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Este trabalho tem como objetivo apresentar a espectroscopia de radiação na região do ultravioleta-visível.
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Universidade Federal do ParáInstituto de Tecnologia
Faculdade de Engenharia QuímicaElementos de Instrumentação Científica
Professor: Davi Brasil
ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA/VISÍVEL
Equipe:
Daniel Nascimento dos Santos 09025002701
Gilmar Nascimento Neves 09025003001
Raimunda Nonata Consolação e Branco 09025002901
BELÉM/PA22 de Novembro de 2010
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Universidade Federal do ParáInstituto de Tecnologia
Faculdade de Engenharia QuímicaElementos de Instrumentação Científica
Professor: Davi Brasil
ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA/VISÍVEL
Equipe:
Daniel Nascimento dos Santos 09025002701
Gilmar Nascimento Neves 09025003001
Raimunda Nonata Consolação e Branco 09025002901
Trabalho apresentado à disciplina
Elementos de Instrumentação Científica sob
orientação do professor Davi Brasil como
requisito avaliativo no 4º semestre da
Universidade Federal do Pará.
BELÉM/PA22 de Novembro de 2010
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RESUMO
A espectroscopia de radiação na região do ultravioleta e visível é muito utilizada
nos meios laboratoriais no que diz respeito às técnicas de análises (qualitativas ou
quantitativas), por sua confiabilidade e precisão. Logo seu estudo se mostra
extremamente necessário nas mais diversas áreas acadêmicas. O presente trabalho tem
como objetivo apresentar a espectroscopia de radiação na região do ultravioleta e
visível, assim como seus aspectos teóricos e a sua aplicabilidade na vida real.
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO1.1. A ESPECTROMETRIA..........................................................................................5
1.2. O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO...............................................................5
1.4. A RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA.........................................................................6
1.4. ASPECTOS TEÓRICOS DA ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO ULTRAVIOLETA...........................................................................................................7
2. ORIGEM DOS ESPECTROS DE ABSORÇÃO MOLECULAR UV/VIS......11
2.1. ABSORÇÃO POR COMPOSTOS ORGÂNICOS..............................................11
2.2. ABSORÇÃO POR ESPÉCIES INORGÂNICAS................................................11
3. EQUIPAMENTO...................................................................................................13
3.1. FONTES DE RADIAÇÃO.....................................................................................13
3.2. DISPOSITIVOS PARA SEPARAR OU RESOLVER RADIAÇÕES...............13
3.2.1. FILTROS ÓPTICOS...........................................................................................13
3.2.2. MONOCROMADORES.....................................................................................14
3.3. RECIPIENTES PARA AMOSTRAS...................................................................14
3.4. TRANSDUTORES DE RADIAÇÃO....................................................................14
3.5. INSTRUMENTOS FOTOELÉTRICOS..............................................................15
3.5.1. FOTÔMETRO OU FOTOCOLORÍMETRO..................................................15
3.5.2. ESPECTROFOTÔMETROS.............................................................................15
4. MANUSEIO DA AMOSTRA NO UV/VIS..........................................................18
5. APLICAÇÕES DA ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO UV/VIS..............20
5.1. APLICAÇÕES NA ANÁLISE QUALITATIVA.................................................20
5.2. APLICAÇÕES NA ANÁLISE QUANTITATIVA..............................................20
6. EXEMPLOS DE APLICAÇÕES DA ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO UV/VIS............................................................................................................................21
6.1. DESENVOLVIMENTO E VALIDAÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO PARA QUANTIFICAÇÃO POR ESPECTROSCOPIA UV DE CAPTOPRIL EM COMPRIMIDOS DE LIBERAÇÃO PROLONGADA.............................................21
6.2. AVALIAÇÃO DA UTILIZAÇÃO DA ESPECTROSCOPIA UV NA DETERMINAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE ANTIBIÓTICOS EM LEITE DE VACA..............................................................................................................................23
6.3. PERFIL DE FÁRMACOS POR ESPECTROFOTOMETRIA NO ULTRAVIOLETA.........................................................................................................25
7. CONCLUSÃO........................................................................................................28
8. BIBLIOGRAFIA....................................................................................................29
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1. INTRODUÇÃO
1.1. A ESPECTROMETRIA
A espectrometria é um conjunto de recursos que nos permite identificar a
estrutura das partículas que constituem as substâncias. Atualmente existem tecnologias
tão avançadas que se torna possível descrever com precisão a estrutura exata de uma
molécula. Os equipamentos modernos permitem detectar os tipos de elementos
presentes no composto, a quantidade de cada um deles, a posição tridimensional de cada
átomo e muito mais. Esses aparelhos funcionam basicamente a partir de feixes de onda
eletromagnética incidentes sobre uma amostra do composto, que então, absorve energia
em determinados comprimentos de onda (l). Os valores da energia e dos comprimentos
de onda absorvidos são detectados no aparelho e transformados em um gráfico no
computador. É então pela análise desse gráfico que se determina a estrutura da
molécula.
1.2. O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
O espectro eletromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética
que vai da região das ondas de rádio até os raios gama. Atualmente são conhecidas
radiações com comprimento de onda que variam desde 10-6 m até cerca de 1011 m.
As radiações com comprimento de onda superior a 0,74 m são ditas
infravermelhas. Por outro lado, àquelas cujo comprimento de onda é inferior a 0,36m
chamam-se ultravioletas. Logo, o espectro eletromagnético é subdividido em três faixas:
ultravioleta, visível e infravermelha.
Dependendo das suas freqüências, as radiações do espectro são portadoras de
quantidades de energia diferentes. Quanto mais curto o comprimento de onda, mais alta
é a energia de um fóton.
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Figura 1 - Espectro eletromagnético
1.4. A RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA
A radiação eletromagnética de comprimento de onda mais curto que a luz visível
e mais longo que os raios X é camada de luz ou radiação ultravioleta (UV). Esta luz,
invisível para o olho humano, é conhecida também como luz negra. A região UV do
espectro foi descoberta em 1801 por John Ritter no transcurso de experiências
fotoelétricas.
A luz UV é geralmente dividida em regiões denominadas de ultravioleta
próximo (400-300 nm), afastado (300-200 nm) e no vácuo (200-4 nm). Estes últimos
comprimentos de ondas são particularmente prejudiciais para a vida, por serem
fortemente absorvidos pela atmosfera e pela camada de ozônio da Terra.
A luz UV é produzida em alguns processos que geram transição da luz visível
em átomos, no qual, um elétron de um estado energético de alta energia retorna para um
estado energético de menor energia.
A absorção molecular na região do UV e do visível depende da estrutura
eletrônica da molécula. A absorção de energia é quantizada e conduz à passagem dos
elétrons de orbitais do estado fundamental para orbitais de maior energia em um estado
excitado. Para muitas das estruturas eletrônicas esta absorção ocorre em uma porção
pouco acessível do ultravioleta. Na prática, a espectrometria no UV é limitada, na maior
parte, aos sistemas conjugados.
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A seletividade da absorção no UV é uma vantagem, entretanto, uma vez que se
pode reconhecer grupos característicos em moléculas de complexidade bastante
variável.
Como uma grande porção de uma molécula relativamente complexa pode ser
transparente no UV, pode-se obter espectro semelhante ao de moléculas muito mais
simples. Assim, por exemplo, o espectro do hormônio masculino testosterona
assemelha-se bastante ao do óxido de mesitila. A absorção é produzida pela estrutura de
enoma conjugada, que existe em ambos os compostos.
Os efeitos biológicos da luz UV inclui bronzeados e queimaduras pelo sol.
Exposição excessiva tem sido ligada ao desenvolvimento de câncer na pele e catarata. A
região da luz ultravioleta afastada tem a capacidade de destruir certas classes de
bactérias. Por este motivo, é usada para esterilizar alguns gêneros alimentícios e
equipamentos médicos.
1.4. ASPECTOS TEÓRICOS DA ESPECTROSCOPIA DE
ABSORÇÃO ULTRAVIOLETA
O conhecimento da absorção de luz pela matéria é a forma mais usual de
determinar a concentração de compostos presentes em solução. A maioria dos métodos
utilizados em bioquímica clínica envolve a determinação espectrofotométrica de
compostos corados (cromóforo) obtidos pela reação entre o composto a ser analisado e
o reagente (reagente cromogênico), originando um produto colorido. Os métodos que se
baseiam nesse princípio são denominados métodos colorimétricos, os quais geralmente
são específicos e muito sensíveis. A grande vantagem em utilizar compostos coloridos
deve-se ao fato de eles absorverem luz visível (região visível do espectro
eletromagnético).
A espectrofotometria — medida de absorção ou transmissão de luz — é uma das
mais valiosas técnicas analíticas amplamente utilizadas em laboratórios de área básica,
bem como em análises clínicas. Por meio da espectrofotometria, componentes
desconhecidos de uma solução podem ser identificados por seus espectros
característicos ao ultravioleta, visível, ou infravermelho.
Quando um feixe de luz monocromática atravessa uma solução com moléculas
absorventes, parte da luz é absorvida pela solução e o restante é transmitido. A absorção
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de luz depende basicamente da concentração das moléculas absorventes e da espessura
da solução – caminho óptico.
Figura 2 - Absorção de luz
Onde:
i0 = Feixe de luz incidente;
i = Feixe de luz transmitido;
l = Espessura da solução ou caminho óptico.
A espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível (UV/VIS) utiliza
radiação eletromagnética cujos comprimentos variam entre 200 a 780 nm. Quando
estimulada com esse tipo radiação, a molécula do composto pode sofrer transições
eletrônicas por meio de absorção de energia.
Nos átomos e nas moléculas os elétrons giram ao redor de seus núcleos em
níveis definidos de energia, de acordo com a teoria quântica. Sendo a energia dos
elétrons mínima, os elétrons se encontram no menor estado energético, ou seja, no
chamado estado fundamental. Neste estado eles podem absorver energia radiante,
passando então a um estado energético superior ou excitado. Este fenômeno recebe o
nome de excitação eletrônica e, para que se produza a radiação, deve pertencer à região
UV do espectro eletromagnético.
A frequência da radiação se relaciona com a energia através da equação:
E=hv
A quantidade de energia necessária para uma transição eletrônica desde o estado
fundamental, E0, a um estado excitado, E1, é dado pela equação:
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(E1−E0)=hv
A absorção de energia UV/VIS modifica a estrutura eletrônica da molécula em
conseqüência de transições eletrônicas envolvendo geralmente elétrons π e n (não
ligantes) envolvidos em ligações. Isto requer que a molécula contenha pelos menos um
grupo funcional insaturado (C=C, C=O, por exemplo) para fornecer os orbitais
moleculares π e n. Tal centro de absorção é chamado cromóforo, sendo responsável
principalmente pelas transições π → π* e n → π*. Estas resultam da absorção de
radiações eletromagnéticas que se enquadram em uma região espectral
experimentalmente conveniente, ao contrário das transições n → σ* e σ → σ* que
requerem geralmente radiações mais energéticas (l < 200 nm).
A tabela a seguir mostra uma relação de alguns compostos e o comprimento de
onda de máxima absorção.
Cromóforos Sistema λ máximo
Aldeído -CHO 210
280-300
Amino -NH2 195
Brometo -Br 208
Carbonila =C=O 195
270-285
Carboxila -COOH 200-210
Dissulfeto -S-S 194
255
Éster -COOR 205
Éter -O- 185
Nitro -NO2 210
Nitroso -NO 302
Tiocarbonila =C=S- 205
Tioeter -S- 194
215
Tiol -SH 195
Tabela 1 - Bandas de absorção eletrônica de cromóforos
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As bandas de absorção podem ser caracterizadas por dois parâmetros
fundamentais: a posição e a intensidade. A posição corresponde normalmente ao “l” da
radiação eletromagnética responsável pela transição eletrônica, enquanto a intensidade
depende, entre outros fatores, da energia dos orbitais moleculares e probabilidade de
transição.
Os espectros de absorção UV/VIS apresentam geralmente bandas largas que
resultam da sobreposição dos sinais provenientes de transições vibracionais e
rotacionais aos sinais associados às transições eletrônicas.
O espectro obtido é registrado como comprimento de onda versus transmitância.
Como a absorbância (A) é proporcional a log 1/T, o uso de uma resistência que varia de
modo logarítmico com o comprimento de permite a obtenção de espectros lineares com
relação à absorvância.
Figura 3 - Espectro de eletrônico de absorção no UV/VIS da acetona
Figura 4 - Espectro de eletrônico de absorção no UV/VIS do 2,4-dinitrofenciato de potássio
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2. ORIGEM DOS ESPECTROS DE ABSORÇÃO MOLECULAR
UV/VIS
O processo de absorção é essencialmente o mesmo para espécies orgânicas e
inorgânicas, porém, existem algumas peculiaridades referentes a cada classe. Os
elétrons que contribuem para a absorção UV/VIS das espécies moleculares orgânicas
são:
Os elétrons que participam das ligações entre os átomos (elétrons π e σ);
Os elétrons não-ligantes n, ou seja, os elétrons externos dos átomos que não
participam da formação das ligações.
2.1. ABSORÇÃO POR COMPOSTOS ORGÂNICOS
Nos compostos orgânicos, são possíveis quatro tipos de transições eletrônicas.
Sendo elas classificadas como:
Transições σ → σ*: ocorrem nos hidrocarbonetos que possuem apenas ligações σ
e elétrons ligantes. Ex.: Propano (lmáx = 135 nm);
Transições n → σ*: ocorrem em compostos saturados contendo átomos com
elétrons não-ligantes. Ex.: cloreto de metila (lmáx = 173 nm);
Transições n → σ*: são observadas em compostos contendo orbitais π e
heteroátomo com elétrons não-ligantes;
Transições π → π*: compostos contendo grupo funcional insaturado.
Estas duas últimas são as transições mais importantes para a espectroscopia
UV/VIS dos compostos orgânicos, pois o lmáx apresenta-se normalmente nessa região,
sendo que as transições π → π* apresentam absortividades molares muito maiores em
relação às transições n → π*.
2.2. ABSORÇÃO POR ESPÉCIES INORGÂNICAS
Os compostos inorgânicos dos elementos dos blocos s e p apresentam bandas de
absorção na região UV originadas das transições n → π*.
A capacidade de absorção de muitos complexos se deve a um processo de
transferência de carga. Nos complexos de transferência de carga, um dos componentes
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deve ter atuar como doador de elétron e o outro como receptor. A absorção relaciona-se
com a transição de um elétron do doador para um orbital de maior energia do receptor.
Assim, o estado excitado é produto de uma espécie de oxi-redução interna.
No complexo [Fe(SCN)6]3-, por exemplo, a absorção se relaciona com a
transição de um elétron do íon tiocianato a um orbital do íon Fe(III).
A maioria dos complexos que apresenta bandas de transferência de carga
associadas a um íon metálico que atua com aceptor de elétrons. Uma exceção é o
complexo de ferro(II) com o-fenantrolina, onde o ligante é o aceptor e íon metálico é o
doador.
3. EQUIPAMENTO
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Os instrumentais utilizados para medidas de absorção de radiação UV/VIS
incorporam usualmente os seguintes componentes:
Uma fonte de radiação contínua;
Um dispositivo para separar (“monocromar”) as radiações contínuas;
Um recipiente para a amostra;
Um detector para converter a energia radiante em sinal elétrico;
Um mostrador ou registrador para apresentar o sinal elétrico.
3.1. FONTES DE RADIAÇÃO
As fontes de radiação utilizadas na espectrofotometria de absorção UV/VIS
podem ser:
Lâmpada com filamento de tungstênio: emite a maior parte da radiação no
infravermelho, todavia, ela é usada para a região entre 320 e 2400 nm. A temperatura do
filamento varia entre 2000 e 3000K. Para a lâmpada produzir radiação estável, é
necessário um rigoroso controle da sua fonte de alimentação através de circuitos
reguladores.
Lâmpada de Tungstênio-Iodo: é uma lâmpada de tungstênio comum, contendo
, em vez de vácuo, o iodo sublimado. Este tipo de fonte possui um vida útil duas vezes
maior do que a de uma lâmpada comum devido a uma reação entre o tungstênio e o
iodo. Com um invólucro de quartzo esta lâmpada pode operar de 200 a 3000 nm.
Lâmpada de descarga de hidrogênio ou deutério com janelas de quartzo:
são as mais utilizadas como fontes de radiação UV. Quando se submete o gás
hidrogênio ou deutério a uma descarga elétrica, produz-se um espectro contínuo na
região UV, cobrindo a faixa de 180hm, limite de transmissão do quartzo, até 380 nm.
3.2. DISPOSITIVOS PARA SEPARAR OU RESOLVER RADIAÇÕES
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As radiações dentro do espectro contínuo podem ser separadas utilizando:
Filtros óticos;
Monocromadores.
3.2.1. FILTROS ÓPTICOS
São dispositivos que selecionam uma faixa espectral relativamente estreita da
radiação contínua. Eles podem ser:
Filtro de absorção: são filtros que isolam uma certa banda espectral absorvendo
preferencialmente radiações dos demais comprimentos de onda. Eles possuem larguras
efetivas de 30 a 50hm e transmitância máximas que variam de 5 a 30 %;
Filtro de interferência: baseiam-se na interferência construtiva e destrutiva que
ocorre durante a passagem de um feixe policromático pelo filtro. Eles permitem isolar
bandas com larguras efetivas de 10 a 20 nm e transmitâncias máximas de 35 a 75%.
3.2.2. MONOCROMADORES
São dispositivos que servem para separar uma radiação policromática em linhas
ou bandas espectrais muito estreitas. O sistema monocromador consiste nos seguintes
componentes básicos:
Uma fenda de entrada, que recebe a radiação contínua da fonte e fornece uma
estreita imagem ótica;
Uma lente colimadora, que torna paralelos os raios propagados através da fenda
de entrada;
Um elemento de dispersão (prisma ou rede de difração), que desdobra a radiação
contínua;
Uma lente de focagem, para focalizar a radiação desdobrada em uma fenda de
saída;
Uma fenda de saída, que isola a linha ou banda espectral de interesse.
3.3. RECIPIENTES PARA AMOSTRAS
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Os recipientes usados nas medidas espectrofotométricas são denominados de
cubetas. Os instrumentos mais simples (fotômetros ou colorímetros) utilizam cubetas
cilíndricas, que são mais baratas. Os espectrofotômetros utilizam normalmente cubetas
retangulares com percurso óptico de 1cm. Todavia, encontra-se, comercialmente,
cubetas com espessuras de 0,1cm até 10 cm. As cubetas são construídas de material
transparente que deixa passar livremente a radiação na região espectral interessada.
As cubetas devem ser alojadas em direções perpendiculares à direção do feixe, a
fim de reduzir as perdas por reflexão.
3.4. TRANSDUTORES DE RADIAÇÃO
Os detectores de radiação UV/VISível são transdutores de entrada que
convertem a energia radiante em sinal elétrico. Os detectores devem apresentar as
seguintes características básicas:
Responder à energia radiante dentro da faixa espectral;
Ser sensível para baixos níveis de potência radiante;
Ter resposta muito rápida;
Apresentar uma relação linear entre a potência radiante incidente e o sinal
elétrico produzido.
3.5. INSTRUMENTOS FOTOELÉTRICOS
Uma classificação dos instrumentos fotoelétricos considera o tipo de dispositivo
usado para selecionar a radiação eletromagnética para as medidas de transmitância ou
absorbância. Assim:
Quando o dispositivo é um filtro ótico denomina-se o instrumento de fotômetro,
fotocolorímetro ou por operarem apenas no visível, colorímetro.
Quando o dispositivo é um monocromador de prisma ou de rede de difração
denomina-se de espectrofotômetro.
3.5.1. FOTÔMETRO OU FOTOCOLORÍMETRO
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São instrumentos simples, baratos e de fácil manutenção. Eles são usados
convenientemente sempre que não se requeiram faixas espectrais muito estreitas. Não
costumam operar fora da região visível e não alcançam o grau de precisão dos
espectrofotômetros.
Figura 5 - Fotômetro de chamas
3.5.2. ESPECTROFOTÔMETROS
A principal limitação dos fotômetros é a resolução do feixe de radiação usada.
Isto faz com que a lei de Lambert-Beer não seja seguida. Em geral, quanto melhor a
qualidade de um monocromador mais versátil o espectrofotômetro e mais caros são os
instrumentos.
Figura 6 - Espectrofotômetro
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17
Os espectrofotômetros são construídos segundo modelos de feixe simples ou
duplo para operar nas regiões UV/VIS. Os aparelhos de feixe simples são usados
normalmente para fins de análise quantitativa. Os de feixe duplo são úteis não só para
análise quantitativa, mas também permitem traçar os espectros de absorção e ser usado
na análise qualitativa. A figura abaixo mostra um esquema de um espectrofotômetro de
feixe simples.
Figura 7 – Esquema óptico de um espectrofotômetro de UV com feixe simples
A seguir encontra-se um esquema de espectrofotômetro de duplo-feixe:
Figura 8 - Esquema óptico de um espectrofotômetro de UV com duplo feixe
17
18
4. MANUSEIO DA AMOSTRA NO UV/VIS
O espectro no UV/VIS de um composto é normalmente obtido em solução ou
em fase vapor.
Encontram-se disponíveis no comércio células de quartzo para determinação de
espectros em fase vapor. Estas células são providas com entrada e saída para gás e
possuem caminho óptico variável desde 0,1 mm até 100 mm. Algumas destas células
permitem a circulação de um líquido que mantém constante a temperatura da célula.
As células utilizadas na determinação de espectros em solução possuem um
caminho óptico que varia de 1 cm até 10 cm. São de uso comum as células de quartzo
de 1 cm, quadradas. Estas células requerem cerca de 3 mL de solução. Podem-se utilizar
tampas que reduzem o volume e caminho óptico de 1 cm. Podem-se utilizar
microcélulas quando apenas uma quantidade pequena de soluço é disponível e, neste
caso, aconselha-se o uso de condensador de feixe, de modo a minimizar a perda de
energia.
Ao preparar-se uma solução, pesa-se cuidadosamente a amostra e transfere-se
para um balão volumétrico; completa-se o volume com solvente adequado. A partir
desta solução pode-se retirar alíquotas e diluí-las sucessivamente, conforme
procedimento recomendado pelo método. É de máxima importância que as células
estejam limpas. Costuma-se enxaguá-las várias vezes examiná-las quanto à absorção
entre determinações sucessivas. Pode ser necessário limpar as células com detergente ou
com ácido nítrico a quente para remoção de traços de amostras anteriores.
Muitos solventes são utilizados na região do UV/VIS. Os mais comuns são o
cicloexano, o etanol 95% e o 1,4-dioxano. O cicloexano deve ser isento de impurezas de
aromáticos ou olefinas, o que é obtido por percolação através de silicagel ativada,
devendo ser transparente até 210 nm. Os compostos aromáticos, em particular os
polinucleares, são solúveis nestes solventes.
O etanol 95% é geralmente uma boa escolha quando se necessita de um solvente
mais polar. O solvente é geralmente usado na forma comercial, porém o etanol absoluto
deve ser purificado, uma vez que contém traços do benzeno usado em sua preparação.
Traços de benzeno podem ser removidos por cuidadosa destilação fracionada ou por
18
19
cromatografia de gás preparativa. O limite inferior de transparência para o etanol ocorre
próximo a 210 nm.
O 1,4-dioxano pode ser purificado por destilação com sódio. A contaminação
com benzeno pode ser removida pela adição de metanol, seguindo-se destilação para
remover o azeótropo benzeno-metanol que se forma. O 1,4-dioxano é transparente a
partir de 220 nm.
Muitos solventes de pureza espectroscópica adequada para o ultravioleta
encontram-se atualmente no mercado. Estes solventes são classificados como de “grau
espectroscópico” e encontram-se livres da absorção devido a interferentes.
Quando se planeja a utilização de um solvente deve-se levar em conta sua
inércia em relação ao soluto. É possível detectar ocorrência de reações fotoquímicas
pela variação da absorbância com o tempo, após exposição ao feixe de radiação UV do
instrumento.
5. APLICAÇÕES DA ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO UV/VIS
Como dito anteriormente, a espectrofotometria UV/VIS é um dos métodos
analíticos mais usados nas determinações analíticas em diversas áreas, sendo esta
técnica extremamente valiosa para a identificação dos grupos funcionais na molécula.
Isso se deve ao fato dessa técnica ser aplicada para determinações de compostos tanto
de caráter orgânico quanto de caráter inorgânico. As aplicações da espectroscopia de
UV/VIS podem ser tanto em análises qualitativas, quanto em análises quantitativas.
5.1. APLICAÇÕES NA ANÁLISE QUALITATIVA
A absorção de radiação UV por muitos compostos ocorre numa faixa muito
reduzida de comprimento de onda, o que faz com que suas curvas se sobreponham,
quase que impossibiltando sua identificação.
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A curva de absorção se encontra influenciada não só pelos grupamentos que
contém elétrons capazes de absorver energia como também pelo resto da molécula. Em
conseqüência, a absorção UV oferece menos possibilidades para identificação de grupos
funcionais que outros métodos espectroscópicos como o IR e RMN. Mesmo assim, a
espectroscopia UV é muito utilizada na identificação dos constituintes de diversas
partes das plantas e na determinação de impurezas em amostra orgânica.
5.2. APLICAÇÕES NA ANÁLISE QUANTITATIVA
Quanto as aplicações quantitativas, a espectroscopia de absorção UV, como as
outras técnicas de absorção é regida pela lei de Lambert-Beer usando-se para cálculo
das concentrações os mesmos procedimentos recomendados para o VIS. A maior parte
dos equipamentos registra diretamente a leitura em absorbância, na prática, para fins
quantitativos, empregam-se curvas analíticas. Algumas das aplicações características da
espectroscopia UV?VIS são as de determinações de:
1. Compostos aromáticos polinucleares.
2. Produtos naturais como esteróides e clorofila.
3. Corantes e vitaminas.
4. Estabilizantes e antioxidantes.
6. EXEMPLOS DE APLICAÇÕES DA ESPECTROSCOPIA NA
REGIÃO DO UV/VIS
É bastante importante se ter uma base de toda a teoria por trás do método, assim
como é importante saber interpretar seus dados. Também é fato que saber onde o
método é aplicado é importante para nossos estudos como cientistas. Além disso ,algo
ainda mais importante é saber não apenas onde e sim como o método é utilizado e o
porquê. Logo aqui serão descritos alguns trabalhos já realizados para mostrar as
aplicações práticas do método de espectroscopia na região do UV/VIS.
6.1. DESENVOLVIMENTO E VALIDAÇÃO DE UM MÉTODO
ANALÍTICO PARA QUANTIFICAÇÃO POR ESPECTROSCOPIA UV DE
CAPTOPRIL EM COMPRIMIDOS DE LIBERAÇÃO PROLONGADA.
20
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Este trabalho foi realizado na Universidade Federal de Santa Catarina, no
Laboratório de Controle e Qualidade do Departamento de Ciências Farmacêuticas teve
como foco verificar se o método do UV seria útil para tal fim.
O Captopril é um fármaco de primeira escolha em casos de hipertensão arterial.
Sua ação é eficiente (por isso sua escolha) porém de curto prazo. O medicamento se
libera totalmente das capsulas em torno de 6 a 8 horas, fazendo com que o tratamento
exija de 3 a 4 capsulas diariamente. A pesquisa maior na verdade é desenvolver uma
formulação para uma liberação mais prolongada do fármaco ,porém este não é o foco
deste trabalho.
Para a verificação do método foram feitas algumas formulações do comprimido
como é mostrado na tabela abaixo. A partir desses comprimidos já feitos é que foram
realizadas todas as medidas para a validação do método.
21
Figura 9 - Estrutura do Captopril (D-2-metil-3-mercaptopropanol-L-prolina)
22
As medidas realizadas foram para determinar os parâmetros necessários para a
validação de um método analítico. São eles: robustez, especificidade, linearidade e
intervalo, exatidão e precisão. Destes ,o que mais será útil à primeira vista no espectro
será a especificidade.
Especificidade de um método é a capacidade que este possui de medir
exatamente um composto em presença de outros componentes. E isso foi verificado
como mostra a figura abaixo.
É nitidamente visível que o método foi capaz de quantificar o fármaco mesmo na
presença dos excipientes. Ainda pode-se verificar que por menor que fosse a diferença,
ainda assim em 212nm ,onde é o pico de absorção máxima do Captopril, os excipientes
não iriam interferir na leitura do espectro.
Todos os outros parâmetros necessários para a validação também foram
validados, com isso é possível concluir que o método proposto para a quantificação do
fármaco é muito útil, por sem simples ,rápido e barato.
6.2. AVALIAÇÃO DA UTILIZAÇÃO DA ESPECTROSCOPIA UV NA
DETERMINAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE ANTIBIÓTICOS EM LEITE DE
VACA
22
23
Este trabalho foi desenvolvido na Universidade Fernando Pessoa e visa
determinar se o método é útil para tal fim sendo que a literatura aponta o HPLC como o
melhor.
É fato que a grande maioria dos alimentos que consumimos são industrializados
e passam por complexos sistemas para que cheguem de uma forma segura em nossas
casas.
A comercialização da maior parte dos alimentos é precedida de um
monitoramento complexo para o controle e eliminação de substâncias nocivas. Estas
substâncias , designadas antibióticos , são necessárias para o combate a diversas
patologias que o animal pode passar ao homem.
É fato a importância do leite no desenvolvimento dos seres mamíferos, como o
homem. Porém o leite industrializado, mesmo passando por processos de esterilização
necessários à nossa saúde, ainda trás substâncias em pequenas quantidades que podem
ter um efeito não desejado em nosso organismo como estabilizantes,corantes, fármacos,
etc.
Os medicamentos anti-infecciosos mais utilizados pelos produtores são os
antibióticos beta-lactâmicos, os aminoglucosídeos, os macrólidos e aparentados, as
tetraciclinas, o cloranfenicol, as quinolonas, as sulfonamidas, as associações de
antibióticos e associações com outros fármacos. Nesse estudo foram submetidos ao
processo analítico os antibióticos Oxitetraciclina, Sulfamerazina e Cloranfenicol.
A tabela abaixo mostra os medicamentos mais comuns de uso veterinário.
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Existe para cada medicamento desses um limite de segurança. Os antibióticos
são administrados no animal para seu próprio bem e também para que não haja
transmissão de doenças ao homem. Uma utilização incorreta dessas substâncias pode
gerar resíduos potencialmente nocivos à saúde do animal e do homem que consome
seus derivados.
Vários métodos são utilizados na quantificação de antibióticos no leite de vaca,
como CG, HPLC, CL, ELISA, BIA, CG/EM, TLC etc. A literatura diz que o método
HPLC já tem sido utilizado com sucesso para tal fim há mais tempo.
O método de espectroscopia de UV se mostrou rápido e sensível nas análises.
Porém os dados obtidos para o índice de recuperação e o coeficiente de variação
mostram que o método não é muito útil na determinação dos antibióticos sendo ainda
melhor a utilização do HPLC.
6.3. PERFIL DE FÁRMACOS POR ESPECTROFOTOMETRIA NO
ULTRAVIOLETA
Os dois trabalhos anteriores foram escolhidos por terem uma relação muito útil
no entendimento deste. Ambos tratam de determinação e quantificação de fármacos. Por
isso são precedentes.
Este trabalho realizado na Universidade Estadual de Maringá é de excepcional
importância para a área da saúde pública.
Intoxicações por medicamentos alcançam o primeiro lugar entre os agentes
tóxicos envolvidos em atendimento médico em serviços de urgência e emergência no
Brasil, sendo muitos dos casos relacionados às tentativas de suicídio ou envolvendo
crianças idosos que se expuseram a doses acima da terapêutica, resultando em
concentrações tóxicas na corrente sangüínea. O diagnóstico pode ser realizado com o
auxílio de exames complementares e análises específicas para determinação do agente
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tóxico. A triagem de fármacos é a mais freqüente dos testes toxicológicos solicitados,
sendo o objetivo deste trabalho, analisar a utilização da espectrofotometria de varredura
na faixa ultravioleta para identificação de fármacos. Foram analisados os espectros de
absorção ultravioleta de 4 fármacos de diferentes classes químicas. Os fármacos foram
submetidos à varredura na faixa do ultravioleta e identificados os comprimentos de onda
nos quais apresentavam picos de absorbância máxima. O procedimento utilizado
explora a baixa seletividade do ultravioleta, permitindo identificar grupos de
medicamentos da mesma classe, que frequentemente apresentam o mesmo padrão de
absorção, e que podem estar presentes no material biológico de forma rápida e simples,
diminuindo o tempo de resposta do laboratório à solicitação médica.
Estes fármacos tem um limite de detecção para sua análise no equipamento na
faixa do ultra violeta. Estes limites estão na tabela abaixo.
A partir dos espectros obtidos no equipamento é feito o reconhecimento do
fármaco por uma biblioteca já com os picos de absorbância conhecidos. Assim, já
conhecendo a substância fica mais simples o tratamento.
A seguinte tabela mostra como se identifica o fármaco através de seu pico
máximo de absorbância.
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As análises espectrofotométricas forneceram o perfil de 40 fármacos. Foi
possível identificar os picos de absorbância máxima nos seus respectivos comprimentos
de onda na faixa do ultravioleta, bem como o limite de detecção para cada fármaco.
Uma das maiores vantagens da baixa seletivi- dade da espectroscopia UV é que
compostos da mesma classe frequentemente apresentam o mesmo padrão de absorção;
assim, substâncias não identificadas podem ser relacionadas a uma determinada classe
com base em suas características espectrais. A metodologia proposta é simples e rápida,
requer instrumentação simples, evitando gastos ou consumo de tempo na análise e
permite a identificação de grupos de medicamentos. Isso pode fornecer ao clínico um
resultado positivo ou negativo em menor tempo facilitando assim a tomada de decisão
clínica e contribuindo para o pronto restabelecimento do paciente. Após estes estudos
pode-se estabelecer uma base de dados dos espectros de absorção de cada fármaco,
formada por uma coletânea de dados das principais e mais relevantes substâncias, para
que substâncias desconhecidas possam ser comparadas com propriedades de referência
presentes na base de dados estabelecida.
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Com estes 3 exemplos foi possível verificar a importância do método em
algumas áreas. Por ser simples e barato, e também por apresentar uma excelente
precisão em alguns casos, a Espectroscopia no Ultra Violeta é um método bastante
utilizado na prática de análises.
5. CONCLUSÃO
O desenvolvimento de um instrumental preciso e adequado para uma
determinada análise é uma questão de grande relevância no cenário atual, sendo esta
uma das principais ocupações de pesquisadores que estão engajados na tarefa de isolar
pequenas quantidades de compostos orgânicos e inorgânicos a partir de misturas
complexas e fazer sua identificação espectrofotométrica.
Com base nisso, a espectroscopia na região do UV/VIS constitui um dos mais
amplos caminhos usados pelos químicos analíticos para determinação de espécies
moleculares em solução.
Apesar do espectro ultravioleta e visível nos fornecer informações limitadas
sobre as estruturas químicas de uma substância, esta técnica é muito utilizada por
possuir uma alta da sensibilidade de análise e do alto grau de precisão e exatidão em
suas medidas, logo ela é empregada extensivamente em determinações quantitativas.
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6. BIBLIOGRAFIA
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Interciencias, 2000.
http://brquimica.com.br/index.php?id=tecins&tec=espcuv, acessado em 29 de
outubro de 2010.
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outubro de 2010.
http://www.ufrgs.br/leosite_especindex.html, acessado em 29 de outubro de 2010
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analíticos”, Quím. Nova, 19 (1996), 268.
SKOOG, D. A.; HOLLER, F.; NIEMAN, T. A.; Princípios de Análise
Instrumental, 5o ed., Ed. Bookman, Porto Alegre, 2002.
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Chemistry, 6o ed., Saunders College Publishing, USA, 1992.
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