Absorcao molecular

NATUREZA DA ENERGIA ELETROMAGNÉTICA

Forma de energia que se propaga no

espaço a enormes velocidades,

normalmente em linha reta

Características ondulatórias e

corpusculares

PARÂMETROS ONDULATÓRIOS

PERÍODO (p, 1/PERÍODO (p, 1/ νν )) ⇒ tempo requerido, em segundos, para a passagem de máximos ou mínimos sucessivos por um ponto fixo no espaço.

FREQÜÊNCIA (FREQÜÊNCIA ( νν )) ⇒ número de oscilações do campo que ocorrem por segundo ⇒ 1/p ⇒ depende da fonte ⇒ Hz ou ciclos/s ou s -1

VELOCIDADE (vVELOCIDADE (v ii )) ⇒ velocidade com que a onda se move no meio ⇒ depende da freqüência e do meio ⇒ vv ii = ν λ

no vácuo e no ar c=3,00x108 m/s

COMPRIMENTO DE ONDACOMPRIMENTO DE ONDA (λ)

distância l inear entre dois máximos ou mínimos sucessivos de uma onda ⇒ cm, µm, nm

NÚMERO DE ONDA ( ( νν , , σσ ))

número de ondas por centímetro de percurso no vácuo ⇒ cm -1

PARÂMETROS ONDULATÓRIOS

FEIXE MONOCROMÁTICO FEIXE MONOCROMÁTICO

feixe de radiação cujos raios têm comprimentos de onda idênticos

FEIXE POLICROMÁTICOFEIXE POLICROMÁTICO

feixe de radiação constituído de raios de comprimentos de onda diferentes

PARÂMETROS ONDULATÓRIOS

PARÂMETROS CORPUSCULARES

A radiação eletromagnética é um conjunto de partículas (fótons) de determinada freqüência

A energia deste fóton é dada pela equação

E = h ν

E = energia (unidade = erg)

h = 6,624x10 -24 erg.s

ν = freqüência

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

É o arranjo ordenado das radiações conforme seus comprimentos de onda

O espectro foi dividido em várias regiões conforme a origem das radiações, as fontes e os instrumentos

Região Comprimento de Onda (nm)

Ultra-Violeta Afastado 10 - 200Ultra-Violeta Próximo 200 - 380Visível 380 - 780Infravermelho Próximo 780 - 3000Infravermelho Médio 3000 - 30000Infravermelho Afastado 30000 - 300000Microondas 300000 - 1000000000

Joint Committee on Nomenclature in Applied Spectroscopy

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012

300 800Visível

Raios cósmicosRaios gama Raios X IR Microondas Ondas de rádioUV

Comprimento de ondaEnergia

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

ESPECTRO VISÍVELESPECTRO VISÍVEL

As radiações de 800 nm até 300 nm são detectadas pelo olho humano

Essas radiações também são chamadas de LUZ BRANCA

300 nm 800 nm

Interação da Radiação Interação da Radiação Eletromagnética com a MatériaEletromagnética com a Matéria

Não QuantizadaNão Quantizada

Reflexão

Refração

Dispersão

Espalhamento

QuantizadaQuantizada

ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO processo no qual processo no qual energia eletromagnética é transferida para átomos, íons ou moléculas que compõem a amostra

Interação da Radiação Interação da Radiação Eletromagnética com a MatériaEletromagnética com a Matéria

Interação da Radiação Eletromagnética Interação da Radiação Eletromagnética com a Matériacom a Matéria

ABSORÇÃO ATÔMICA

Absorção da energia eletromagnética por átomos espectros de l inhas transições eletrônicas de um ou mais elétrons

ABSORÇÃO MOLECULAR

Absorção da energia eletromagnética por moléculas espectros de bandas

EE tt = Evibracional + Erotacional + Eeletrônica = Evibracional + Erotacional + Eeletrônica

Método baseado na medida da energia

eletromagnética absorvida por soluções iônicas ou moleculares

Incidência da radiação monocromática sobre meio homogêneo

Reflet ida Absorvida Transmit ida

Io

b

I

Io = Feixe incidenteI = Feixe transmitido

ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO

ULTRAVIOLETA-VISÍVEL

A LEI DE LAMBERT

“Quando a luz monocromática passa através de um meio transparente, a taxa de decréscimo da intensidade com a espessura do meio é proporcional à intensidade da luz.”

A LEI DE BEER

“A intensidade do feixe de luz monocromática decresce exponencialmente à medida que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente.”

Log Po/P =abc Lei de Lambert- Beer

ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-

VISÍVEL

T= transmitância fração de radiação incidente e

transmit ida pela solução

T = P/Po

A= absorvância logaritmo decimal da razão entre o poder radiante incidente e o transmit ido

Relação entre transmitância e absorvância .

A= log Po/P= log 1/T A= - Log T

ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-

VISÍVEL

Relação entre absorvância e concentração 

A = abc = εbc

a= absortividade (dependente de b e c)

 b= comprimento do caminho ótico

 c= concentração das espécies absorventes

ε = absortividade molar unidades de c e b são,

respectivamente, moles/l i tro e cm

ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-

VISÍVEL

A radiação incidente é monocromática

As espécies absorventes comportam-se independentemente em relação ao processo de absorção

A absorção ocorre em um volume uniforme de secção transversal

O índice de refração da solução independe da concentração

Concentração menor que 10 -2 M ( < 10 -2 M )

LEI DE BEERLEI DE BEER

Curva analítica

y = 0,0476x + 0,0016

R2 = 0,9999

0,000

0,100

0,200

0,300

0 2 4 6

Concentração ( c )

Ab

so

rb

ân

cia

( A

)

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI DE BEER

ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-

VISÍVEL

Não constância na relação A/C

Considerações feitas para dedução da lei não podem ser rigorosamente seguidas na prática

Índice de refração não permanece constante quando as concentrações são altas

Radiação não monocromática

DESVIOS DA LEI DE BEERDESVIOS DA LEI DE BEER

REAISManifestam-se principalmente para valores elevados de concentração (C > 10 -2 M )

Interação entre os centros absorvente

Indice de refração

APARENTESQuímicos

Instrumentais

DESVIOS DA LEI DE BEERDESVIOS DA LEI DE BEER

Componentes

Fonte de radiação( características)

Radiação na faixa espectral desejada (emissão)

Emissão estável

Potência suficiente ( maior potência < amplificação do sinal)

Filamento de tungstênio (375 a 2000 nm)

Deutério (200 a 400 nm)

Arco de xenônio (200 a 1000 nm)

Filtros e monocromadores

Filtros de absorção (Isolam uma banda espectral ), largura espectral de 30 a 50 nm e transmitância máxima de 5 a 20 % . Vidros coloridos ou peliculas de gelatina contendo corantes.

Filtros de interferência ( isolam faixa espectral mais estreita) Baseiam-se nos fenômenos de interferência para isolar uma faixa espectral desejada.

Monocromadores

Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)

Monocromadores

Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)

Monocromadores

Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)

Porta amostra- cubetas

Cubetas- recipiente que contem a amostra

Quartzo, silica fundida- Região UV-Vis

Vidro a base de borosilicatos- Região Vis

Forma e tamanho

Retangulares (1,2 ,5 cm )

Cilíndricas ( usadas em instrumentos simples, devem ser colocadas sempre na mesma posição)

Detectores - Celula fotovoltaica

Características- baixo custo, sem fonte externa de alimentação, sujeito a fadiga ( resposta decresce quando exposta a iluminação continua)

Detectores - Celula fototubo

Características- Corrente gerada é diretamente proporcional ao poder radiante .Amplificação do sinal de resposta é facil

Detectores - Celula fotomultiplicadora

Características- poder de amplificação alto implica que o poder radiante pode ser pequeno (potência radiante pode ser 200 vezes menor do que o do foto tubo)

VANTAGENSVANTAGENS aplicação extensiva a muitos elementos químicos  instrumentação relativamente barata as amostras podem ser de natureza inorgânica ou orgânica disponibilidade de métodos simultâneos e contínuos intervalo de aplicação :10-3 a 10 -6 M tempo gasto por análise: moderado Custo : relativamente baixo Tipo de amostras: sólidas liquidas e gasosas

Referências bibliográficas

•SKOOG.D.A,HOLLER,F.J.,NIEMAN,T. A .-Princípios de Análise Instrumental, 5a ed. Bookman,2002

•SKOOG.D., WEST,D.M.&HOLLER,F.J. Fundamentals of Analytical Chemistry, Saunders College Publ.t th Ed.NY,1996

•Harris,D.C. Análise Quimicas Quantitativa, 5a ed. LTC editora,RJ,Brasil, 2001

•Cienfuegos,F.Vaitsman,D.Análise Instrumental, Editora Interciência, RJ,2000.

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