ANÁLISE QUÍMICA INSTRUMENTAL
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ENGENHARIA QUÍMICA – 5° Semestre – 2010 Análise Química Instrumental
Prof. César Toledo contato: [email protected]
ENGENHARIA QUÍMICA – 5° Semestre – 2010 Análise Química Instrumental
ANÁLISE QUÍMICA INSTRUMENTALCENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETA
Métodos espectrais e opticos
ENGENHARIA QUÍMICA – 5° Semestre – 2010 Análise Química Instrumental
Prof. César Toledo contato: [email protected] 20/04/23 2
6°Ed.Cap. 6 Pg.147-151
6°Ed.Cap. 1 Pg.1-28
Monteiro, L. R. Apostila de Análise Instrumental, EDUSP . São Paulo. 2006.
Atkins, P; Jones, L. Princípios de Química. Bookman, Porto Alegre 2001.
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Fonte:htpp://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/electromagnetic/electromagneticjavafigure1.jpg
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Espectro eletromagnético
Fonte: www.cena.usp.br/ irradiacao/espectro.htm
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Fonte: http://myspace.eng.br/fis/eletr/eletr616.jpg
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Cor absorvida e cor complementar
complementarabsorvidaLuz branca
A cor que nossos olhos percebem é sempre a cor que um determinado objeto deixa “passar”. Determinados comprimentos de onda são absorvidos e outros são transmitidos sem desvio.
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CORCOMPRIMENTO DE
ONDA
COR
COMPLEMENTAR
VERMELHO780-620nm VERDE
LARANJA 620-580nmVERDE
AZULADO
AMARELO580-560nm
AZUL
VERDE560-495nm VERMELHO
AZUL 495-465nm AMARELO
VIOLETA465-400nm
AMARELO
ESVERDEADO
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FUNDAMENTOS DE ESPECTROFOTOMETRIA
Espectrofotometria: Qualquer procedimento que utiliza a luz para medir a concentração química de qualquer espécie
1. Propriedades da Luz – Radiação Eletromagnética*onda/partícula*onda: campo elétrico/magnético oscilatórios e
perpendiculares entre si
= comprimento de onda – distância entre 2 máximos (m)
= freqüência - no. de oscilações/seg (s-1)
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Propriedades Ondulatórias
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Comprimento de onda ()• É a distância entre dois máximos vizinhos.• Pode ter como unidades o m (10-6 m), o nm (10-9 m) ou o A
(10-10 m).
Fonte:http://aol.klickeducacao.com.br/Vestibular/02_materias/_image/fis75.gif
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Amplitude (A)
• É a distância ortogonal à direção de propagação
Fonte: http://aol.klickeducacao.com.br/Vestibular/02_materias/_image/fis75.gif
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Número de onda (~)
• Corresponde ao número de oscilações por distância linear.
• É o inverso do comprimento de onda.
• Depende do índice de refração do meio.
• = 1/
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Freqüência ()
• É o número de oscilações completas que a onda faz a cada segundo. (unidade hertz (Hz) = ciclo/s)
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Velocidade de propagação (c)
• 3,00.108 m/s no vácuo
• = c/ ou = ~.c
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Interferência de onda
• Interagem produzindo uma resultante de forças que pode ser maior ou menor dependendo das fases da onda original.
Fonte: http://www.caslab.cl/spn/curiosidades/audio/imgs/constructiva.JPG
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Relação entre e
c = velocidade da luz (2,998 x 108 m.s-1 no vácuo) Energia: luz trafega na forma de partículas (fótons)
cada fóton possui uma energia E
E = h.
h = constante de Plank = 6,626 x 10-34 J.s
E = h.hc/
Energia: diretamente proporcional a inversamente proporcional a
c =
.
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Absorciometria
Io I
• Luz absorvida = Io -I
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Transmitância
T = I/Ioou
T = I/Io x 100
• É a fração da luz original que passa pela amostra.
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Absorbância
A = - log T
Ou
A = -log I/Io
• É diretamente proporcional a concentração
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Dependência da Transmitância
• Depende da espessura, ou seja do caminho óptico (c).
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• Com a concentração
Dependência da Transmitância
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• Números espécies absorventes
• Quando aumenta a espessura ou a concentração, aumenta o número de espécies absorventes
• A parte da molécula que absorve a luz é conhecida como cromóforo.
Dependência da Transmitância
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Absorbância (A) A = log Po/P = log 1/T = - log T
Ex: Ausência de absorção P = Po T = 1 A = 0
90% de luz absorvida 10% transmitida P = Po/10 A = 1
LEI DE BEERAbsorbância é diretamente proporcional à concentração da espécie
absorvedora de luz
A = .b.c
A = absorbância (adimensional)b = caminho ótico (cm)c = concentração (mol.L-1) = absortividade molar (mol-1.L.cm-1) característico de cada substância em cada
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Quando uma amostra absorve luz, o poder radiante (Po) do feixe de luz é diminuído
Poder radiante: Energia/unidade de tempo/unidade de área do feixe de luz (W/m2)
Fonte de Luz
Selector de (monocromador)
Po Amostra P Detector
bluz monocromáticaum único
P < Po
Transmitância (T): Fração original da luz que passa pela amostra
T = P/Po
0 T 1
% T = T.100
0 %T 100%
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Espectrofotômetro
• A amostra é colocada em uma cubeta de vidro.
• Mede-se a intensidade da luz radiante que passa através de uma cubeta de referência contendo branco (Po).
• Mede-se a amostra.
Fonte Luminosa
Seletor de comprimento de onda
(monocromador)
Amostra Detector de luzI0 I
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Análise • Escolher o comprimento de onda onde a absorção é máxima.
– A lei de Beer é melhor obedecida quando a absorbância é praticamente constante dentro da faixa de comprimento de onda selecionada.
– A sensibilidade é maior na região correspondente a absorbância máxima.
• A maioria dos espectrofotômetros são mais exatos nos níveis intermediários de absorbância. Ajustar a concentração nesta faixa.
• Cuidados– Com o posicionamento de cubeta, – Limpeza da cubeta.– Entrada de luz externa no compartimento
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Análise• Construir a curva analítica usando padrões
de concentrações conhecidos do analito.• Medir as amostras de concentração
desconhecida.
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Calcule a absorbância e transmitância de uma solução 0,00240 mol.L-1 de uma substância com = 313 M-1cm-1 em uma cela com 2 cm de caminho ótico A = .b.c = 313 x 2 x 0,0240 A = 1,50
A = -log T log T = -A T = 10-A T = 0,0316 T = 3,16%
Espectro de absorção gráfico que mostra a variação de A com
Cromóforo: parte da molécula responsável pela absorção
Luz branca: todas as cores do visível – absorção de certos da luz branca produz cor – que não foram absorvidos
Lei de Beer
i) Vale p/ radiação monocromáticaii) Vale p/ soluções diluídas ( < 0,01 mol.L-1)Sol. concentradas – proximidade entre moléculas - interações