Relatorio absorção atomica e cromatografia

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1. INTRODUÇÃO A espectrometria atômica de chama é um método simples pra detectar o reagente presente em um analise. Por outro lado, a técnica por forno de Grafite é uma técnica muito sensível que atinge excelentes limites de detecção na determinação de concentrações de metais em amostras aquosas e sólidas. Cromatografia gasosa é um método químico-físico de separação dos componentes de uma mistura por interação entre uma fase estacionada e uma fase móvel. Ambos os métodos são totalmente confiável, mas é necessário verificar o que realmente se quer analisar e assim determinar o melhor método.

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1. INTRODUÇÃO

A espectrometria atômica de chama é um método simples pra detectar o

reagente presente em um analise. Por outro lado, a técnica por forno de Grafite é

uma técnica muito sensível que atinge excelentes limites de detecção na

determinação de concentrações de metais em amostras aquosas e sólidas.

Cromatografia gasosa é um método químico-físico de separação dos

componentes de uma mistura por interação entre uma fase estacionada e uma fase

móvel. Ambos os métodos são totalmente confiável, mas é necessário verificar o

que realmente se quer analisar e assim determinar o melhor método.

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2. OBJETIVO

Aplicar o conhecimento obtido na sala aula, através da observação dos

métodos espectrometria atômico de chama, grafite e cromatografia gasosa.

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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Espectroscopia de Absorção Atômica

3.1.1 Emissão e absorção atômica

Cada elemento possui um número específico de elétrons na estrutura

orbital, que está associada ao núcleo. A configuração orbital normal e mais estável

de um átomo é chamada de estado fundamental (CIENFUEGOS e VAITSMAN,

2000, p.146).

Quando se aplica certa quantidade de energia ao átomo, ela será

absorvida e ocorrerá promoção de um elétron mais externo para a configuração

menos estável conhecida como estado excitado (CIENFUEGOS e VAITSMAN,

2000, p.146).

Como esse estado é instável, o átomo retorna espontaneamente ao

estado fundamental liberando energia luminosa com comprimento de onda

diretamente relacionado com a transição eletrônica que ocorre (CIENFUEGOS e

VAITSMAN, 2000, p.146).

Na Figura 1 estão indicados os processos de excitação e decaimento

que ocorrem na emissão atômica (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.146).

Para se dispor de átomos no estado excitado a amostra deve ser

submetida a um ambiente de alta energia térmica, como a chama ou plasma. O

espectro de emissão de um elemento consiste em um conjunto de comprimentos de

onda chamados linhas de emissão devido a natureza discreta dos comprimentos de

onda emitidos. A intensidade de uma linha de emissão aumenta com o aumento do

número de átomos excitados do elemento (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,

p.147).

Figura 1- Excitação e decaimento.

Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.147)

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No processo da absorção atômica o átomo no estado fundamental

absorve energia luminosa de um dado comprimento de onda para passar ao estado

excitado, como apresentado na Figura 2 (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,

p.147).

Figura 2 – Processo de absorção atômica.

Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.147)

Aumentando-se o número de átomos no percurso luminoso, a absorção

da luz também aumenta e por sua medida pode-se determinar a quantidade de

espécie de interesse. Portanto, o uso de fontes de emissão de radiação luminosa e a

seleção cuidadosa de comprimento de onda permitem a determinação de diversos

elementos (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.147).

Existem pequenas diferenças básicas entre os processos de emissão e de

absorção atômica. Na emissão, a chama tem como função converter a amostra sob

forma de aerosol em vapor atômico e, termicamente,promover átomos a um estado

excitado.Os átomos excitados ao retornarem ao estado fundamental emitem

radiação luminosa, que é detectada pelo instrumento. Na absorção atômica a única

função da chama consiste em converter o aerosol em vapor atômico capaz de

absorver luz de uma fonte primária de energia como, por exemplo, as lâmpadas de

catodo oco (LCO) ou lâmpadas com descarga sem eletrodo (EDL) (CIENFUEGOS e

VAITSMAN, 2000, p.147).

3.1.2 Equipamento

Um aparelho para absorção atômica tem as mesmas componentes

básicas que um espectrofotômetro para medir a absorção molecular de soluções,

sendo as principais diferenças a fonte e a célula de absorção (GONÇALVES, 2001,

p.115).

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Do mesmo modo se podem usar aparelhos de feixe simples e duplo com

as mesmas vantagens e desvantagens dos espectrofotômetros do visível e do

ultravioleta (GONÇALVES, 2001, p.115).

Em qualquer aparelho de absorção atômica podemos distinguir os

seguintes sistemas instrumentais (GONÇALVES, 2001, p.115):

A) Sistema de Emissão – Consiste basicamente numa fonte de radiação que emite o

espectro do elemento a analisar; a radiação emitida é dirigida para o meio

absorvente formado pelos átomos da amostra.

B) Sistema de absorção- O principal componente deste sistema é o vapor atômico

que vai absorver parte da energia emitida pela fonte. O sistema de absorção

compreende ainda todos os sistemas e acessórios que estão envolvidos na

produção do vapor atômico, começando pelos meios de introdução da amostra. Na

fotometria de chama de absorção atômica o sistema de absorção consiste na

chama, no queimador, no pulverizador (com ou sem câmara de atomização),

capilares, tubos ou sistema de injecção, reguladores e manômetros para controlar a

pressão dos gases, chaminé, etc.

C) Sistema de selecção – Refere-se somente ao equipamento para selecção

espectral. O sistema inclui a parte óptica para selecção espectral (filtros,

monocromadores com prisma ou rede) e acessórios mecânicos (fendas, etc.).

D) Sistema de detecção ou registo- Consiste em sistemas para fotodetecção

(fotodetectores não multiplicadores e fotomultiplicadores) e de medida. O sistema de

detecção inclui todo o equipamento necessário para alimentar o fotomultiplicador,

amplificação, etc.

A figura seguinte mostra esquematicamente um espectrofotômetro de

chama de absorção atômica com chama (GONÇALVES, 2001, p.116).

Figura 3 – Esquema de um espectrofotômetro de absorção atômica

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. Fonte: (GONÇALVES, 2001, p.116)

3.1.3 Limite de detecção

Em concentrações mínimas não é possível predizer o limite de

absorvância apenas através da concentração característica. Para de terminar essa

quantidade mais informações serão necessárias (CIENFUEGOS e VAITSMAN,

2000, p.181).

Uma instabilidade ou ruído no sinal faz com que se torne mais difícil

distinguir pequenas alterações na absorvância que são importantes para diferenciar

pequenas concentrações (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).

Na Figura 4, ilustra-se o efeito do ruído da linha de base na qualificação

de pequenos sinais de absorvância. O sinal A e o sinal B tem a mesma grandeza

(CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).

Figura 4- Medida de absorção atômica próximo do limite de detecção.

Fonte: CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181.

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Entretanto, é pequena a variação do sinal B. A sensibilidade dos dois

sinais é a mesma, porém há uma diferença real no limite de detecção

(CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).

O termo-limite de detecção incorpora duas considerações: a grandeza do

sinal e o ruído da linha-base para indicar a menor concentração que pode ser

medida para cada elemento (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181)

O limite de detecção é definido pela IUPAC como a concentração que

equivale a um sinal de absorvância três vezes maior que o ruído da linha-base. Este

ruído pode ser estatisticamente quantificado, determinando-se desta forma um

desvio-padrão da medida (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).

Sendo assim, o limite de detecção pode ser considerado como a

concentração que pode produzir um sinal de absorvância três vezes maior que o

desvio-padrão do branco (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).

Tabela 1- Limites de detecção em µg/L obtidos com câmara de grafite e com o

método de chama.

Elementos Câmara de grafite Chama

Ag 0,005 1

Al 0,01 30

As 0,2 20

Ba 0,04 1000

Bi 0,1 20

Ca 0,05 1

Cd 0,003 0,5

Co 0,02 6

Cr 0,01 2

Cu 0,02 1

Fe 0,02 5

Hg 2 200

K 0,002 1

Li 0,2 0,5

Mg 0,004 0,1

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Mn 0,01 1

Mo 0,02 30

Na 0,01 0,2

Ni 0,2 4

P 30 50000

Pb 0,05 10

Sb 0,1 30

Sr 0,5 100

Si 0,1 50

Sn 0,1 20

V 0,2 40

Zn 0,001 1

Fonte: GONÇALVES, 2001, p.165.

3.2Cromatografia Gasosa

3.2.1 Sistema Cromatográfico

Um sistema cromatográfico básico como indicado na Figura 5 é

constituído de cilindro com gás de arraste, controladores de pressão e vazão, injetor,

forno com colunas, detector e registrador (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,

p.222).

Figura 5 – Sistema cromatográfico básico.

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Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.223)

3.2.2 Resolução

No desenvolvimento de um método em cromatografia gasosa a

determinação da resolução necessária para a separação é fator crítico. A

capacidade do sistema cromatográfico em separar dois componentes (par crítico),

por exemplo, não depende apenas dos tempos de retenção absolutos, mas também

da largura dos respectivos picos na linha de base que representa a eficiência de

separação da coluna (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p. 223).

A resolução cromatográfica R é determinada pela equação,

Onde TR é o tempo de retenção dos componentes i e j, e Wb a largura do

pico na linha de base. O TR representa o tempo transcorrido desde o momento de

injeção da amostra até a altura máxima do pico correspondente a um dado

componente (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.224).

A resolução é um combinação complexa de parâmetros como

eficiência,seletividade e retenção; de acordo com a equação (CIENFUEGOS e

VAITSMAN, 2000, p.224).

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Onde n é a eficiência da coluna expressa pelo número de pratos teóricos;

a,o fator de seletividade e k, a razão de partição do soluto. Esta razão representa a

medida do tempo de permanência do soluto na fase estacionária em relação ao

mesmo tempo na fase móvel (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.224).

A separação numa coluna empacotada possui menor eficiência do que

nas capilares, conforme pode ser observado na Figura 6 (a) e (b), onde a

seletividade é o fator que mais contribui para a resolução. Assim sendo, necessita-

se de uma ampla variedade de fases estacionárias. Utilizando colunas capilares ou

open tubular, altamente eficiente, a resolução de misturas complexas pode ser

obtida usando-se poucas fases estacionárias (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,

p.224).

Figura 6- Comparação de resolução: (a) coluna empacotadora e (b) capilar.

Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.224)

3.2.3 Limite de detecção

É a menor concentração que pode ser distinguida com um certo nível de

confiança. Toda técnica analítica tem um limite de detecção. Para os métodos que

empregam uma curva de calibração, o limite de detecção é definido como a

concentração analítica que gera uma resposta com um fator de confiança k superior

ao desvio padrão do branco, sb, de acordo com a equação:

LD = Ksb

m

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Em que m é sensibilidade da calibração. Normalmente, o fator k é

escolhido como 2 ou 3. Um valor de k de 2 corresponde a um nível de confiança de

92,1%, enquanto um valor de 3 corresponde a um nível de confiança de 98%.

Os limites de detecção relatados por pesquisadores ou por fabricantes de

instrumentos podem não ser aplicáveis a amostras reais. Os valores descritos são

geralmente obtidos a partir do uso de padrões ideais em instrumentos otimizados.

Esses limites são úteis, entretanto, na comparação de métodos ou instrumentos.

4. METODOLOGIA

REFERENTE A TECNICA

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5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

DO EMAIL Q O MARVEM MANDOU E DADOS Q A PROF PASSOU

CONAMA E POTAVEL TAXAS FERRO E MANGANES

CURVA CALIBRACAO

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6. CONCLUSÃO

FERNANDES, Luiz. Disponível em <

http://www.dq.fct.unl.pt/servicos-externos/cromatografia-gasosa-com-detector-de-ionizacao-de-

chama-gc-fid> Acessado em 04 de junho de 2013.

RODRIGUES, Carla. Disponível em < http://www.dq.fct.unl.pt/servicos-externos/laboratorio-de-

analises> Acessado em 04 de junho de 2013.

CIENFUEGOS, Freddy; VAITSMAN. Análise instrumental. 1. ed. Rio de Janeiro:

Interciência, 2000.

Page 14: Relatorio absorção atomica e cromatografia

GONÇALVES, Maria de Lurdes Sadler Simões. Métodos instrumentais para

análise de soluções: Análise quantitativa. 4. ed. Lisboa: Fundação Calouste

Gulbenkian, 2001.

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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS