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Espectro eletromagntico.
Mtodos espectroscpicos: baseados na medida da quantidade de
radiao produzida ou absorvida pelas molculas de interesse.
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORO ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORO
MOLECULAR NO UVMOLECULAR NO UV--VISVIS
INTERAO DA RADIAO COM A MATRIA
Regies do espectro eletromagntico e diferentes interaes com a
matria.
MTODOS PTICOS
MEDIDAS ESPECTROSCPICASAbsoro
Emisso ou quimiluminescnciaFotoluminescncia (fluorescncia e
fosforescncia
Processo de absoro
1a etapa: excitao eletrnicaM + h M*
2a etapa: relaxaoM* M + calor (imperceptvel)M* M + M
(fotodecomposio)M* M + h (luminescncia)
Envolve os eltrons: Eltrons pi, e n Eltrons d e f Transferncia
de carga (complexos)
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MEDIDAS DE ABSORO NA REGIO DO VISVEL
Cores da luz visvel
Espectros de absoro de algumas substncias na regio do
visvel.
max (nm) Cor absorvida Cor observada380-420 Violeta
Verde-amarelo420-440 Violeta-azul Amarelo440-470 Azul
Laranja470-500 Azul-verde Vermelho500-520 Verde Prpura520-550
Amarelo-verde Violeta550-580 Amarelo Violeta-azul580-620 Laranja
Azul620-680 Vermelho Azul-verde680-780 Prpura Verde
Lei de Lambert-Beer ou Lei de Beer
Concentrao: c
LEI DE BEER
A = - log T = log P0/P = bc
: absortividade molar;b: caminho tico;c: concentrao (mol
L-1).
PP
PPA
soluo
solvente 0loglog =0P
PPP
Tsolvente
soluo=
Perdas por reflexo e espalhamento comum a soluo contida em uma
clula de vidro.
Desvios da Lei de Beer.
- Desvios por limitao
da lei de Beer;
- Desvios qumicos;
- Desvios causados pela
instrumentao.
Desvios da Lei de Beer
Correlao linear entre absorbncia e concentrao no obedecida.
LEI DE BEER: S vlida para radiao monocromtica.
Baixas concentraes.
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Desvios da lei
Lei de Beer idealizada para solues diludas (limitao da lei) Em
altas concentraes (> 0,01 mol L-1 ) a distncia entre molculas
absorventes diminui interaes entre as espcies (soluto-solvente,
soluto-soluto ou ligaes de H) afetam a distribuio de cargas e a sua
absortividade.
Em solues diludas de analitos, mas com grande concentrao de
outras espcies, ex. eletrlitos.
Interaes eletrostticas podem alterar das espciesEm teoria,
dependente do ndice de refrao n. Se a
concentrao alterar significativamente n desvio da lei de
Beer.
Resultado de alteraes qumicasassociadas com a mudana
deconcentrao.
Analito se associa, dissocia oureage com o solvente formando
umproduto que tem espectro deabsoro diferente.
HIn H+ + In- Ka = 1,42 x 10-5570 nm 430 nm
Desvios qumicos
Desvios qumicos da Lei de Beer para solues no tamponadas de um
indicador HIn.
HIn
In-
Desvios da Lei de Beer com a radiao policromtica. diferentes
para
diferentes.
Dependentes da forma comoa medio feita.
FORMA DE MINIMIZAR:Escolher regio onde constante.
Desvios instrumentais
Efeito da radiao policromtica sobre a Lei de Beer.
constante
Banda estreita
PARA EVITAR DESVIOS: Banda com prximo ao max de absoro.
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Desvios da Lei de Beer causados por vrios nveis de luz
espria.
Efeito desprezvel se a largura dabanda efetiva do monocromador
(oufiltro) < 1/10 da metade da largurado pico a meia altura
Se Pe for a radiao espalhada no absorvida pela amostra
Radiao que sai do monocromador est contaminada com pequenas
quantidades de radiao espalhada ou espria. Resulta de
espalhamentos e de reflexes nas superfcies das grades, lentes ou
espelhos, filtros e janelas.
e
e
PPPPA
+
+=
0log'
Instrumentao
Constituintes de um espectrofotmetro- Fonte de radiao;-
Seletores de comprimento de onda;- Recipientes para amostra;-
Transdutores de radiao;- Processadores de sinal e dispositivos de
leitura.
FEIXE SIMPLES
FEIXE DUPLO
Instrumento compara automaticamente P e P0 de modo a obter a
transmitncia ou absorbncia.
FEIXE SIMPLES X FEIXE DUPLO
- Custo mais reduzido;- Maior emisso de energia;- Melhor relao
sinal/rudo;- Compartimentos para amostra com acesso mais fcil;-
Para medidas em diferentes necessrio medir referncia a cada ;- No
adequado para medidas em funo do tempo.
- Em geral, custo mais elevado;- Permite correo automtica para
variaes na intensidade da fonte e resposta do detector com o tempo
e o ;- Melhor nivelamento;- Maior estabilidade da linha de
base.
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Fontes de radiao Lmpadas de deutrio ou hidrognioD2 + Ee D2 * D +
D + h
Espectro no intervalo de 160-800 nm. Emisso contnua de 160 a 400
nm Lmpada deve ser feita de quartzo
Lmpada de filamento de tungstnio Utilizada para regio do visvel
e IV Emisso contnua de 350 a 2500 nm
Diodos emissores de luz Lmpadas de arco de xennio
Compartimento da amostra Cubetas de quartzo ( < 350 nm)
Vidros borossilicatos (350 e 2000 nm) Plsticos (visvel) b = 1 cm
clulas idnticas e calibradas
CUBETAS OU CLULAS DE MEDIDA
Faixas de transmitncia para vrios materiais pticos.
Aplicaes da espectrofotometria de absoro no UV-VIS
Anlises de espcies absorventes
Anlises de espcies no absorventes Reaes colorimtricas
seletivas
Para desenvolver corPara aumentar o max
Ex: - tiocianato (Fe, Co, Mo)- perxido de hidrognio (Ti, V, Cr)-
iodeto (Bi, Pd, Te)- o-fenantrolina (Fe)- dimetilglioxima (Ni)-
dietilditiocarbamato (Cu)- difenilditiocarbazona (Pb)
Anlises de misturasAtotal = A1 + A2 + ... + An
= 1bc + 2bc + ... + nbc
Caractersticas de absoro de alguns cromforos orgnicos comuns
Anlises de espcies absorventes
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Espectros de absoro de compostos orgnicos (a), solues aquosas de
ons demetais de transio (b) e terras raras (c) e complexos aquosos
de transferncia decarga (d).
(a) (b) (c) (d)
Reaes colorimtricas para desenvolvimento de cor
Anlises de espcies no absorventes
Ex: Determinao de Fe3+ com 1,10-fenantrolina
Anlise de misturas
Espectro de absoro de misturas.(a) Superposio dos espectros dos
componentespuros e em todas as regies. (b) Superposioparcial dos
espectros dos componentes puros.
- importante que no ocorra interao entre asespcies- Todas as
espcies absorventes em soluodevem obedecer a lei de Beer- Para um
sistema com n espcies: necessrioobter n determinaes em comprimentos
deondas diferentes- nos comprimentos de onda e medidospor meio de
experimentos em separado (analitospuros)
A = XbcX + YbcY + ZbcZ + ...
Para dois componentes:Medida em A = X1bcX1 + Y1bcY1Medida em A =
X2bcX2 + Y2bcY2
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Solventes para as regies do ultravioleta e visvel
Solvente Limite inferior de (nm)gua 180Etanol 220
Hexano 200Ciclo-hexano 200
Tetracloreto de carbono 260ter dietlico 210
Acetona 330Dioxano 320
Cellosolve 320
SOLVENTES
Anlise qualitativa
Espectros de absoro na regio do VIS para 1,2,4,5-tetrazina.
Indicao de grupos funcionais, detector para cromatografia
lquida
Resposta dependente do solvente
Efeito da largura da fenda (largura da banda espectral) nas
alturas de pico para uma soluo de cloreto de praseodmio.
EFEITO DA LARGURA DA FENDA
- Controla a quantidade de luz que atinge a amostra e,
consequentemente, o detector; - Limitante da resoluo;- Importncia
qualitativa menor que quantitativa.
Anlise quantitativaCARACTERSITICAS IMPORTANTES DOS
MTODOSESPECTROFOTOMTRICOS E FOTOMTRICOS:Aplicabilidade ampla; Alta
detectabilidade (10-5 mol L-1); Seletividade moderada a alta; Boa
exatido (1 a 3%); Facilidade na obteno, tratamento e armazenamento
dos dados.
Faixa linear de mtodos espectrofotomtricos.
Faixa de trabalho demtodosespectrofotomtricos:10-2 a 10-7 mol
L-1 (hvrias excees).
PROCEDIMENTO PRTICO PARA ANLISES QUANTITATIVAS
1- Seleo do comprimento de onda Mximo do pico mxima
sensibilidade Mnimo desvio da lei de Beer ~ constante
2- Escolha das condies experimentais Solvente pH da soluo
Temperatura Fora inica Presena de interferentes
3- Manuseio das cubetas (clulas) Par casado de cubetas
(calibrao) alinhamento importante Limpeza com tecido embebido em
metanol grau espectroscpico
4- Determinao da relao entre a absorbncia e a concentrao
(quantificao)- Calibrao com padro externo- Adio de padro
Preparo do branco fundamental
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Titulaes espectrofotomtricas
Curvas de titulaes fotomtricas tpicas. A, P e T:absortividades
molares do analito, do produto e dotitulante, respectivamente.
P.E.
Usadas em titulaes em que o analito, o reagente ou o produto da
titulao absorva radiao.
Curva de titulaofotomtrica: grfico deabsorbncia corrigida para
avariao do volume, emfuno do volume dotitulante.Correo do
volume:
V: volume original da soluo ev: volume do
titulanteadicionado.
Aplicaes titulaes espectrofotomtricas
Curvas de titulaes fotomtricas (a) determinaoda dureza da gua e
(b) determinao de sulfato.
100,0 mL de amostra.Titulao com sol.EDTA 0,10 mol L-1, em610 nm.
Indicadornegro de eriocromo T.
10,0 mL de amostra.Titulao com sol.BaCl2 0,050 mol L-1, em523
nm. Indicadorthorin.