coloquio [Modo de Compatibilidade] - UFJF · Pesar cerca de 0,075 g de o-fenantrolina. Solubilizar...
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Metodologia Analítica
Espectrofotometria UV-visEspectrofotometria UV-vis
Prof. Renato Camargo Matos
http://www.ufjf.br/nupis
Prática
Otimização de um Método Espectrofotométrico
para Quantificação de Ferro
ObjetivoObjetivo
Estudar as propriedades colorimétricas de dois
sistemas de complexação para o íon ferro, a fim
de avaliar a possibilidade de sua utilização na
determinação espectrofotométrica deste elemento.
ABSORÇÃO
Concentração C
P <<<< P0
Radiação
incidente (P0)
Radiação
emergente (P)
b
Quando um feixe de radiação monocromática
(P0) incide sobre uma amostra absorvente (concentração C e
caminho b), uma certa quantidade de luz é
absorvida e a potência do feixe emergente
diminui (P). Transmitância (T) é a fração de luz original que passa pela amostra. Pode ser expressa em percentagem de T.
P
P0
T =P
P0
%T = ·100
P0
PA = Log = - Log T = 2-Log %T
(0 a 1) (0 a 100%)
Absorvância (A) é diretamente proporcional a concentração (C) da espécieque absorve a luz na amostra.
Para uma radiação monocromática, a absorvância é diretamente proporcional ao
caminho ótico e a concentração das espécies absorventes.
Onde a = absortividade (L·g-1·cm-1 )
b = Caminho ótico (cm )
C = concentração (g·L-1 )
Quando C é expresso em mol·L-1 e b em cm, a constante de proporcionalidade é chamada de absortividade molar e representada por εεεε (L·mol-1·cm-1 )
A = a·b·c
chamada de absortividade molar e representada por εεεε (L·mol ·cm )
A absortividade molar ou coeficiente de extinção é característica de uma
substância em um dado meio para um dado λ. Indica a quantidade de luz absorvida em um dado λ.
A = εεεε·b·c
Os critérios para uma análise espectrofotométrica satisfatória são:
� Especificidade da reação colorimétrica
� Proporcionalidade entre a cor e a concentração
� Estabilidade da cor� Estabilidade da cor
� Reprodutibilidade
� Limpidez da solução
� Alta sensibilidade
Sistema Fe3+ – tiocianatox
Sistema Fe2+ – 1,10-fenantrolina
[Fe(SCN)]2+ [Fe(SCN)2]1+ [Fe(SCN)6]
3-
Sistema Fe2+ – 1,10-fenantrolina
[Fe(o-phen)3]2+
O reagente é uma base orgânica fraca que reage para formar o íon 1,10-fenantrolínio, o-phenH+, em meio ácido.
Fe2+ + 3 o-phenH+ [Fe(o-phen)3]2+ + 3 H+
A constante de formação para este equilíbrio é de 2,5 x 106 a 25 °C. A absortividade molar do complexo é de 1,1 x 104 em λmax = 510 nm.
Parte Experimental- Vidrarias:
12 balões de 10,00 mL1 micropipeta de volume variável de 20 a 200 µL
1 micropipeta de volume variável de 1000 a 5000 µL2 buretas de 10,00 mL8 béqueres de 25 mL
1 par de cubetas de vidro3 conta-gotas
Pisseta com água destilada
- Reagentes:HCl concentradoHCl concentrado
Solução estoque de Fe(III) NH4SCN 0,30 mol L-1
NaOH 4 mol L-1
1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v)NH2OH.HCl 10 % (m/v)
Acetato de sódio 2 mol L-1
- Equipamento:EspectrofotômetroBalança analítica
Soluções� Solução padrão de ferro 1,0 x 10-3 mol L-1:
� Preparar uma solução padrão de ferro pesando-se 0,0135 g de cloreto férrico FeCl3.6H2O .Usar um béquer de 25 mL limpo e seco. Solubilizar e transferir quantitativamente para umbalão volumétrico de 50,00 mL. Adicionar 80 µlL de ácido clorídrico concentrado.
� Solução de tiocianato de amônio 0,30 mol L-1:
� Pesar cerca de 2,28 g de tiocianato de amônio. Solubilizar e transferir quantitativamente paraum balão volumétrico de 100,00 mL.
� Solução de NaOH 4 mol L-1:
� Pesar cerca de 1,6 g de hidróxido de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para umbalão volumétrico de 10,00 mL.balão volumétrico de 10,00 mL.
� Solução de hidroxilamina 10 %(m/m):
� Pesar cerca de 1 g de hidroxilamina. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balãovolumétrico de 10,00 mL.
� Solução de o-fenantrolina 0,3 %(m/m):
� Pesar cerca de 0,075 g de o-fenantrolina. Solubilizar e transferir quantitativamente para umbalão volumétrico de 25,00 mL. Adicionar 2 gotas de ácido clorídrico concentrado.
� Solução de acetato de sódio 2 mol L-1:
� Pesar cerca de 4 g de acetato de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balãovolumétrico de 25,00 mL.
Espectro de absorção
Pipetar Fe(III) Pipetar NH4SCN ou 1,10-fenantrolina
Adicionar NH2OH.HCl e acetato de sódio ????
Pipetar Fe(III)
Balão volumétrico de 10,00 mL
Medir os valores de absorvância nos comprimentos de onda variando de 410 a 600 nm
acetato de sódio ????
Espectro de absorção
0,1
0,2
0,3
0,4
A
bsorv
ân
cia
460 nm
Sistema Fe(III) - tiocianato
400 450 500 550 600
Comprimento de onda, nm
400 450 500 550 6000,0
0,2
0,4
0,6
0,8
Ab
sorv
ância
Comprimento de onda, nm
510 nm
Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina
Espectro do tempo
Pipetar Fe(III) Pipetar NH4SCN ou 1,10-fenantrolina
Adicionar NH2OH.HCl e acetato de sódio ????
Medir os valores de absorvância durante 0; 30; 60; 90 e 120 seg
Balão volumétrico de 10,00 mL
acetato de sódio ????
Efeito do tempo
0,0
0,2
0,4
0,6
Ab
so
rvâ
ncia
Sistema Fe(III) - tiocianato
0 20 40 60 80 100 1200,0
Tempo, seg
0 20 40 60 80 100 120
0,2
0,4
0,6
0,8
Ab
so
rvâ
ncia
Tempo, seg
Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina
Efeito do volume de complexante
Pipetar Fe(III) Pipetar NH4SCN ou 1,10-fenantrolina
Adicionar NH2OH.HCl e acetato de sódio ????
Balão volumétrico de 10,00 mL
Medir os valores de absorvância para diferentes concentrações de ligante
acetato de sódio ????
Volume de tiocianato/µL: 100; 200; 400; 800; 1600 e 3200Volume de 1,10-fenantrolina/µL: 80; 120; 200; 400; 800 e 2000
Efeito do volume de complexante
Sistema Fe(III) - tiocianato
0,2
0,4
0,6
0,8
Ab
so
rvân
cia
Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina
0 500 1000 1500 2000
0,2
0,4
0,6
0,8
Ab
so
rvâ
ncia
Volume de Ligante, µL
0 1000 2000 3000
Volume de Ligante, µL
Efeito do pH
Pipetar Fe(III) Pipetar NH4SCN ou 1,10-fenantrolina
Adicionar NH2OH.HCl ????
Balão volumétrico de 10,00 mL
Medir os valores de absorvância para diferentes valores de pH
Fe-tiocianato: 800 µL HClconc; 100 µL HClconc; 0, 1 e 3 gotas de NaOH 4 mol L-1
Fe-1,10-fenantrolina: 400 µL HClconc; 50 µL HClconc; 200 µL de CH3COOH 2 mol L-1; 3 gotas de NaOH 4 mol L-1
Efeito do pH
0,0
0,2
0,4
0,6
A
bsorv
ância
Sistema Fe(III) - tiocianato
0 2 4 6 8 10 12 140,0
pH
0 2 4 6 8 10 12
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Ab
sorv
ância
pH
Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina
Qual dos dois sistemas mostrou-se melhor para a determinação do
ferro? ferro?
Sistema Fe(III) - tiocianato Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina
Curva analíticaa) Preparar 5 balões volumétricos de 10,00 mL usando diferentes volumes da solução estoque de Fe(III);b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro com o ligante que apresentou melhores resultados nos estudos anteriores;c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;d) Ler os valores de absorvância do complexo para cada balão volumétrico.
1,2A = 0,03632(0,00329) + 0,01751(0,000085) * [Fe]
R = 0,99996
0 10 20 30 40 50 600,0
0,4
0,8
Abso
rvâ
ncia
Concentração de Ferro, µmol L-1
Análise das amostrasa) Preparar 1 balão volumétrico de 10,00 mL usando xx µL da solução amostra;b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro como realizado para preparar a curva analítica;c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;d) Ler os valores de absorvância do complexo.
Padrão Volume da solução
estoque de Fe(III) /
[Fe(III)] / µmol L-1
Absorvância
estoque de Fe(III) /
µL
1 100
2 200
3 300
4 400
5 500
Amostra 1 --- ---
Amostra 2 --- ---
Amostra 3 --- ---
Questionário1) Discutir clara, porém brevemente, os métodos tiocianato e 1,10-fenantrolina como reagentes colorimétricos para o ferro, incluindo nesta discussão os seguintes pontos: a) tempo de estabilidade do complexo formado, b) quantidade de reagente colorimétrico e c) efeito do pH do meio na formação do complexo.
2) Interpretar qualitativamente a curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina obtida experimentalmente.
3) Se o complexo [Fe(o-phen) ]2+ estiver dissociado apreciavelmente, o que você 3) Se o complexo [Fe(o-phen)3]2+ estiver dissociado apreciavelmente, o que você
esperaria obter na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina.
4) Sabe-se que o Fe(II) e a 1,10-fenantrolina formam um complexo 1:3 estável ([Fe(o-phen)3]
2+). A partir deste fato e dos dados obtidos na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina calcule a concentração molar da 1,10-fenantrolina na solução original usada no laboratório.
5) Defina o sistema que você adotaria para realizar uma determinação quantitativa do ferro. Explique o por que da sua escolha.