Escola Técnica Estadual de Suzano

Experimento nº 1

ESPECTROFOTOMETRIA UV / VIS

Alunos: Nathalie Ap. Vieira, 18

Olimpio Dias, 19

Pedro Parisoto, 21

Paulo Henrique dos Santos, 20

Tamara da Silva Ferreira, 27

Disciplina: Analise Química Instrumental

Professora: Marli

Suzano, SP

2011

1

Índice

1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................................3

2. OBJETIVO GERAL................................................................................................................15

3. OBJETIVO ESPECÍFICO.........................................................................................................15

4. PARTE EXPERIMENTAL........................................................................................................15

5. RESULTADO E DISCUSSÕES.................................................................................................17

6. CONCLUSÃO.......................................................................................................................22

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................................................23

8. PÓS LABORATÓRIO.............................................................................................................24

2

1. INTRODUÇÃO

1.1 Espectrofotômetros

A variação da cor de um sistema com a mudança da concentração de um

componente é a base da analise colorimétrica. A cor é, usualmente, devida à formação

de um composto colorido pela adição de um reagente apropriado ou é inerente ao

constituinte que se deseja analisar. A intensidade da cor é comparada com a intensidade

da cor que se obtém com o mesmo procedimento pelo tratamento de uma amostra cuja

quantidade e concentração são conhecidas. A analise fluorométrica é um método de

analise no qual se usa a quantidade de radiação emitida por um analito para medir sua

concentração. Na analise espectrofotométrica usa-se uma fonte de radiação que alcança

a região ultravioleta do espectro. Para isso, escolhe-se comprimento de onda de radiação

bem-definidos e com largura de banda de menos de um nanômetro, o que exige um

espectrofotômetro.

Um espectrômetro óptico é um instrumento que possui um sistema óptico que

dispersa radiação eletromagnética incidente e permite a medida da quantidade de

radiação transmitida em determinados comprimentos de onda selecionados da faixa

espectral. Um fotômetro é um equipamento que mede a intensidade da radiação

transmitida ou uma função desta quantidade. Quando combinado em um

espectrofotômetro, espectrômetro e o fotômetro produzem um sinal que corresponde à

diferença entre a radiação transmitida por um material de referência e a radiação

transmitida por uma amostra em comprimentos de onda selecionados. A vantagem

principal dos métodos colorimétrico e espectrofotométrico é que eles são uma maneira

simples de determinar quantidades muito pequenas de substâncias. Em geral, o limite

superior dos métodos colorimétricos é a determinação de constituintes em

concentrações inferiores de 1 a 2%. A fluorimetria, além de serem duas a três ordens de

grandeza mais sensível do que os métodos colorimétricos e espectrofotométrico, tem a

vantagem de ser mais seletiva.

A luz é a radiação à qual o olho humano é sensível. Em comprimentos de onda

diferentes, a radiação dá origem às diferentes cores. A mistura destes comprimentos de

onda constitui a luz branca, que cobre o chamado espectro visível, entre 400 e 760 nm.

A tabela 1 lista as faixas aproximadas dos comprimentos de onda das cores. A

3

percepção visual da cor depende da absorção seletiva de certos comprimentos de onda

da luz incidente pelo objeto colorido. Os demais comprimentos de onda são refletidos

ou transmitidos de acordo com a natureza do objeto e são percebidos pelo olho como a

cor do objeto. Se um objeto solido opaco parece branco é porque todos os

comprimentos de onda foi refletida. Se ele parece azul é porque os comprimentos de

onda que estimulam a sensação de azul foram refletidos etc.

Tabela 1 - Comprimento de onda aproximados das cores (nm)

Ultravioleta Violeta Azul VerdeAmarel

oLaranja Vermelho Infraverm.

< 400 400-450 450-500 500-570 570-590 590-630 620-760 >760

Nota-se que a faixa coberta pela radiação eletromagnética se estende

consideravelmente além da região do visível. A figura 1 mostra os limites aproximados

de comprimentos de onda e frequências dos vários tipos de radiação, inclusive a faixa

de frequências dos vários tipos de radiação, inclusive a faixa de frequências do som, a

que chamamos espectro eletromagnético. Note que os raios γ e os raios X têm

comprimentos de onda muito pequenos, enquanto a radiação ultravioleta, visível,

infravermelha e de rádio têm comprimentos de onda progressivamente maiores. Na

fluorometria, colorimetria e espectrofotometria, a região do visível é da maior

importância. As ondas eletromagnéticas são descritas habitualmente em termos do

comprimento de onda, λ, o número de onda, v, e a frequência,v. O comprimento de

onda é a distância entre dois pontos de mesma fase em ondas sucessivas e, exceto se

dito o contrário, sua unidade é o centímetro (cm). O número de ondas, como diz o

nome, é o número de ondas contidas em um centímetro. A frequência é o número de

ondas por segundo. Estas três quantidades são relacionadas como:

1Comprimento deon da

=númerode onda= frequênciavelocidadeda luz

1λ=υ= υ

cc=2,99793 x 108 m /s−1

4

1.2 Teoria da espectrofotometria e da colorimetria

A espectofotometria atinge as seguintes regiões do espectro: ultravioleta, 185 a

400 nm, e infravermelho, 0,76 a 15 µm. A colorimetria trata da região do visível do

espectro.

Quando a luz monocromática ou policromática atinge um meio homogêneo,

parte da luz incidente sobre reflexão, parte é absorvida pelo meio e o resto é

transmitido. Se as intensidades da luz forem I0 para luz incidente, Ia para a luz absorvida

e Ir para luz refletida, então,

I 0=I a+ It + I r

No caso da interface ar-vidro, que ocorre quando se usa células de vidro, cerca

de 4% da luz incidente é refletida. Ir é normalmente eliminada pelo uso de um controle

como uma célula de comparação e

I 0=I a+ It Eq .1

5

Figura 1- Espectro Eletromagnético

Costuma-se atribuir a Lambert o estudo da absorção da luz em meios de

diferentes espessuras, embora ele tenha apenas aplicado conceitos originalmente

desenvolvidos por Bouguer. Beer fez experimentos semelhantes com soluções de

concentrações diferentes. As duas leis são conhecidas separadamente como lei de

Lambert e lei de Beer. Na forma combinada, são conhecidas como lei de Lambert-Beer.

1.3 A Lei de Beer – Lambert

A interação entre o feixe de luz e a solução contida no recipiente transparente

pode ser exemplificada pela figura 2:

Figura 2 - Transmissão e absorção da luz por uma solução

Considerando um bloco de material absorvente (sólido, líquido ou gasoso), um

feixe paralelo de luz monocromática com intensidade I0 incide sobre este bloco

perpendicularmente à superfície. Após passar através de uma espessura b do material,

que contém n átomos, íons ou moléculas absorventes, sua intensidade diminui como

resultado da absorção de luz, proporcionalmente à concentração C do material

absorvente.

A absorção da luz é quantificada por uma grandeza denominada absorbância

(A), onde a escala varia de 0 a 2. A absorbância é muito importante porque ela é

diretamente proporcional à concentração das espécies absorventes de luz na amostra.

A transmissão da luz é quantificada pela transmitância (T) e sua escala varia de

0 a 100%.

As investigações de J. H. Lambert e A. Beer permitiram concluir que a

intensidade da luz transmitida depende:

6

a) Da intensidade da luz incidente ( I0)

b) Do comprimento percorrido pela luz (espessura do recipiente = b)

c) Da concentração da espécie absorvente (C).

Estas relações podem ser expressas pela equação:

log Io/It = A = K.b.C Eq. 2

Onde:

Io = intensidade da luz incidente na amostra

It = intensidade da luz transmitida pela amostra

A = absorbância, representa a quantidade de luz absorvida pelo soluto da

amostra, naquele comprimento de onde selecionado. É adimensional.

K = constante característica do soluto (absortividade molar ou especifica)

b = espessura do recipiente que contêm a solução, e representa o comprimento

do caminho ótico através da amostra. Expressa em cm.

C = concentração do soluto, em g/L ou em moles/Litro.

A equação 2 também conhecida como a expressão matemática da Lei de Beer-

Lambert e é o coração da espectrofotometria aplicada a analise química.

Quando a concentração é expressa em g/L e o comprimento do caminho ótico

(b) em cm, a expressão acima torna-se: A= a.b.Cg/L, onde k = a = absortividade

especifica.

Quando a concentração é expressa em mol/L e o comprimento do caminho ótico

(b) em cm, a expressão acima torna-se: A = ε.b.C mol/L, onde k = ε = absortividade

molar.

Essas duas constantes se relacionam entre si por: ε=a . PM, onde PM é o peso

molecular.

7

1.4 Relação entre absorbância (A) e transmitância (T)

A relação entre a luz transmitida (It) e a luz incidente (I0) chama-se transmitância

e o valor máximo que pode assumir é 100%.

T = It/I0

Se determinada solução não absorve energia, então It e I0 têm o mesmo valor

(100%) e, consequentemente ,T = 1. Como se usa a transmitância percentual para evitar

operações com números decimais, T fica entre 0 e 100%.

A lei de Beer – Lambert estabelece a relação entre Transmitância (T) e

Absorbância (A):

A = -log T/100

Por esta expressão, entende-se que um valor em porcentagem de transmitância

lido na escala do fotocolorimetro pode ser facilmente transformado em absorbância. Por

exemplo, 20% de transmitância correspondem a uma absorção de 0,699.

Termo Símbolo Equação

Absorbância A A = -logT e A=k.b.c

Transmitância T T=(10-A)x100

Comprimento da trajetória (espessura da

cela)b b = A/k.C

Absortividade molar (coeficiente de

absorção molar)ε

ε = a.PM ou ε =

A/b.Cmol/L

Absortividade específica a a = ε/PM ou a = A/b. Cg/L

Tabela 2 - Termos e símbolos usados na equação da Lei de Beer.

8

1.5 Desvios da Lei de Beer

A lei de Beer é geralmente válida em uma faixa de concentrações razoavelmente

elevada, se a estrutura do íon colorido ou do não-eletrólito colorido em solução não

mudar com a concentração. Pequenas quantidades de eletrólitos que não reagem

quimicamente com os componentes coloridos normalmente não afetam a absorção da

luz. Grandes quantidades de eletrólitos podem deslocar a posição do máximo de

absorção e, também, mudar a absortividade molar. Encontram-se discrepâncias,

usualmente, quando o soluto colorido se ioniza, se dissocia ou se associa em solução,

porque, neste caso, a natureza da espécie que absorve varia com a concentração. A lei

de Beer não é válida quando o soluto forma complexos cuja composição depende da

concentração. Podem ocorrer discrepâncias quando a luz utilizada não é

monocromática. É sempre possível testar o comportamento de uma substância fazendo o

gráfico log (I 0

I t

), ou log ( 1T

), contra a concentração. Uma linha reta que passa pela

origem indica que a lei de Beer está sendo obedecida.

Se a solução-teste não obedece à lei de Beer, é melhor preparar uma curva de

calibração usando um conjunto de padrões de concentração conhecida. Coloque a leitura

do instrumento em gráfico contra as concentrações, em mg/ml ou mg/1000 ml. Para

maior precisão, as curvas de calibração devem cobrir as faixas de diluição em que a

comparação com o desconhecido vai ser feita. O instrumento também pode provocar

desvios da lei de Beer. Assim, por exemplo, se a fotomultiplicadora não esta

funcionando corretamente, obtém-se uma linha reta, mas a linha irá cortar o eixo de

concentrações fora do zero. Se as cubetas (células) estiverem sujas, a linha cortará o

eixo de absorbâncias em um valor maior do que zero.

1.6 Seleção do comprimento de onda

A cor de uma substância está relacionada a sua capacidade de absorver

seletivamente na região visível do espectro eletromagnético. Se quisermos analisar uma

solução pela medida da intensidade de absorção da luz por um componente colorido, é

óbvio que a acurácia da medida será maior se usarmos o comprimento de onda de

absorção de luz. A cor é devida à radiação refletida e não à radiação absorvida. A cor da

9

radiação refletida é complementar em relação à cor da radiação absorvida. A Tabela 3

lista as cores complementares. Vários procedimentos podem ser usados para selecionar

regiões particulares do espectro visível.

Comprimento de onda (nm) Cor (transmitida) Cor complementar

400 – 435 Violeta Verde-amarelado

435-480 Azul Amarelo

480-490 Azul-esverdeado Laranja

490-500 Verde-azulado Vermelho

500-560 Verde Roxo

560-580 Verde-amarelado Violeta

580-595 Amarelo Azul

595-610 Laranja Azul-esverdeado

610-750 Vermelho Verde-azulado

Tabela 3 - Cores complementares

1.6.1 Filtros ópticos

Os filtros ópticos são usados nos colorímetros (absorciômetros) para isolar

determinadas regiões espectrais. Eles são vidros coloridos ou filmes finos de gelatina

que contêm corantes.

1.6.2 Filtros de interferência (transmissores)

Os filtros de interferência têm uma banda de transmissão mais estreita do que os

filtros coloridos. Eles são, essencialmente, dois filmes de metal muito refletores e

parcialmente transmissores (usualmente de prata, separados por um filme espaçador de

material transparente). A espessura do espassador determina o comprimento de onda da

banda transmitida e, portanto, a cor da luz transmitida. Este efeito é o resultado de um

interferência óptica que produz transmissão elevada de luz quando a separação óptica

entre os dois filmes metálicos é igual à metade ou a um múltiplo da metade do

10

comprimento de onda da radiação. A luz que não é transmitida é refletida em grande

parte. A faixa de comprimentos de onda coberta pelos filtros vai de 253 a 390 nm ou de

380 a 1100 nm, com máximo de transmissão entre 25 e 50%, e largura menor do que 18

nm, no caso dos filtros de faixa estreita usados em colorimetria. Os absorciômetros

equipados com filtros são muito pouco usados, mas eles são muito baratos e muito

satisfatórios para certas aplicações.

1.6.3 Prismas

Para aumentar a resolução dos espectros no visível e no ultravioleta, é necessário

usar um sistema óptico melhor do que o que se pode conseguir com filtros. Em muitos

instrumentos manuais ou automáticos, pode-se conseguir bons resultados com prismas,

usados para dispersar a radiação proveniente de lâmpadas incandescentes de tungstênio

ou de deutério. A dispersão ocorre porque o índice de refração, n, do material do prisma

varia com o comprimento de onda, λ. O poder dispersor é dado por dn/dλ. A separação

que se consegue obter entre os diferentes comprimentos de onda depende do poder

dispersor e do ângulo do prisma.

Em instrumentos nos quais a radiação passa pelo prisma em uma única direção,

é comum o uso de um prisma de 60°. Em alguns casos, utiliza-se a dispersão dupla, em

que a radiação passa duas vezes pelo prisma, sendo refletida por um espelho colocado

logo após o prisma. É o caso da montagem de Littrow. A rotação do prisma permite a

focalização da luz monocromática de diferentes comprimentos de onda em uma fenda

de saída.

Infelizmente não existe um material apropriado para uso em toda a faixa entre

200 e 1000 nm. O quartzo fundido é um meio-termo muito aceito. Os prismas de vidro

podem ser usados entre 400 e 1000 nm para a região do visível, mas não são

transparentes à radiação ultravioleta. Para a região de comprimentos de onda menores

do que 400 nm, são usados prismas de quartzo ou de sílica fundida. Quando se usa

quartzo em um prisma de passo simples e ângulo de 60°, é necessário fazer o prisma em

duas metades, uma de quartzo dextrogiro e a outra de quartzo levogiro, para cancelar a

polarização óptica de cada uma das metades. Ao contrário das redes de difração, os

prismas têm a vantagem de produzir um espectro de ordem simples.

11

1.6.4 Redes de difração

As redes de difração substituíram quase completamente, na prática, os métodos

de dispersão. A radiação incidente sofre difração em uma série de linhas muito

próximas marcadas em uma superfície. As primeiras redes de difração eram placas de

vidro marcadas com as linhas pelas quais passava um feixe de luz. Estas redes são

chamadas de redes de transmissão. Para a radiação ultravioleta, os espectrofotômetros

modernos usam redes de metal e reflexão da luz incidente sobre uma série de ranhuras

paralelas. Estas redes são conhecidas como redes echelette.

Uma desvantagem das redes de difração é a produção de espectros de segunda

ordem e de ordens superiores, que podem se superpor ao espectro de primeira ordem

desejado. A superposição é mais comum entre a região de maior comprimento de onda

do espectro de primeira ordem e a região de menor comprimento de onda do espectro de

segunda ordem. O problema é usualmente resolvido pelo uso de filtros colocados em

posições cuidadosamente escolhidas que bloqueiam a radiação indesejada. Nos

espectrofotômetros usados no ultravioleta e no visível, as redes têm entre 10000 e 30000

linhas por centímetro, o que faz com que a distância entre as ranhuras seja muito

pequeno e que a dispersão entre os comprimentos de onda seja elevada no espectro de

primeira ordem. Para cobrir a região entre 200 e 900 nm, uma rede é suficiente. Na rede

do tipo echelle a densidade de linhas é muito menor, cerca de 800 por centímetro. Esta

característica, aliada a sua geometria, faz com que estas redes sejam muito úteis na

análise por emissão de muitos elementos.

1.7 Componentes do espectrofotômetros

1.7.1 Fontes de radiação

Uma lâmpada de tungstênio é uma excelente fonte de radiação contínua na

região do visível e do infravermelho próximo. Um filamento de tungstênio opera,

normalmente, em uma temperatura próxima de 3000 K e produz radiação útil na faixa

de 320 a 2500 nm. A espectroscopia na região do ultravioleta utiliza normalmente uma

lâmpada de deutério, na qual uma descarga elétrica (um arco, uma espécie de centelha

12

elétrica) provoca dissociação do D2 e a emissão de 1radiação ultravioleta de 200 a 400

nm. Em um espectrofotômetro ultravioleta-visível típico, a troca entre as lâmpadas de

deutério e tungstênio é feita em torno de 360 nm, de forma que esteja sempre sendo

usada uma fonte mais intensa. Para as regiões visível e ultravioleta também são muito

utilizadas lâmpadas de descarga elétrica cheias com vapor de mercúrio ou gás xenônio.

Os lasers emitem radiação em linhas (raias) isoladas, cada uma das linhas

correspondendo a um único comprimento de onda.

Um bombeamento de energia através da lateral do meio, onde ocorre a produção

da radiação laser, dá origem à inversão de população. Uma das extremidades da

cavidade laser é um espelho que reflete toda a radiação (0% de transmitância). A outra

extremidade é um espelho parcialmente transparente (1% de transmitância), que reflete

praticamente toda a radiação. Os fótons com energia E2 – E1, que se movimentam de um

lado para o outro entre os dois espelhos, estimulam uma avalanche de novos fótons. A

pequena fração de radiação que passa pelo espelho parcialmente transparente à direita

corresponde ao rendimento útil do laser.

1.7.2 Monocromadores

Um monocromador dispersa a radiação nos comprimentos de onda que a

compõem e seleciona uma faixa estreita de comprimento de onda para passar pela

amostra e pelo detector. O monocromador consiste em duas fendas, uma para a entrada

e outra para a saída da radiação, espelhos e uma 2rede de difração para dispersar a

radiação. Os instrumentos mais antigos usavam prismas no lugar da rede de difração.

Monocromador prismático: a radiação policromática procedente da fonte de

radiação passa pela fenda de entrada e incide sobre a face de um prisma, sofrendo

desvio. Os prismas de quartzo são indicados para trabalhar na região ultravioleta,

embora tenham mais dispersão que o vidro. Na região do visível são empregados

prismas de vidro. Os prismas de quartzo apresentam desvantagem de serem altamente

refrigerantes e oticamente ativos.

1 Radiação ultravioleta é muito prejudicial aos olhos quando eles não estão protegidos.2 Rede de difração: É um componente óptico que opera por reflexão ou transmissão de radiação e possui uma serie de ranhuras impressas em sua superfície, bem próximas uma das outras. Quando a radiação é refletida ou transmitida pela rede, cada linha se comporta como uma fonte independente de radiação.Rede: Dispositivo óptico onde existem ranhuras espaçadas de maneira próxima.Difração: Mudança de direção da radiação causada por uma rede.

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Monocromador reticular: o principal elemento de dispersão dos

monocromadores reticulares é a rede de difração, que consiste em uma placa

transparente com inúmeras ranhuras paralelas e de mesma distância. As redes de

difração dispersam a radiação policromática baseadas no fenômeno da interferência, e a

dispersão resultante desta rede é linear. As redes de difração possuem resolução melhor

que os prismas e podem ser utilizadas em todas as regiões espectrais.

1.7.3 Detectores

Um detector produz um sinal elétrico quando é atingido por fótons. Por

exemplo, uma célula fotoemissiva emite elétrons a partir de uma superfície

fotossensível negativamente carregada (o catodo), quando atingida por radiação na

região do visível ou do ultravioleta. Os elétrons se deslocam através do vácuo na

direção de um eletrodo carregado positivamente, chamado de coletor, dando origem a

uma corrente elétrica que é proporcional à intensidade de radiação incidente.

fluorescência ou por fosforescência. A intensidade de emissão é proporcional à

concentração da amostra em baixa concentração. Em concentrações suficientemente

altas, a emissão diminui devido à auto-absorção pelo analito.

14

2. OBJETIVO GERAL

Desenvolver habilidades e competências referentes à espectrofotometria.

3. OBJETIVO ESPECÍFICO

Determinar a absortividade molar para o Permanganato de Potássio (KMn O4 ¿ e em

seguida determinar a concentração de uma solução de concentração desconhecida.

4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1 Materiais

Bécker de 40 ml

Espátula

Balão volumétrico de 100 ml

Balão Volumétrico de 25 ml

Pipeta Graduada de 1 ml

Pipeta Volumétrica de 10 ml

Pipeta Volumétrica de 5 ml

Espectrofotômetro

Cubetas

Balança Analítica

4.2 Reagentes

Permanganato de Potássio PA (KMnO4 ¿

Água destilada

4.3 Procedimentos

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4.3.1 Preparação da amostra de Permanganato de Potássio

Calculou-se a massa de Permanganato de Potássio para preparar a amostra com

concentração de 0,0001 mol/l.

Pesou-se 0,0015 g de Permanganato de Potássio PA (KMnO4 ¿ em um béquer de

40 ml, a seguir transferiu-se a amostras para o balão volumétrico de 100 ml, avolumou-

se o balão com água destilada.

Os balões volumétricos de 25 ml foram marcados com numeração de 1 à 4,

sendo adicionados volumes diferentes da amostra. A tabela 4 demonstra os valores

adicionados em cada balão.

Nº Volume da amostra

1 1 ml

2 5 ml

3 10 ml

4 15 ml

Tabela 4 - Volume adicionado nos balões

Após transferência da amostra para os balões, avolumou-se cada um com água

destilada e calculou-se a concentração de cada amostra.

4.3.2 Determinação da Absortividade Molar para o Permanganato de Potássio.

Adicionou-se água destilada na cubeta para realizar a prova em branco no

espectrômetro de uv/ vis, a seguir, na segunda cubeta, adicionou-se a amostra de

número 4 por ser a mais concentrada, para identificação do valor do nanômetro a ser

utilizado.

Após determinar o valor do nanômetro a ser utilizado, nas outras cubetas,

adicionou-se as 3 amostras restantes para determinação.

16

4.3.2 Determinação da concentração desconhecida de solução de Permanganato de Potássio

Com a ajuda de uma pipeta graduada de 1 ml, retirou-se 1 ml de uma solução

pronta de Permanganato de Potássio com concentração desconhecida e transferiu-se

para um balão volumétrico de 100 ml, avolumou-se o balão com água destilada.

A seguir, realizou-se a prova em branco na primeira cubeta e na segunda

adicionou-se a solução preparada.

5. RESULTADO E DISCUSSÕES

5.1 Cálculo para preparação da amostra de Permanganato de Potássio.

Utilizou-se a fórmula da molaridade para calcular a massa a ser utilizada para

preparação de amostra de Permanganato de Potássio com concentração de 0,0001

mol/L.

M= mM . V

0,0001molL

= m

158,034g

mol.0,1 L

→ m=0,0 015 g

Conforme pesquisa, a Lei de Beer é idealizada para soluções diluídas, pois em

soluções relativamente concentradas (> 0,001 mol.L-1) a distância média entre

moléculas absorventes diminui e interações entre as mesmas começam a afetar a

distribuição de carga, alterando a habilidade das espécies absorverem um dado

comprimento de onda, por este motivo, a concentração inicial da amostra estava em

0,001 mol/L o que resultava no valor 3 de absorbância e nos impossibilitou de obter

valores para construção do gráfico.

17

5.2 Calculo das concentrações de amostras:

A concentração de cada volume de amostra foi calculado para construção do

gráfico.

C1V 1=C2V 2

a) 0,0001mol

L.1 ml=C2 .25 ml

C2=0,000004 mol / L

b) 0 ,0001mol

L.5 ml=C2 .25 ml

C2=0,00002mol

L

c) 0,0001mol

L.10 ml=C2.25 ml

C2=0,00004 mol / L

d) 0,0001mol

L.15 ml=C2.25 ml

C2=0,00006 mol / L

Os valores obtidos

estão relacionados na

Tabela 5.

18

Nº

Volume da

amostraConcentração

1 1 ml 0,000004

2 5 ml 0,00002

3 10 ml 0,00004

4 15 ml 0,00006

Tabela 5 - Tabela com concentrações

5.3 Curva analítica

A tabela 6 demonstra os valores de absorbância obtidos através do

espectrofotômetro. Foi realizado este teste para observar a variação de absorbância

conforme altera o valor do nanômetro.

Nº Absorbância Nanômetro Nº Absorbância Nanômetro

1 0,170 400 7 0,151 520

2 0,009 420 8 0,159 540

3 0,013 440 9 0,119 560

4 0,027 460 10 0,065 580

5 0,062 480 11 0,021 600

6 0,121 500 12 0,133 525

Tabela 6 - Valores de absorbância

Após o teste, determinou-se a absorbância das amostras de concentrações

diferentes com o espectrofotômetro a 525 nm, os resultados estão relacionados na tabela

7.

Nº Volume Concentração

mol/L

Absorbância Nanômetro

1 1 ml 0,000004 0,013 525

2 5 ml 0,00002 0,044 525

3 10 ml 0,00004 0,091 525

4 15 ml 0,00006 0,133 525

Tabela 7 - Resultado das amostras

Observa-se no Gráfico 1, a relação dos valores de absorbância e concentração.

19

Curva de calibração obtida com o espectrofotômetro de uv/vs.

Conforme pesquisa, quando a lei de Beer é obedecida, o gráfico forma uma linha

reta perfeita.

Valores da equação da reta:

A = 3,054 B = 2167,6 R2 = 0,9989

Calculou-se a absortividade da amostra utilizando a seguinte fórmula:

A=ε . c . b

1) 0,013 = ε.0,000004.1cm

ε=3250 L.mol-1.cm-1

2) 0,044 = ε.0,00002.1cm

ε=2200 L.mol-1.cm-1

3) 0,091 = ε.0,00004.1cm

ε=2275 L.mol-1.cm-1

4) 0,133 = ε.0,00006.1cm

ε=2216,7 L.mol-1.cm-1

5.4 Determinação da concentração de amostra com concentração desconhecida.

20

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.000070

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

f(x) = 2235.04273504274 xR² = 0.99926113660753

Concentração mol/L

Abso

rbân

cia

Gráfico 1 - Curva de calibração resultados expressos na Tabela 7.

Absorbância Nanômetro

0 525

0,472 525

Tabela 8 – Absorbância de Concentração desconhecida

Para encontrar a concentração da amostra, utilizou-se a equação da reta, onde

calcula-se o valor de x, determinando a concentração da amostra.

y=bx+a

0,472 = 2167,60.x+3,0541x10-3

x=0,0216 mol/L

Conclui-se que a concentração da amostra é de 0,0216 mol/L.

21

6. CONCLUSÃO

A espectrofotometria de absorção molecular ultravioleta/ visível foi eficiente

para fornecer valores para construção da curva analítica onde nos possibilitou a

obtenção da concentração de uma amostra com concentração desconhecida. Confirma-

se que os resultados só foram possíveis após a redução da concentração da amostra, pois

conforme visto, a Lei de Beer possui algumas limitações e uma dela é essencialmente a

diluição de soluções, caso contrário se a amostra estiver com concentração alta, não vai

ser possível obter os valores para construção do gráfico e definição da concentração de

uma amostra com concentração desconhecida.

Considera-se então, que seguindo todos os procedimentos, preparando a amostra

com concentração ideal para medição e conhecendo o aparelho, a espectrofotometria de

absorção molecular ultravioleta/ visível se torna uma ferramenta ampla para determinar

espécies moleculares em solução, por grandes partes das moléculas absorverem nesta

região do espectro eletromagnético.

22

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Harris, Daniel C. Analise química quantitativa.7 ed. Rio de Janeiro. LTC

2008.p 415 -441.

Vogel, Arthur Israel. Analise química quantitativa.6 ed.Rio de Janeiro. LTC

2011. p 451 – 459

Coringa, Elaine de Arruda Oliveira. Apostila: Analise Instrumental. CEFET –

Centro Federal de Educação Tecnológica de Mato Grosso. Cuiabá/MT 2006. p

20 – 49.

23

8. PÓS LABORATÓRIO

8.1 Cite e explique quais são as limitações da técnica.8.2 Quais são os tipos de desvios que podem ocorrer na lei de Lambert-Beer? Explicar

cada um deles.

R. Os desvios podem ser classificados como positivos ou negativos, e ocorrem quando

algumas das seguintes condições ideais para as determinações não são respeitadas:

Comprimento de onda determinado para a espécie absorvente em questão;

Meio homogêneo (sem turbidez);

Ausência de reações indesejáveis entre moléculas do soluto e solvente.

Alguns desvios podem ocorrer como consequência da maneira como as medidas

de absorbância foram feitas ou como o resultado de mudanças química associadas com

variações de concentração.

Os desvios podem ser divididos em dois grupos: desvios químicos e desvio

devido ao instrumento.

Desvios químicos: interação química do soluto com reagentes de analise ou

imprurezas; alta concentração da solução (maior que 0,01 mol/L); variações com pH;

pureza e estabilidade dos reagentes; tempo de leitura (estabilidade química);

temperatura na qual desenvolve-se a cor.

Desvios devido ao instrumento: Desgaste de fotodetectores; troca de lâmpadas

por outra não correspondente; pó sobre a ampola da lâmpada; uso de filtros de outros

aparelhos; cada vez que se troca um filtro, o instrumento deverá ser recalibrado; uso de

tubos de vidro comum ao invés de cubetas especialmente fabricadas para o aparelho;

perda de calibração do comprimento de onda.

8.3 A absortividade molar de uma certa substância é 14000 M -1cm-1 no comprimento de

onda do seu máximo de absorção. Calcular a molaridade dessa substância que pode

ser medida no espectrofotômetro com célula de 1 cm, para uma absorbância de

0,850.

A=ε . c . b

0,0850=14000. c .1

C=6,07 x10−5 mol/ L

24

8.4 Determinou-se a absorbância de uma série de padrões de permanganato de potássio

em espectrofotômetro a 525 nm fornecendo os seguintes resultados da tabela:

C (ppm de Mn) Absorbância1,0 0,0142,0 0,0325,0 0,10810,0 0,21620,0 0,44425,0 0,54435,0 0,754

Uma amostra de 2,53 g de aço foi dissolvida em 20 ml de ácido nítrico 1:3,

tratada com agente oxidante para que o manganês fosse à permanganato e diluída a 50

ml com água destilada. 2,00 ml dessa solução foram avolumados a 50 ml com água

destilada. A transmitância, lida nas mesmas condições dos padrões foi de 55,2%. Faça o

gráfico da curva de calibração do manganês e determine a absortividade do

permanganato e o teor de manganês no aço.

0 5 10 15 20 25 30 35 400

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Curva de calibração

Series2

Concentração ppm/L

Abso

rbân

cia

A=−log T

A=0,26

y=bx+a

25

0,26=0,022 x+0,005

x=1 1 ,59 ppm /L

A concentração obtida foi convertida de ppm para mol.

1 g -----1000 mg

x ------- 11,6 mg

x = 0,0116 g/L

1 mol ---- 158,034 g

x --------- 0,0116 g/L

x = 7,34 x 10-5 mol/L

Calculo da absortividade do permanganato de potássio:

A=ε . c . b

0,26=ε .7,34 x 10−5 .1

ε=3542,14 mol−1 cm−1

Calculo do teor de mangânes no aço:

2,53 g ---- 100 %

0,0116 g --- x

x = 0,45 %

26