Post on 19-Jan-2016
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Espectrofotometria de absorção molecular- UVVis
NATUREZA DA ENERGIA ELETROMAGNÉTICA
Forma de energia que se propaga no
espaço a enormes velocidades,
normalmente em linha reta
Características ondulatórias e
corpusculares
PARÂMETROS ONDULATÓRIOS
PERÍODO (p, 1/PERÍODO (p, 1/)) tempo requerido, em segundos, para a passagem de máximos ou mínimos sucessivos por um ponto fixo no espaço.
FREQÜÊNCIA (FREQÜÊNCIA ()) número de oscilações do campo que ocorrem por segundo 1/p depende da fonte Hz ou ciclos/s ou s-1
VELOCIDADE (vVELOCIDADE (vii)) velocidade com que a onda se move no meio depende da freqüência e do meio vvii =
no vácuo e no ar c=3,00x108 m/s
COMPRIMENTO DE ONDACOMPRIMENTO DE ONDA ()
distância linear entre dois máximos ou
mínimos sucessivos de uma onda cm, m,
nm
NÚMERO DE ONDA ( (, , ))
número de ondas por centímetro de
percurso no vácuo cm-1
PARÂMETROS ONDULATÓRIOS
FEIXE MONOCROMÁTICO FEIXE MONOCROMÁTICO
feixe de radiação cujos raios têm
comprimentos de onda idênticos
FEIXE POLICROMÁTICOFEIXE POLICROMÁTICO
feixe de radiação constituído de raios de
comprimentos de onda diferentes
PARÂMETROS ONDULATÓRIOS
PARÂMETROS CORPUSCULARES
A radiação eletromagnética é um conjunto de partículas (fótons) de determinada freqüência
A energia deste fóton é dada pela equação
E = h
E = energia (unidade = erg)
h = 6,624x10-24 erg.s
= freqüência
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
É o arranjo ordenado das radiações
conforme seus comprimentos de onda
O espectro foi dividido em várias
regiões conforme a origem das
radiações, as fontes e os instrumentos
Região Comprimento de Onda (nm)
Ultra-Violeta Afastado 10 - 200Ultra-Violeta Próximo 200 - 380Visível 380 - 780Infravermelho Próximo 780 - 3000Infravermelho Médio 3000 - 30000Infravermelho Afastado 30000 - 300000Microondas 300000 - 1000000000
Joint Committee on Nomenclature in Applied Spectroscopy
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012
300 800Visível
Raios cósmicosRaios gama Raios X IR Microondas Ondas de rádioUV
Comprimento de ondaEnergia
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
ESPECTRO VISÍVELESPECTRO VISÍVEL
As radiações de 800 nm até 300 nm são detectadas pelo olho humano
Essas radiações também são chamadas de LUZ BRANCA
300 nm 800 nm
Interação da Radiação Interação da Radiação Eletromagnética com a MatériaEletromagnética com a Matéria
Não QuantizadaNão Quantizada
Reflexão
Refração
Dispersão
Espalhamento
QuantizadaQuantizada
ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO processo no qual processo no qual energia eletromagnética é transferida para átomos, íons ou moléculas que compõem a amostra
Interação da Radiação Interação da Radiação Eletromagnética com a MatériaEletromagnética com a Matéria
Interação da Radiação Interação da Radiação Eletromagnética com a Eletromagnética com a
MatériaMatéria
ABSORÇÃO ATÔMICA
Absorção da energia eletromagnética por átomos espectros de linhas transições eletrônicas de um ou mais elétrons
ABSORÇÃO MOLECULAR
Absorção da energia eletromagnética por moléculas espectros de bandas
EEtt = Evibracional + Erotacional + Eeletrônica = Evibracional + Erotacional + Eeletrônica
Método baseado na medida da energia eletromagnética absorvida por soluções iônicas ou moleculares
Incidência da radiação monocromática sobre meio homogêneo
Refletida Absorvida Transmitida
Io
b
I
Io = Feixe incidenteI = Feixe transmitido
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO
ULTRAVIOLETA-VISÍVEL
A LEI DE LAMBERT
“Quando a luz monocromática passa através de um meio transparente, a taxa de decréscimo da intensidade com a espessura do meio é proporcional à intensidade da luz.”
A LEI DE BEER
“A intensidade do feixe de luz monocromática decresce exponencialmente à medida que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente.”
Log Po/P =abc Lei de Lambert- Beer
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
T= transmitância fração de radiação incidente e transmitida pela solução
T = P/Po
A= absorvância logaritmo decimal da razão entre o poder radiante incidente e o
transmitido
Relação entre transmitância e absorvância.
A= log Po/P= log 1/T A= - Log T
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
Relação entre absorvância e concentração
A = abc = bc
a= absortividade (dependente de b e c)
b= comprimento do caminho ótico
c= concentração das espécies absorventes
= absortividade molar unidades de c e b são,
respectivamente, moles/litro e cm
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
A radiação incidente é monocromática
As espécies absorventes comportam-se independentemente em relação ao processo de absorção
A absorção ocorre em um volume uniforme de secção transversal
O índice de refração da solução independe da concentração
Concentração menor que 10-2 M ( < 10-2 M )
LEI DE BEERLEI DE BEER
Curva analítica
y = 0,0476x + 0,0016
R2 = 0,9999
0,000
0,100
0,200
0,300
0 2 4 6
Concentração ( c )
Ab
so
rb
ân
cia
( A
)
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI DE BEER
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
Não constância na relação A/C
Considerações feitas para dedução da lei não podem ser rigorosamente seguidas na prática
Índice de refração não permanece constante quando as concentrações são altas
Radiação não monocromática
DESVIOS DA LEI DE BEERDESVIOS DA LEI DE BEER
REAISManifestam-se principalmente para valores elevados de concentração (C > 10-2 M )
Interação entre os centros absorvente
Indice de refração
APARENTESQuímicos
Instrumentais
DESVIOS DA LEI DE BEERDESVIOS DA LEI DE BEER
Componentes
Fonte de radiação( características)
Radiação na faixa espectral desejada (emissão)
Emissão estável
Potência suficiente ( maior potência < amplificação do sinal)
Filamento de tungstênio (375 a 2000 nm)
Deutério (200 a 400 nm)
Arco de xenônio (200 a 1000 nm)
Filtros e monocromadores
Filtros de absorção (Isolam uma banda espectral ), largura espectral de 30 a 50 nm e transmitância máxima de 5 a 20 % . Vidros coloridos ou peliculas de gelatina contendo corantes.
Filtros de interferência ( isolam faixa espectral mais estreita) Baseiam-se nos fenômenos de interferência para isolar uma faixa espectral desejada.
Monocromadores
Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)
Monocromadores
Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)
Monocromadores
Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)
Porta amostra- cubetas
Cubetas- recipiente que contem a amostra
Quartzo, silica fundida- Região UV-Vis
Vidro a base de borosilicatos- Região Vis
Forma e tamanho
Retangulares (1,2 ,5 cm )
Cilíndricas ( usadas em instrumentos simples, devem ser colocadas sempre na mesma posição)
Detectores - Celula fotovoltaica
Características- baixo custo, sem fonte externa de alimentação, sujeito a fadiga ( resposta decresce quando exposta a iluminação continua)
Detectores - Celula fototubo
Características- Corrente gerada é diretamente proporcional ao poder radiante .Amplificação do sinal de resposta é facil
Detectores - Celula fotomultiplicadora
Características- poder de amplificação alto implica que o poder radiante pode ser pequeno (potência radiante pode ser 200 vezes menor do que o do foto tubo)
VANTAGENSVANTAGENS aplicação extensiva a muitos elementos químicos instrumentação relativamente barata as amostras podem ser de natureza inorgânica ou orgânica disponibilidade de métodos simultâneos e contínuos intervalo de aplicação :10-3 a 10 -6 M tempo gasto por análise: moderado Custo : relativamente baixo Tipo de amostras: sólidas liquidas e gasosas
Referências bibliográficas
•SKOOG.D.A,HOLLER,F.J.,NIEMAN,T. A .-Princípios de Análise Instrumental, 5a ed. Bookman,2002
•SKOOG.D., WEST,D.M.&HOLLER,F.J. Fundamentals of Analytical Chemistry, Saunders College Publ.t th Ed.NY,1996
•Harris,D.C. Análise Quimicas Quantitativa, 5a ed. LTC editora,RJ,Brasil, 2001
•Cienfuegos,F.Vaitsman,D.Análise Instrumental, Editora Interciência, RJ,2000.