Aula 4 - Fundamentos Da Espectrofotometria
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Introdução aos métodos ópticos
Propriedades da Luz:A luz ou radiação eletromagnética pode ser descrita tanto em termos de onda com em termos de partícula, conhecido como princípio dual da radiação eletromagnética.
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Princípio da dualidade da matéria de Louis de Brodlie: a Luz apresenta
característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia sendo
uma partícula-onda.
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Em 1923, Louis Broglie mostrou, através de uma equação matemática, que
"qualquer corpo em movimento estaria associado a um fenômeno ondulatório".
Desta maneira o elétron apresenta a natureza de uma partícula-onda,
obedecendo assim, às leis dos fenômenos ondulatórios, como acontece com a
luz e o som.
Onde λ (lambda) é o comprimento da onda associada à partícula de massa m que se move a uma velocidade v,e h é a constante de Planck (~ 6,626 x 10-34 j.s)
λ = h/mv
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Para descrever a luz, são utilizados os termos comprimento de onda (λ), frequência (ν) e energia (E). As relações matemáticas entre estas variáveis são:
c = λ.ν (Eq. 1)
E = h. ν (Eq. 2)
Temos então que:
ν = c/λ
substituindo a equação acima na equação da energia:
E= hc/λ
onde: c é a velocidade da luz no vácuo (3×108 m. s-1) e h é a constante de Planck, cujo valor no Sistema Internacional (SI) é 6,627×10-34 J.s
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Exercício resolvido
1. Qual a energia associada a uma radiação eletromagnética com comprimento de onda de 250 nm? Dado: n (nano) =10-9
c = λ.ν e E= h. ν
Temos então que:
ν = c/λ
substituindo a equação acima na equação da energia:
E= hc/λ
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Prefixo para unidades de medidas
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Fundamentos da Espectrofotometria
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“Uma maneira boa de cutucar moléculas, é com radiação
eletromagnética (luz)”
A espectrofotometria faz parte da classe dos métodos analíticos que baseiam-se na
interação da matéria com a energia radiante
Luz incidente
Luz emergente
Luz absorvida
Perdas: - reflexões - dispersão -absorção
• Boa sensibilidade• Baixo custo
de análise• Fácil
operação•Equipamento
s robustos
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Definição de alguns Termos
• Espectroscopia
Termo geral para a ciência que trata da interação da matéria com vários tipos de
radiação
• Espectrometria / Métodos Espectrofotométrico
Amplo grupo de métodos analíticos que são baseados em espectroscopia molecular e
atômica.
Tratam da medida da intensidade da radiação.
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Definição de alguns Termos
• Espectrofotometria
Medição de substâncias químicas baseada em informação espectral de um conjunto de
em um espectrofotômetro.
• Fotometria
Quantificação por intensidade de luz, não necessariamente mantendo a informação
espectral.• Colorimetria
Quantificação em colorímetro.
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Num sentido amplo, radiação é aquilo que
irradia (emite raios) de algum lugar.
Em física, o termo refere-se usualmente a
partículas e campos que se propagam
(transferindo energia) no espaço (preenchido
ou não por matéria).
Conceitos teóricos
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Radiações eletromagnéticasA representação gráfica do espectro
eletromagnético é mostrada na figura abaixo
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Absorção de radiação eletromagnética
Fundamentos da Espectrofotometria
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Porque ocorre o fenômeno da absorção? Moléculas que apresentam elétrons que podem
ser promovidos a níveis de energia mais elevados mediante a absorção de energia
◦ TRANSIÇÕES ELETRÔNICAS Níveis discretos de energia são absorvidos devido
à vibrações e rotações das moléculas
◦ ROTACIONAL E VIBRACIONAL Por este motivo não se observa uma linha de
absorção nítida, mas sim uma banda de absorção
◦ ESPECTRO UV-VISÍVEL
Fundamentos da Espectrofotometria
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Transições Eletrônicas
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Energia Rotacional e Vibracional
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Espectro UV-Visível
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Distinção das cores.Ao falarmos de cores, temos duas linhas de pensamento distintas: a Cor-Luz e a Cor-Pigmento. Falar de cor sem falar de luz é impossível, mesmo se tratando da Cor-Pigmento, pois ela, a luz, é imprescindível para a percepção da cor, seja ela Cor-Luz ou Cor-pigmento. No caso da Cor-Luz ela é a própria cor e no caso da Cor-Pigmento ela, a luz, é que é refletida pelo material, fazendo com que o olho humano perceba esse estímulo como cor. Os dois extremos da classificação das cores são: o branco, ausência total de cor, ou seja, luz pura; e o preto, ausência total de luz, o que faz com que não se reflita nenhuma cor. Essas duas "cores" portanto não são exatamente cores, mas características da luz, que convencionamos chamar de cor.
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Cores de Radiação Região do Visível
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Para caracterizar as absorções temos a lei de Lambert-Beer:
Transmitância = (I / I0)
% Transmitância = (I / I0) * 100%
I = intensidade de luz transmitida I0 = intensidade de luz incidente
Lei de Beer:
A intensidade de luz absorvida mede-se pelo porcentagem da luz incidente que atravessa a amostra
Para líquidos ou sólidos transparentes O espectro de absorção: é obtido através do monitoramento da
intensidade da radiação incidente (I0) e transmitida (I).
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Teoria da Espectrofotometria
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Teoria da Espectrofotometria
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A absorção é função do número de moléculas que absorvem (concentração).
Absorbância = -log(I / I0) = . b . c
A = . b . c
Esta relação se conhece como Ley de Beer-Lambert e permite corrigir a dependência da concentração e outros fatores operacionais ao comparar distintos compostos:
Onde:
= absorvidade molar (característica da molécula)
c = concentração molar da espécie que absorve
b = espessura da amostra atravessada pelo feixe de luz (habitualmente 1 cm)
Para líquidos ou sólidos transparentes
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Calcule a absorbância sabendo-se que a transmitância é:
a) 3,15%b) 0,0290
Calcule a transmitância (%) partindo-se dos seguintes valores de absorbância:
a) 0,912b) 0,027
Exercícios
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Lei de Beer-Lambert
A absorbância é muito importante porque ela é diretamente proporcional à concentração, c, de espécies absorventes de luz
na amostra
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Desvios da Lei de Beer-Lambert LIMITAÇÃO REAL
◦ A Lei é válida somente para baixas concentrações◦ Altas concentrações = Interação entre as
moléculas afeta a distribuição de carga, alterando o coeficiente de absortividade molar
DESVIO QUÍMICO◦ Surgem quando um analito se dissocia, se associa
ou reage com um solvente para dar um produto que tem um espectro de absorção diferente
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Desvios da Lei de Beer◦ DESVIO INSTRUMENTAL
A lei só é válida para radiação monocromática, ou seja, para um único comprimento de onda ()
Como minimizar o desvio? Escolher a região onde o é constante na região
selecionada
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Análises Quantitativas
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Curva de Calibração ou Curva padrão
Concentração
Absorbância
2,5 5 10
0.200
0.400
0.600
07,5
0.500 AmostraA = 0,50
CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS
1- Introdução da Análise Instrumental
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C
A
X1 X2
Y1
Y2
b =X2 – X1
Equação de uma reta: Y = bx + a
Coeficienteangular
Coeficientelinear
Coeficienteangular
Coeficientelinear
b
Y2 – Y1
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Introdução à Análise Instrumental Adição de Padrão
Am
Pd Am
Sinal AnalíticoAmostra
Sinal AnalíticoAmostra + Padrão
+
![Page 37: Aula 4 - Fundamentos Da Espectrofotometria](https://reader036.fdocumentos.tips/reader036/viewer/2022062320/55cf9be3550346d033a7be73/html5/thumbnails/37.jpg)
Introdução à Análise Instrumental Padrão Interno
Sinal Analítico
Sinal Analítico
Sinal Analítico
Pd
Bco
Pds
Am
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![Page 39: Aula 4 - Fundamentos Da Espectrofotometria](https://reader036.fdocumentos.tips/reader036/viewer/2022062320/55cf9be3550346d033a7be73/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Aula 4 - Fundamentos Da Espectrofotometria](https://reader036.fdocumentos.tips/reader036/viewer/2022062320/55cf9be3550346d033a7be73/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Aula 4 - Fundamentos Da Espectrofotometria](https://reader036.fdocumentos.tips/reader036/viewer/2022062320/55cf9be3550346d033a7be73/html5/thumbnails/41.jpg)