  prática os monocromadores produzem uma banda mais
  ou menos simétrica de comprimentos de onda em
  torno daquele desejado. O resultado é um desvio
  negativo.

70
Absorção Molecular no UV/Vis

• Desvios Instrumentais com Radiação Policromática
• A dedução deste desvio é dado a seguir
• Em cada l, tem-se um e.
• A log (Po/ P) ebc e A log
  (Po/ P) ebc
• Po Po Po e P P P
• ATotal log (Po Po) / (P P ) lt (A A)
  log(PoxPo)/(PxP)
• Se e e, ATotal A A e a lei de Beer é
  obedecida.

71
Absorção Molecular no UV/Vis

• Desvios Instrumentais com Radiação Espúria

• Um efeito similar ao da radiação policromática é
  observado com radiações espúrias.
• Estas radiações aparecem em pequenas quantidades
  no processo de monocromatização por efeitos de
  espalhamento em várias superfícies internas.
• Essas radiações diferem grandemente em
  comprimentos de onda da radiação principal.
• Assim, a presença de radiações espúrias confere
  igualmente um desvio negativo à lei de Beer.

72
Absorção Molecular no UV/Vis

• Ruídos Instrumentais
• Um estudo teórico e experimental descreveu várias
  fontes de incerteza instrumentais,
  classificando-as em 3 categorias
• Caso I espectrofotômetros de baixo custo
  equipados com medidores digitais com resolução
  limitada. A precisão independe de T, sT k1
• Caso II espectrofotômetros de alta qualidade com
  detector de fótons. O ruído associado a este tipo
  de detector (shot) surge da transferência de
  carga através de uma junção, como o movimento de
  elétrons do cátodo ao ânodo em uma célula
  fotomultiplicadora. sT k2(T2 T)1/2
• Caso III espectrofotômetros baratos, com ruído
  da fonte (flicker), ou espectrofotômetros de alta
  qualidade onde o posicionamento da cubeta gera
  uma incerteza, já que as cubetas possuem algumas
  imperfeições que resultam em espalhamentos e
  reflexões diferenciados a cada medida. sT k3T

73
Absorção Molecular no UV/Vis
0,75
0,25
Observa-se que o erro nas medições pode ser
minimizado efetuando-se leituras de absorbância
dentro de certas faixas de valores para cada tipo
de equipamento.
74
Absorção Molecular no UV/Vis

• Aplicações
• Como já mencionado, são três tipos de transições
  eletrônicas, de acordo com a espécie absorvente
• 1) elétrons p, s e n (moléculas orgânicas)
• 2) elétrons d e f (íons de metais de transição)
• 3) transferência de carga (complexos)

75
Absorção Molecular no UV/Vis
Complexos
Íons
Moléculas
76
Absorção Molecular no UV/Vis

• Os métodos espectrofotométricos apresentam
  características importantes
• 1) Ampla aplicação para sistemas orgânicos e
  inorgânicos
• 2) Limites de detecção típicos de 10-4 a 10-5
  mol/L (podem ser melhorados para 10-6 a 10-7
  mol/L)
• 3) Seletividade de moderada a alta
• 4) Boa exatidão (tipicamente as incertezas são da
  ordem de 1 a 3, podendo ser melhoradas a décimos
  percentuais com alguns cuidados especiais)
• 5) Facilidade e conveniência na aquisição de
  dados.

77
Absorção Molecular no UV/Vis

• Análise quantitativa
• A primeira etapa da análise envolve o
  estabelecimento das condições de trabalho.
• Determinação do(s) máximo(s) de absorção
• No máximo de absorção, além da máxima
  sensibilidade por unidade de concentração, os
  efeitos de desvios da lei de Beer são menores.
  Adicionalmente, o ajuste do comprimento de onda é
  mais reprodutível, não implicando em variações
  significativas de e e, por consequência, da
  absorbância.
• Não é seguro pressupor uma concordância com a lei
  de Beer e usar apenas um padrão para determinar a
  absortividade molar. Assim é recomendável a
  construção das curvas
• Curva analítica, em casos mais simples ou
• Adição de padrão, quando a matriz interfere.

78
Absorção Molecular no UV/Vis
Exemplo Para determinar Fe3 em uma amostra,
tomou-se cinco alíquotas de 2,00 mL de uma
amostra e transferiu-se para cinco balões
volumétricos de 50,00 mL. Em cada balão foram
adicionados um excesso do complexante (SCN-) e
alíquotas de 5,00, 10,00, 15,00 e 20,00 mL de uma
solução padrão de Fe3, de concentração 5,553
mg/L, completando-se o volume com água destilada.
Determine a concentração de Fe3 na amostra.
Um bom procedimento de adição de padrão consiste
em adicionar quantidades do padrão bem próximos
da quantidade do analito na alíquota da amostra.
Assim, os efeitos da matriz sobre o analito da
amostra também serão sentidos pelo analito
proveniente do padrão. Uma regra simples consiste
em adicionar o padrão em quantidades ½x, x, 2x da
quantidade estimada do analito. Adicionalmente
pode-se incluir mais alguns pontos ¾x, 1,5x e 3x.
Vp, mL A
0,00 0,2412
5,00 0,4322
10,00 0,6232
15,00 0,8142
20,00 1,0052
79
Absorção Molecular no UV/Vis
Exemplo É possível fazer a determinação traçando
o gráfico tanto em volume quanto em concentração
do padrão adicionado.
Vp, mL A
0,00 0,2412
5,00 0,4322
10,00 0,6232
15,00 0,8142
20,00 1,0052
Vx 0,2412/0,0382 Vx 6,31 mL Cx
6,31x5,553/2 Cx 17,53 mg/L
C, mg/L A
0,000 0,2412
0,555 0,4322
1,111 0,6232
1,666 0,8142
2,221 1,0052
Cd 0,2412/0,344 Cd 0,7012 mg/L Cx
0,7012x50/2 Cx 17,53 mg/L
80
Absorção Molecular no UV/Vis
Exemplo Analisando o valor encontrado, pode-se
observar que o procedimento de adição de padrão
atendeu a recomendação. Admitindo-se que a
estimativa da concentração do analito seria 1
mg/L, as adições foram ½x, x, 1,5x e 2x.
C, mg/L A
0,000 0,2412
0,555 0,4322
1,111 0,6232
1,666 0,8142
2,221 1,0052
Cd 0,2412/0,344 Cd 0,7012 mg/L
½x x 1,5x 2x
81
Absorção Molecular no UV/Vis

• Titulação fotométrica
• Igualmente aos demais tipos de titulação, o
  objetivo é detectar o PE com a maior exatidão
  possível. Deve-se considerar quanto cada um,
  titulante, titulado e produto de reação,
  contribui com a absorbância no comprimento de
  onda selecionado.
• 1) Titulado e produto não absorvem, mas o
  titulante sim
• 2) Titulado e titulante não absorvem, mas produto
  sim
• 3) Titulado absorve, mas titulante e produto não
• 4) Titulado e titulante absorvem, mas produto
  não
• 5) Titulado não absorve, mas titulante e produto
  sim, sendo a absortividade do titulante maior
• 6) Titulado não absorve, mas titulante e produto
  sim, sendo a absortividade do produto maior
• Alternativamente um indicador absorvente pode
  provocar a variação da absorbância necessária
  para a localização do PE.

82
Absorção Molecular no UV/Vis
Titulação fotométrica
83
Absorção Molecular no UV/Vis

• Titulação fotométrica
• Similarmente à titulação condutimétrica,
  torna-se necessário corrigir a absorbância em
  função do aumento de volume (efeito de diluição).
  
• Ac A (Vi Va) / Vi
• As titulações fotométricas fornecem resultados
  mais exatos que uma análise fotométrica direta,
  uma vez que utilizam várias medidas para a
  detecção do ponto final. Adicionalmente, a
  presença de espécies absorvente podem não
  interferir, uma vez que apenas a variação na
  absorbância está sendo medida.
• O ponto final fotométrico é determinado por
  medidas de absorbância bem distantes da região do
  ponto de equivalência. Assim, as reações não
  precisam ter constantes de equilíbrio tão
  favoráveis, como no caso de titulações
  potenciométricas ou com indicadores.

84
Absorção Molecular no UV/Vis

• Titulação fotométrica
• O ponto final fotométrico tem sido aplicado a
  todos os tipos de reações.
• Ácido-base ? uso de indicadores
• Oxirredução
• Complexação indicadores ou reagentes
  coloridos
• Precipitação
• As mesmas titulações clássicas podem ser feitas
  fotometricamente, com a vantagem da detecção do
  ponto final não depender da acuidade visual do
  analista.
• Com isso aqueles indicadores que mudam sutilmente
  de cor podem ser utilizados.

85
Absorção Molecular no UV/Vis

• Titulação fotométrica
• Um exemplo é titulação simultânea de Bi3 e Cu2
  com EDTA. Em 745 nm nenhum dos cátions, nem o
  EDTA absorvem e nem o completo Bi-EDTA que é mais
  estável. Somente o complexo Cu-EDTA absorve neste
  l.

Quando não houver mais produção do complexo
Cu-EDTA, a absorbância torna-se constante.
Ponto final Cu
Ponto final Bi
Enquanto não houver formação do complexo Cu-EDTA,
a absorbância não se altera.
86
Absorção Molecular no UV/Vis
Para refletir e responder A absorção molecular
na região do visível poderia ser utilizada para
analisar íons Fe2 (a solução Fe2, mesmo
concentrada, apresenta uma coloração
amarelo-esverdeada muito clara)? Caso sua
resposta seja positiva, encontre os valores de
absortividade molar para solução aquosa de Fe2
para corroborar sua afirmativa. Caso sua resposta
seja negativa, indique que tipo de procedimento
seria necessário para analisar Fe2 por absorção
molecular na região do visível.
87
Absorção Molecular no UV/Vis

• Exercício
• Uma solução padrão foi adequadamente diluída
  para fornecer as concentrações de ferro mostradas
  na tabela a seguir. O complexo Fe(II)/1,10-fenantr
  olina foi formado em alíquotas de 25,00 mL dessas
  soluções, que foram em seguida diluídas a 50,00
  mL. As absorbâncias, medidas em 510 nm em células
  de 1,00 cm, estão mostradas na tabela a seguir.
• As leituras de absorbâncias de
  soluções-amostras, preparadas a partir de 10,00
  mL de amostras originais diluídas em balões de
  50,00 mL, onde foi adicionado o agente
  complexante, foram 0,143, 0,068, 0,675 e 1,512.
• Determine as concentrações de Fe2 nas amostras
  originais e discuta se as absorbâncias são
  adequadas para a faixa de trabalho.

88
Absorção Molecular no UV/Vis
Exercício
Concentrações dos complexos formados e leituras
de absorbância
Concentrações das soluções-padrão
Fe(fen)32, ppm Absorbância
2,00 0,164
5,00 0,425
8,00 0,628
12,00 0,951
16,00 1,260
20,00 1,582
Fe2, ppm
4,00
10,00
16,00
24,00
32,00
40,00
89
Absorção Molecular no UV/Vis

• Exercício
• Traçar o gráfico da concentração do complexo
  versus absorbância, verificar FLT e determinar a
  equação da reta.

90
Absorção Molecular no UV/Vis

• Exercício
• A partir do gráfico construído e dos valores
  obtidos pela regressão linear, pode-se determinar
  as concentrações de Fe2 nas amostras de uma
  maneira rotineira, bastando que as amostras não
  apresentem interferências de matriz.
• A equação obtida da regressão é
• A 0,07812 Fe(fen)3 0,01478
• As leituras de 0,143 e 0,068 estão abaixo do
  primeiro ponto da curva e portanto não estão
  adequadas para curva traçada. Observe
• 0,068 ? Fe(fen)3 0,681 ppm ? s 0,122 ppm ?
  17,9
• 0,143 ? Fe(fen)3 1,64 ppm ? s 0,11 ppm ?
  6,7
• Os outros dois valores estão adequados e a
  concentração para cada um deles é
• 0,675 ? Fe(fen)3 8,45 ppm ? s 0,068 ppm ?
  0,8
• Diluição 5x ? Fe2 42,25 0,34 ppm
• 1,512 ? Fe(fen)3 19,17 ppm ? s 0,11 ppm ?
  0,6
• Diluição 5x ? Fe2 95,85 0,55 ppm

91
Fim da Absorção Molecular no UV/Visível... Mas os
Métodos Espectrométricos continuam...