33
1 ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NA REGIÃO UV-VIS 1) Introdução aos Métodos Espectrométricos: A palavra espectroscopia é normalmente usada para definir separação, detecção e registro de mudanças de energia envolvendo núcleos, átomos, íons ou moléculas. Essas mudanças podem ser decorrentes de emissão, absorção, dispersão da radiação eletromagnética ou partículas. Os métodos espectroscópicos baseiam-se na interação da radiação eletromagnética com a amostra, para a determinação quantitativa e qualitativa dos analitos. 2) Radiação eletromagnética: Forma de energia radiante que se propaga no espaço possuindo características ondulatórias e corpusculares. 3) Propriedades ondulatórias: A figura abaixo mostra a contribuição dos campos magnético e elétrico no movimento ondulatório. Representação de um feixe monocromático de radiação plano-polarizada. Os campos elétrico e magnético formam um ângulo reto entre si e a direção de propagação da onda 2 O movimento eletromagnético é caracterizado pelos parâmetros: - Comprimento de onda (λ): Distância entre dois máximos sucessivos, unidades em micrômetros (μm) e nanômetros (nm). - Número de onda ( ν ): Número de ondas por unidade de distância, 1/λ, unidade em cm -1 . - Freqüência (ν): Número de ondas passando por um ponto na unidade de tempo. Unidades: s -1 (hertz) - Período (p): Intervalo de tempo entre dois máximos sucessivos. Relações entre as propriedades: λ = ν 1 mas t c λ = (a velocidade da radiação é igual a “c” somente no vácuo) = ν t 1 c = λν c 1 ν = λ c ν = ν 4) Propriedades corpusculares: A radiação eletromagnética é constituída de partículas discretas de energia, os fótons. Energia do fóton: E = hν Onde: h = constante de Planck (6,63.10 -34 J s -1 ) e ν = freqüência. Como c = λν temos: ν = λ = h c h E Esta expressão relaciona a energia do fóton com o comprimento de onda. Assim, fótons de alta freqüência (baixo comprimento de onda) possuem mais energia que fótons de baixa freqüência (alto comprimento de onda).

Optica - Espectro

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1

ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NA REGIÃO UV-VIS

1) Introdução aos Métodos Espectrométricos: A palavra espectroscopia é normalmente usada para definir separação,

detecção e registro de mudanças de energia envolvendo núcleos, átomos,

íons ou moléculas. Essas mudanças podem ser decorrentes de emissão,

absorção, dispersão da radiação eletromagnética ou partículas. Os métodos

espectroscópicos baseiam-se na interação da radiação eletromagnética com a

amostra, para a determinação quantitativa e qualitativa dos analitos.

2) Radiação eletromagnética:

Forma de energia radiante que se propaga no espaço possuindo

características ondulatórias e corpusculares.

3) Propriedades ondulatórias:

A figura abaixo mostra a contribuição dos campos magnético e elétrico no

movimento ondulatório.

Representação de um feixe monocromático de radiação plano-polarizada. Os campos elétrico e

magnético formam um ângulo reto entre si e a direção de propagação da onda

2

O movimento eletromagnético é caracterizado pelos parâmetros:

- Comprimento de onda (λ): Distância entre dois máximos

sucessivos, unidades em micrômetros (µm) e nanômetros (nm).

- Número de onda ( ν ): Número de ondas por unidade de distância,

1/λ, unidade em cm-1.

- Freqüência (ν): Número de ondas passando por um ponto na

unidade de tempo. Unidades: s-1 (hertz)

- Período (p): Intervalo de tempo entre dois máximos sucessivos.

Relações entre as propriedades:

λ=ν

1 mas t

c λ= (a velocidade da radiação é igual a “c”

somente no vácuo)

=νt1 ∴ c = λν ⇒

c1 ν

=ν⇒

4) Propriedades corpusculares:

A radiação eletromagnética é constituída de partículas discretas de

energia, os fótons.

Energia do fóton: E = hν

Onde: h = constante de Planck (6,63.10-34 J s-1) e ν = freqüência.

Como c = λν temos:

ν=λ⋅

= hchE

Esta expressão relaciona a energia do fóton com o comprimento de

onda. Assim, fótons de alta freqüência (baixo comprimento de onda)

possuem mais energia que fótons de baixa freqüência (alto comprimento de

onda).

Page 2: Optica - Espectro

3

5) Unidades usadas em espectroscopia

µm (micrômetro) = 10-6 m; 10-4 cm

nm (nanômetro) = 10-9 m ; 10-7 cm oA (angstron) = 10-10 m ; 10-8 cm

6) Espectro Eletromagnético

É o arranjo das radiações conforme seus comprimentos de onda.

Assim, o espectro eletromagnético foi dividido em várias regiões de acordo

com a freqüência, origem das radiações e as fontes para a sua produção.

4

Tabela 1: Métodos espectroscópicos comuns baseados na radiação eletromagnética

Tipo de

espectroscopia

Intervalo usual de

λ

Intervalo usual de

ν (cm-1)

Tipo de transição

quântica

Emissão de raios γ 0,005 – 1,4 oA - Nuclear

Absorção, emissão, fluorescência e

difração de raios X 0,1 – 100

oA - Elétrons internos

Absorção ultravioleta

no vácuo 10 – 180 nm 1.106 a 5.104 Elétrons de ligação

Absorção, emissão, e fluorescência

ultravioleta-visível 180 - 780 nm 5.104 a 1,3.104 Elétrons de ligação

Absorção infravermelha e espalhamento

Raman

0,78 - 300 µm 1,3.104 a 3,3.101 Rotação/vibração de moléculas

Absorção de microondas

0,75 – 3,75 mm 13 - 27 Rotação de moléculas

Ressonância de spin eletrônico

3 cm 0,33 Spin dos elétrons em um campo magnético

Ressonância magnética nuclear

0,6 – 10 m 1,7.10-2 a 1.103 Spin dos núcleos em um campo magnético

Tabela 2: Divisão do espectro eletromagnético na região do infravermelho até o ultravioleta

Região Denominação

> 16 µm infravermelho distante

16 µm até 2,5 µm infravermelho no NaCl 2500 nm até 780 nm infravermelho próximo 780 nm até 380 nm visível 380 nm até 200 nm ultravioleta próximo 200 nm até 10 nm ultravioleta no vácuo

Page 3: Optica - Espectro

5

MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS ÓTICOS

QUANTITATIVOS QUALITATIVOS

DETERMINAÇÃO ELEMENTAR

DETERMINAÇÃO MOLECULAR

- Espectroscopia no infravermelho - Espectroscopia Raman - Espectroscopia de Ressonância

Magnética Nuclear (RMN) - Difração de Raio-X

- Espectrometria de Absorção Atômica (FAAS e GF-AAS)

- Espectrometria de Emissão

Atômica com Chama (FAES) - Espectroscopia de Emissão Ótica

com Plasma Induzido de Argônio (ICP-OES)

- Espectrometria de Fluorescência

Atômica (AFS) - Espectrometria de Fluorescência

de Raio X (XRF)

- Espectrofotometria de Absorção Molecular Ultravioleta-Visível (UV-Vis)

- Espectrofotometria de Fluorescência

Molecular

6

7) Absorção da radiação eletromagnética:

Quando um feixe de radiação passa por uma substância absorvente,

a intensidade da radiação incidente (Io) será maior que a intensidade da

radiação emergente.

A absorção de radiações no visível, ultravioleta e raios-x

normalmente resultam em transições eletrônicas. Átomos ou moléculas

excitadas retornam ao estado fundamental rapidamente por perda de

energia na forma de calor ou por emissão de radiação eletromagnética

(luminescência ou fluorescência).

7.1) Absorção atômica

É a energia absorvida por átomos isolados.

Exemplo: O átomo de sódio absorve energia de comprimento

589,6 nm por deslocamento de um elétron do nível 3s ao nível 3p

equivalente a 2,10 eV.

(a)

(b)

(a) Espectro de absorção para o átomo de sódio no estado gasoso (b) Diagrama de energia para o átomo de sódio, mostrando as transições resultantes da absorção em 590, 330 e 285 nm.

300 400 500 600

Abs

orvâ

ncia

200 Comprimento de onda (nm)

1,0

2,0

3,0

4,0

3s

3p

4p

5p

Ener

gia

(eV

)

285

nm33

0nm

590

nm

Page 4: Optica - Espectro

7

7.2) Absorção molecular:

A energia de uma molécula pode ser considerada como a soma das

contribuições das energias eletrônicas, rotacional e vibracional. Assim:

ETotal = Eele + Erot + Evib

Onde: Eele = Energia eletrônica da molécula

Erot = Energia rotacional da molécula

Evib = Energia vibracional da molécula

Diagrama esquemático dos níveis energéticos de uma molécula diatômica com a indicação das seguintes transições: ∆J, rotacional pura; ∆V, vibracional-rotacional; ∆E, eletrônica.

2

1

0

Estado eletrônico excitado

1

0

2

Estado eletrônico fundamental

V

J

J

∆E

∆V

VJ’

J’

J

Ener

gia

∆J

J’

8

7.3) Absorção na região do visível e cor complementar

Quando uma luz policromática (luz branca), que contém todos os

comprimentos de onda do espectro na região do visível, é passada por

um objeto, este objeto irá absorver alguns comprimentos de onda,

deixando passar outros que não são absorvidos e serão transmitidos.

Estes comprimentos de onda transmitidos serão observados na forma

de cor. Esta cor é chamada de cor complementar da cor absorvida.

λ (nm) Cor absorvida Cor observada (complementar)

< 380 ultravioleta -

380 - 435 violeta verde amarelado

435 - 480 azul amarelo

480 -490 azul esverdeado alaranjado

490 - 500 verde azulado vermelho

500 - 560 verde púrpura

560 - 580 verde amarelado violeta

580 - 595 amarelo azul

595 - 650 alaranjado azul esverdeado

650 - 780 vermelho verde azulado

> 780 infravermelho -

O espectro visível compreende a região de 380 a 780 nm

Page 5: Optica - Espectro

9

8) Espectroscopia de absorção molecular na região UV-Vis

8.1 – Transmitância

Quando um feixe de radiação monocromática atravessa uma

solução que contenha uma espécie absorvente, uma parte da energia radiante

é absorvida enquanto a outra é transmitida pelo meio. Define-se como

potência radiante de um feixe de radiação colimada a quantidade de energia

transportada pelo feixe por segundo.

A transmitância (T) é definida como a razão da potência radiante do

feixe transmitido (P) pela potência do feixe incidente (Po).

Ou em porcentagem T (%) = 100PPo

8.2 – Lei de Beer-Lambert

Para um feixe de radiação monocromática colimado com potência

Po atravessando uma solução absorvente de concentração “c”, e

considerando uma seção transversal infinitesimal db temos:

amostra absorvente de

concentração “c”

oPPT =

10

Page 6: Optica - Espectro

11

Ex 1) O paládio reage com a cetona Thio-Michler’s formando um complexo

colorido de estequiometria 1:4. Uma solução contendo 0,20 mg L-1 de

paládio forneceu uma absorvância de 0,390 a 520 nm usando uma cela de

1,00 cm. Calcule a absortividade molar (ε) para o complexo paládio cetona

Thio-Michler’s.

A lei de Beer assume que:

1) A radiação é monocromática (apenas 1 λ)

2) A absorção ocorre em um volume de secção transversal uniforme

3) A substância absorve de forma independente de outras espécies presentes em solução.

Para sistemas com várias espécies absorventes a lei de Beer assume a seguinte expressão: ATotal = ε1.b.c1 + ε2.b.c2 + ε3.b.c3 + ... + εi.b.ci Esta equação é a base de métodos quantitativos que determinam misturas que absorvem em um mesmo comprimento de onda.

12

Ex 2) Um determinado indicador HIn de Ka = 1,42.10-5 absorve na região de

430 nm e 570 nm. Os valores de ε para as duas espécies absorventes HIn e

In- nos dois comprimentos de onda são dados abaixo. Determine a

absorvância de uma solução 2,00.10-5 mol L-1 do indicador em 430 e 570

nm.

Dado: HIn H+ + In-

εHIn (430 nm) = 6,30.102 εIn (430 nm) = 2,06.104

εHIn (570 nm) = 7,12.103 εIn (570 nm) = 9,60.102

Page 7: Optica - Espectro

13

9) O ESPECTRO DE ABSORÇÃO

Espectro de absorção do permanganato de potássio. A amostra (1) tem 66mg/L de concentração. As demais (2), (3), (4) e (5) foram diluídas para (0,8), (0,6), (0,4) e (0,2) da concentração da primeira amostra, respectivamente.

(a) (b)

14

(a) - Espectro de uma solução aquosa de azul de bromotimol 10-5 mol L-1

(laranja). (b) - Espectro de uma solução etanólica de fluoresceína 10-5 mol

L-1 (amarela)

Se várias substâncias absorverem a radiação, há um efeito aditivo:

Abs = εb1C1 + εb2C2 + . . .

Máx. de absorção a 525 nm A= 0,233 a = 0,078

Máx. de absorção a 625 nm A = 0.318 -> a = 0,106 ppmcm

Corante vermelho Corante azul

Mistura corante azul + vermelho A 510 nm= 0,183 a = 0,061/ppm.cm

Mistura: A 510 nm= 0,317 A625nm = 0,477

Page 8: Optica - Espectro

15

10) Desvios da Lei de Beer-Lambert

O gráfico obtido pela aplicação da lei de Beer-Lambert

(absorvância em função da concentração) deve fornecer uma linha reta

passando pela origem e com uma inclinação igual a εb.

Desvios da lei de Beer-Lambert ocorrem quando o gráfico citado

apresenta uma fuga da linearidade. Os fatores que causam estes desvios

podem ser reais, instrumentais e químicos.

10.1) Limitações Reais

Ocorrem como conseqüência de interações que envolvem as

espécies absorventes e a variação do índice de refração com a

concentração.

- Desvios para soluções de altas concentrações ( > 0,01 mol L-1)

A lei de Beer-Lambert descreve o comportamento da absorção em

meios, em que a concentração do analito é relativamente baixa. Em

concentrações maiores que 0,01 mol L-1, a distância média entre as

moléculas responsáveis pela absorção diminui a ponto de cada

molécula afetar a distribuição de carga das moléculas vizinhas. Isto

altera a capacidade das moléculas de absorver um determinado

comprimento de onda da radiação.

A absortividade molar depende do índice de refração (n) da solução.

Para soluções com concentração superior a 10-2 mol L-1 deve-se utilizar

a seguinte variação da lei de Beer-Lambert:

22 )2n(nbA

+⋅ε⋅

=

16

- Desvios para soluções diluídas de alta concentração eletrolítica

Em meios com baixa concentração de espécies absorvedoras, mas com

concentrações elevadas de outras espécies, especialmente eletrólitos,

ocorre a alteração da absortividade molar da espécie absorvente, devido

interações eletrostáticas. Este efeito é diminuído por diluição.

- Desvios para soluções muito diluídas

Para que a absorvância seja uma função linear da concentração é

preciso que o aumento da concentração seja proporcional à quantidade

de luz absorvida.

Ex. Transmitância 25% 50 %

Absorvância 0,60 0,30

Transmitância 97,8% 99,8%

Absorvância 0,01 0,001

10.2) Desvios Químicos

Ocorrem quando as espécies absorventes sofrem associação,

dissociação, formação de complexos, polimerização ou solvólise, para

dar um produto que tem um espectro de absorção diferente do analito.

Neste caso, ocorre um desvio aparente, pois a lei de Beer-Lambert

estabelece que a absorvância é proporcional à concentração da espécie

absorvente e não necessariamente à concentração analítica de um

componente.

Perda da linearidade

Page 9: Optica - Espectro

17

Ex. HIn H+ + In- (Ka = 1,42.10-5)

CHIn [HIn] [In-]

(concentração).10-5 mol L-1 A430 A570

2,00 0,88 1,12 0,236 0,073

4,00 2,22 1,78 0,381 0,175

8,00 5,27 2,73 0,596 0,401

12,00 8,52 3,48 0,771 0,640

16,00 11,9 4,11 0,922 0,887

Desvios químicos da lei de Beer para soluções não-tamponadas do indicador HIn.

0,0 4,0x10-5 8,0x10-5 1,2x10-4 1,6x10-4

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

λ= 570 nm

Abs

orvâ

ncia

Concentração do indicador (mol L-1)

λ= 430 nm

18

10.3) Desvios Instrumentais

Estão associados com limitações dos instrumentos usados nas

medidas de absorvância. As fontes instrumentais passíveis de desvios

são:

1) Radiação policromática:

A obediência estrita a lei de Beer-Lambert é verificada apenas com

radiação verdadeiramente monocromática. Entretanto sempre se

trabalha com uma banda do comprimento de onda, porque os

dispositivos que isolam partes do espectro de uma fonte contínua

produzem uma banda mais ou menos simétrica de comprimentos de

onda em torno daquele desejado.

Desvios da lei de Beer com a luz policromática. O absorvente tem as absortividades molares indicadas nos dois comprimentos de onda λ’ e λ”.

0,0 2,0x10-4 4,0x10-4 6,0x10-4 8,0x10-4 1,0x10-3

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

ε1= 1750ε2= 250

ε1= 1000ε2= 1000

Abs

orvâ

ncia

Concentração (mol L-1)

ε1= 1500ε2= 500

Page 10: Optica - Espectro

19

Efeito da radiação policromática sobre a lei de Beer. A banda A exibe um pequeno desvio porque ε não muda significativamente neste intervalo. A banda B mostra um desvio considerável porque ε sofre uma variação significativa nessa região. 2) Radiação espúria:

A radiação emanada de um monocromador normalmente está

contaminada com pequenas quantidades de radiação espalhada, que

atinge a fenda de saída como resultado da reflexão ou espalhamento de

várias superfícies internas.

Esquema de um espectrofotômetro de feixe duplo separado temporalmente

20

Com freqüência a radiação espúria difere grandemente em

comprimento de onda daquele da radiação principal. Além disso, a

radiação espúria pode não ter passado pela amostra.

Quando as medidas são feitas na presença da radiação espúria tem-

se:

Onde: Pe = potência da radiação espúria não absorvida; Po = potência radiante do feixe que incide na amostra; P = potência radiante do feixe transmitido.

Desvio aparente da lei de Beer causada por várias quantidades de radiação espúria

eo

ePPPPlog'A

++

−=

Page 11: Optica - Espectro

21

3) Largura da fenda:

A fenda seleciona a largura da banda do espectro que irá chegar ao

detector. A largura efetiva da banda, que é a metade da largura de

banda, quando a fenda de entrada e saída do monocromador são

idênticas, é tomada como o intervalo de comprimentos de onda que sai

do monocromador, a um dado ajuste de comprimento de onda.

Iluminação de uma fenda de saída por uma radiação monocromática λ2 em vários ajustes do monocromador. As fendas de entrada e saída são idênticas.

22

Efeito da largura da fenda sobre os espectros. A fenda de entrada é

iluminada com λ1, λ2 e λ3 apenas. As fendas de entrada e saída são

idênticas. Os gráficos à direita mostram as variações na potência

emitida à medida que se ajusta o monocromador.

Page 12: Optica - Espectro

23

Efeito da largura de banda no detalhamento espectral para o vapor de

benzeno: (a) 0,5 nm; (b) 1,0 nm; (c) 2,0 nm

O uso da largura de fenda mínima é desejável quando é necessária a

resolução de bandas estreitas de absorção. Contudo o estreitamento das

fendas é acompanhado por uma redução acentuada da potência radiante

disponível, o que compromete a precisão da análise. Assim, larguras de

24

fendas maiores são utilizadas em determinações quantitativas. Nas

análises qualitativas, onde o detalhamento espectral é importante,

empregam-se larguras de fendas menores.

Efeito da largura de banda no detalhamento espectral. Amostra de

vidro didímio.

Page 13: Optica - Espectro

25

Efeito da abertura da fenda e largura de banda nas alturas de picos.

10.4) Fatores que afetam a formação de substâncias absorventes:

a) pH: Importante na formação de complexos, eliminação de

interferentes.

Ex. 1,10-fenantrolina reage com vários metais. A seletividade é

alcançada pela variação do pH.

1,10-fenantrolina

26

Kps Fe(OH)3 = 2,69.10-39

Kps Fe(OH)2 = 4,87.10-17

b) A concentração do reagente: A quantidade de reagente necessário é

determinada pela composição do complexo absorvente formado. A

falta ou excesso de reagente pode acarretar desvios na lei de

Beer-Lambert.

c) Tempo de reação: A reação de formação do complexo pode ser lenta

requerendo minutos ou horas para se completar.

Ex. a reação do fosfato pelo método do fosfomolibdato requer 15 min

para o completo desenvolvimento da cor.

d) Ordem da mistura dos reagentes: Em muitos casos é importante

adicionar os reagentes na seqüência especificada, caso contrário pode

1 2 3 4 5 6 7 8 9-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

Fe2+

log

C

pH

Fe3+

Page 14: Optica - Espectro

27

acontecer que a cor não se desenvolva devido à presença de

interferentes.

e) Estabilidade: Se o complexo formado não for muito estável a medida

de absorvância deve ser feita o mais rápido possível.

f) Mascarantes: A adição de agentes mascarantes (complexantes) pode

eliminar a interferência de outros metais.

Ex. Na presença de EDTA o íon férrico não forma complexo com

SCN2+.

Fe3+ + SCN- FeSCN2+ Kf = 891,3 (25 oC)

Fe3+ + Y4- (EDTA) FeY- Kf = 1,70.1024 (25 oC)

g) Solventes orgânicos:

- a adição de solventes miscíveis com a água ajudam a solubilizar

certos compostos;

- extração com solvente pode ser utilizada para separar um

composto colorido do excesso do reagente ou de interferentes;

- extração com solvente pode ser empregada como método de pré-

concentração;

h) Concentração salina: Alta concentração de eletrólitos, muitas vezes

influencia no espectro de absorção. Normalmente causa um

decréscimo na absorção.

28

10.5) Erros fotométricos:

Devido à relação entre a transmitância e a concentração ser

logarítmica, pequenos erros na medida de transmitância (T) causam

erros relativos elevados na concentração determinada. A concentração

das soluções deve ser ajustada para que a absorvância se situe no

intervalo de 0,2 a 0,7 (faixa de transmitância de 20 a 60%)

O erro é dado por:

Para ∆P (erro fotométrico) = 1

Esta expressão tem um valor mínimo quando A = 0,434 (T = 36,8%)

Nesta condição:

Para o erro fotométrico de 1% e transmitância de 36,8 %, o erro relativo na

concentração é de 2,72%.

0 20 40 60 80 100

2

4

6

8

10

12

14

16

Erro

rela

tivo

na c

once

ntra

ção

(%)

Transmitância (%)

Page 15: Optica - Espectro

29

11) Espécies Absorventes

11.1) Introdução

A absorção de radiação ultravioleta ou visível por uma espécie atômica ou molecular M pode ser considerada um processo de duas etapas, a primeira envolve a excitação eletrônica, como mostrado a seguir:

M + hν → M*

O produto da reação entre M e o fóton hν é uma espécie excitada eletronicamente, simbolizada por M*. O tempo de vida da espécie excitada é breve (10-8 a 10-9 s), sendo a sua existência terminada por um dos vários processos de relaxação. O tipo mais comum de relaxação envolve conversão da energia de excitação em calor, ou seja:

M* → M + calor

A relaxação pode também ocorrer por decomposição de M* para formar novas espécies; esse processo é chamado reação fotoquímica. A relaxação pode resultar na reemissão (fluorescência ou fosforecência).

A absorção de radiação ultravioleta ou visível geralmente resulta da excitação de elétrons de ligação. Em conseqüência, os comprimentos de onda dos picos de absorção podem ser relacionados com os tipos de ligação das espécies em estudo. Entretanto, a determinação quantitativa constitui a aplicação mais importante da espectroscopia UV-Vis.

As transições eletrônicas são divididas em três grupos, de acordo com tipo de elétrons envolvidos:

- elétrons π, σ e n

- elétrons d e f

- transferência de carga

30

11.2) Espécies absorvedoras contendo elétrons π, σ e n Espécies absorvedoras contendo elétrons π, σ e n incluem moléculas e íons inorgânicos, bem como alguns ânions inorgânicos. Todos os compostos orgânicos são capazes de absorver radiação eletromagnética porque todos contêm elétrons de valência que podem ser excitados a níveis de energia mais altos. As energias de excitação associadas a elétrons formando a maior parte das ligações simples são altas, de modo que a absorção por elas está restrita à chamada região ultravioleta de vácuo (λ < 185 nm) onde os componentes da atmosfera também absorvem energia. Assim, a maioria das investigações espectrofotométricas de compostos orgânicos envolve a região de comprimento de onda maior que 185 nm. A absorção de radiação visível e de ultravioleta de maior comprimento de onda está restrita a um número limitado de grupos funcionais (cromóforos) que contém elétrons de valência com energias de excitação relativamente baixas. Os espectros eletrônicos de moléculas orgânicas contendo cromóforos são normalmente complexos, porque a superposição de transições vibracionais com transições eletrônicas leva a uma combinação intrincada de linhas superpostas. O resultado é uma banda larga que freqüentemente parece ser contínua. 11.3) Tipos de elétrons absorventes Os elétrons que contribuem para a absorção de uma molécula orgânica são:

- os que participam diretamente na formação de ligação entre átomos e portanto estão associados a mais de um átomo;

- elétrons não-ligantes ou isolados externos que estão comumente localizados em átomos como oxigênio, halogênios, enxofre e nitrogênio.

A ligação covalente ocorre porque os elétrons que formam a ligação

movem-se no campo entre dois centros atômicos de modo a minimizar as forças coulombianas repulsiva entre dois centros. Os campos não localizados entre os átomos que são ocupados por elétrons ligantes são chamados de orbitais moleculares e podem ser considerados o resultado da superposição de orbitais atômicos. Quando dois orbitais atômicos se combinam, resultam

Page 16: Optica - Espectro

31

em um orbital molecular ligante, de energia mais baixa, e um orbital molecular antiligante, de energia mais alta. No estado fundamental, os elétrons ocupam primeiro o orbital ligante.

Sobreposição de dois orbitais atômicos 1s formando a molécula H2

Os orbitais moleculares associados com ligações simples são

designados por orbitais sigma (σ) e os elétrons correspondentes são elétrons σ.

Formação de orbitais moleculares ligantes e antiligante pela adição e subtração de orbitais atômicos

a)

b)

32

A ligação dupla em uma molécula orgânica contém dois tipos de orbitais moleculares: um orbital sigma (σ) correspondente a um par dos elétrons ligantes e um orbital molecular pi (π) associado a outro par. Os orbitais pi são formados pela superposição paralela de orbitais p atômicos.

Além dos elétrons σ e π, muito compostos orgânicos contém elétrons não-ligantes. Esses elétrons não-compartilhados são designados pelo símbolo n.

Ex. Tipos de orbitais moleculares no formaldeído As energias dos vários tipos de orbitais moleculares diferem

significativamente. Em geral, o nível de energia de um elétron não ligante situa-se entre os níveis de energia dos orbitais σ e π ligantes e antiligantes. As transições eletrônicas entre certos níveis de energia podem ocorrer por absorção de radiação. São possíveis quatro tipos de transições: σ → σ∗, n → σ∗, n → π∗, π → π∗.

Níveis de energia eletrônica molecular

Page 17: Optica - Espectro

33

11.4 - Transições σ → σ∗

Nesta transição um elétron em um orbital σ ligante de uma molécula é excitado ao orbital antiligante correspondente pela absorção da radiação. A energia necessária para induzir a transição σ → σ∗ é alta, correspondendo a freqüências na região ultravioleta de vácuo. Ex. CH4 (C-H) λ = 125 nm; CH3CH3 (C-H) λ = 135 nm

11.5) - Transições n → σ∗ Compostos saturados contendo átomos com pares de elétrons não compartilhados (elétrons não-ligantes) são capazes de transições n → σ∗. Em geral, essas transições requerem menos energia que o tipo σ → σ∗ e podem ser produzidas por radiação na região entre 150 e 250 nm, com maior parte dos picos aparecendo abaixo de 200 nm. As absortividades molares associadas a esse tipo de absorção são pequenas e intermediárias em magnitude e normalmente entre 100 e 3000 L cm-1 mol-1. Os máximos de absorção para transições n → σ∗ tendem a se deslocar para comprimentos de onda menores na presença de solventes polares, como água ou etanol. O número de grupos funcionais orgânicos com picos n → σ∗ na região do ultravioleta facilmente acessível é relativamente pequeno.

Exemplos de absorção devido a transições n → σ∗

34

11.6) Transições n → π∗ e π → π∗ A maior parte das aplicações da espectroscopia UV-Vis a compostos orgânicos está baseada em transições de elétrons n ou π para o estado excitado π∗, porque as energias necessárias para estes processos situam-se em uma região espectral experimentalmente conveniente (200 a 700 nm). Estes dois tipos de transições requerem a presença de um grupo funcional insaturado para fornecer os orbitais π. A estes centros de absorção que o termo cromóforo se aplica. As absortividades molares para picos associados a excitação ao estado n, π∗ são geralmente pequenas e comumente variam de 10 a 100 L mol-1 cm-

1; os valores para transições π → π∗ estão entre 1000 e 10000. Outra diferença é o efeito exercido pelo solvente sobre o comprimento de onda dos picos. Picos associados a transições n → π∗ geralmente são deslocados para comprimentos de onda menores (deslocamento hipsocrômico ou deslocamento para o azul) ao se aumentar a polaridade do solvente. Este efeito surge devido a maior solvatação do par de elétrons n não ligado, o que abaixa a energia do orbital n. Uma tendência oposta (deslocamento batocrômico ou deslocamento para ou vermelho) é observada para as transições π → π∗. No deslocamento batocrômico, forças de atração de polarização entre o solvente e o absorvente tendem a abaixar os níveis de energia, tanto dos estados não-excitados como dos excitados. O efeito no estado excitado, no entanto, é maior e as diferenças de energia tornam-se menores ao se aumentar a polaridade do solvente. 11.7) Cromóforos São grupos funcionais que contém elétrons de valência com energias de excitação relativamente baixas. No tratamento de orbitais moleculares, elétrons π tornam-se ainda mais deslocalizados por conjugação. Estes orbitais envolvem quatro (ou mais) centros atômicos. Os efeitos dessa deslocalização são um abaixamento do nível de energia do orbital π* e a promoção de um caráter menos antiligante para este orbital. Assim, os máximos de absorção são deslocados para comprimentos de onda maiores.

Page 18: Optica - Espectro

35

Espectros ultravioleta de compostos orgânicos típicos

Estrutura do β-caroteno

CH3

CH3

CH3 CH3 CH3

CH3 CH3 CH3

H3C

CH3

36

Características de absorção de alguns cromóforos comuns

Page 19: Optica - Espectro

37

12) COMPONENTES BÁSICOS DE UM ESPECTROFOTÔMETRO DE

ABSORÇÃO UV-VIS

Os componentes básicos de um equipamento para medidas de absorção

são:

a) Fonte de energia radiante contínua

b) Dispositivo para isolar faixas espectrais ou sistemas de seleção de

comprimento de onda

c) Recipiente para a amostra

d) Sistema de detecção

e) Dispositivo para medir a intensidade do sinal observado.

Esquema de um espectrofotômetro de feixe simples

38

Esquema de um espectrofotômetro de feixe duplo

12.1) Fonte de energia radiante contínua

12.1.1) Requisitos para a fonte de energia radiante:

a) Emitir uma radiação contínua que contenha todos os

comprimentos de onda dentro da faixa espectral de interesse (200 a

800 nm).

b) Fornecer um feixe de luz com potência radiante suficiente para

permitir a sua detecção.

c) Precisa ser estável e a potência do feixe deve se manter constante

no decorrer das medidas

12.1.2) Tipos de fontes de radiação

As duas fontes mais utilizadas na espectroscopia UV-VIS são a

lâmpada de deutério e lâmpada de filamento de tungstênio.

Page 20: Optica - Espectro

39

Tipo de Fonte Faixa de λ Técnica

Lâmpadas de H2 e D2 160 – 380 nm Absorção no UV

Lâmpada de

Tungstênio/Halogênio 240 – 2200 nm UV-VIS/IV próximo

Lâmpada de Tungstênio 350 – 2200 nm VIS/IV próximo

a) Lâmpadas de deutério e hidrogênio

Um espectro contínuo na região do ultravioleta é produzido por

excitação elétrica de deutério a baixa pressão. A lâmpada é formada

por um arco recoberto de óxido e um eletrodo metálico. O filamento

aquecido fornece elétrons para manter uma corrente contínua quando

se aplica aproximadamente 40V.

O balanço de energia é dado por:

O deutério produz uma esfera um pouco maior e mais intensa que o

hidrogênio, o que explica o uso maior do primeiro.

Janelas de quartzo precisam ser usadas em lâmpadas de deutério e

hidrogênio, uma vez que o vidro absorve fortemente em comprimentos

de onda abaixo de 350 nm.

40

Emissão de uma lâmpada de deutério

12.1.3) Fonte de radiação visível:

A fonte usualmente utilizada é a lâmpada de tungstênio. A

lâmpada de filamento de tungstênio funciona pelo aquecimento do

filamento, pela passagem de corrente elétrica que aquecido à

incandescência emite radiação contínua pela infinidade de transições

atômicas e moleculares.

A radiação térmica é tratada com base no modelo do corpo negro.

Por definição o corpo negro absorve qualquer radiação e atua também

como perfeito emissor.

Segundo a lei de Stefan, a energia total J, emitida pelo corpo

negro por unidade de tempo e unidade de área (potência por unidade de

área) varia com a quarta potência da temperatura absoluta.

J = a.T4

Page 21: Optica - Espectro

41

Devido a essa relação deve-se estabelecer um controle rigoroso

sobre a temperatura para se ter um espectro contínuo e bastante estável.

Na região do visível, a energia emitida por uma lâmpada de

tungstênio varia aproximadamente com a quarta potência da voltagem

de operação. Em conseqüência, há a necessidade de se obter uma fonte

de radiação estável.

As lâmpadas de tungstênio/halogênio contém uma quantidade de

iodo em um encapsulamento de quartzo que contém o filamento de

tungstênio. O quartzo é necessário devido a alta temperatura de

operação da lâmpada (~ 3500 K). O tempo de vida de uma lâmpada de

halogênio tungstênio é maior que o dobro daquele em uma lâmpada

comum.

42

12.2) Seletores de comprimento de onda

Para a maior parte das análises espectroscópicas é necessário

radiação constituída de um grupo estreito de comprimentos de onda

denominado de banda.

A largura de banda efetiva é uma medida inversa da qualidade do

seletor de comprimento de onda.

Dois tipos de seletores de comprimento de onda são empregados:

filtros e monocromadores.

12.2.1) Filtros

São utilizados dois tipos de filtros: filtros de interferência e filtros

de absorção.

Os filtros de absorção estão restritos à região visível do espectro.

Estes filtros isolam uma certa banda espectral absorvendo

preferencialmente os demais comprimentos de onda.

Page 22: Optica - Espectro

43

Os filtros mais usados são os vidros coloridos. Em geral possuem

larguras efetivas de banda de 30 a 50 nm e transmitância máxima entre

5 a 20%.

O funcionamento dos filtros de interferência baseia-se no fenômeno

da interferência óptica. Estes filtros são constituídos por um dielétrico

transparente (CaF2 ou MgF2), que ocupa o espaço entre dois filmes

metálicos semitransparentes. A espessura da camada dielétrica é

cuidadosamente controlada e determina o λ da radiação transmitida.

nλ’ = 2t/cos θ

Geralmente as larguras de banda efetivas são cerca de 1,5% do λ no

pico de transmitância.

44

12.2.2) Monocromadores

Possibilitam variar o comprimento de onda da medida (varredura do

espectro).

Os elementos ópticos encontrados nos monocromadores incluem:

- fenda de entrada que produz uma imagem retangular;

- uma lente colimadora que produz um feixe paralelo de radiação;

- um prisma ou uma rede de difração;

- elemento de focagem para projetar as imagens retangulares da

fenda de entrada;

- fenda de saída que isola a faixa espectral de interesse.

Page 23: Optica - Espectro

45

Atualmente, quase todos os monocromadores comercializados são

baseados em redes de difração, devido ao menor custo e a melhor

separação de comprimentos de onda para um mesmo tamanho de

elemento dispersor e dispersam a radiação linearmente ao longo do

plano focal.

As redes de difração contém normalmente 300 a 2000

ranhuras/mm com as de 1200 a 1440 sendo as mais comuns. São feitas

a partir de uma rede-mestre.

e

46

12.3) Recipiente para amostra

Normalmente empregam-se cubetas de vidro ou quartzo. A cubeta

mais utilizada é a de 1,0 cm. Existem, porém, cubetas de 0,1 cm a 10

cm, dependendo da necessidade da análise.

As cubetas para a região visível podem ser de vidro (ou de plástico

transparente no caso de soluções aquosas), mas para a região abaixo de

330 nm precisam ser utilizadas cubetas de quartzo ou de sílica fundida.

Cubetas de Absorção – Hellma (Alemanha) Código Material Percurso ótico Volume

1 mm 350 µl 2 mm 700 µl 5 mm 1750 µl 10 mm 3500 µl 20 mm 7000 µl 40 mm 14000 µl 50 mm 17500 µl 100 mm 35000 µl 1 mm 350 µl 2 mm 700 µl 5 mm 1750 µl 10 mm 3500 µl 20 mm 7000 µl 40 mm 14000 µl 50 mm 17500 µl 100 mm 35000 µl

Page 24: Optica - Espectro

47

Este logo de identificação indica vidro tipo UK5 da SCHOTT Glaswerke. É usado para as cubetas que no catálogo constam como "vidro ótico especial". Este vidro nobre é feito de materias primas excepcionalmente pura, que dão uma transmissão expressiva na escala ultravioleta próxima. Faixa de comprimento de onda de 320 nm a 2500 nm

Este logo de identificação indica que o quartzo é de elevado grau de pureza e de homogeneidade. É também chamado de quartzo sintético, ou seja, quartzo SUPRASIL da Heraeus Quarzglas GmbH.

Faixa de comprimento de onda de 170 nm a 2500 nm

Número de Catálogo 100

Código do Material

Percurso Ótico 10 mm

Volume 3500 µl

Dimensões Externas Altura Largura Profundidade

45 mm 12.5 mm 12.5 mm

Dimensões Internas Altura

9.5 mm

Espessura da Base 1.5 mm

Quantidade de Janelas 2

48

Número de Catálogo 100

Código do Material

Percurso Ótico 40 mm

Volume 14000 µl

Dimensões Externas Altura Largura Profundidade

45 mm 12.5 mm 42.5 mm

Dimensões Internas Altura

9.5 mm

Espessura da Base 1.5 mm

As células mais empregadas são:

- células retangulares: são células simples que pode-se encher

manualmente. As células de 1 cm são as mais utilizadas.

- células de fluxo: estas células permitem a medida de absorção em

sistemas em fluxo, sendo utilizadas como detectores em

equipamentos de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC)

Células micro

Page 25: Optica - Espectro

49

Estes tipos de células estão disponíveis em três graus:

Grau A - tolerância do caminho ótico < 0,1%

Ex: 10 ± 0,01 mm

Grau B - tolerância do caminho ótico < 0,5 %

Ex: 10 ± 0,04 mm

Grau C - tolerância do caminho ótico ~ 3,0 %

Ex: 10 ± 0,3 mm

As melhores células são as que têm janelas perfeitamente normais à

direção do feixe (90 o), para minimizar as perdas por reflexão. Por essa

razão evita-se o uso de células cilíndricas.

Cuidados:

Impressões digitais, gordura ou outros depósitos nas paredes

alteram significativamente as características de transmissão de uma

célula.

50

A limpeza é feita com uma mistura de água e acetona (azeótropo).

A qualidade dos dados de absorvância depende fundamentalmente

do modo com as células casadas (par) são mantidas. Células casadas

não podem ser secas em estufa, pois pode haver mudanças no caminho

óptico.

Aferição ótica (Ex. Hellma)

184 → 1 = vidro

284 → 2 = quartzo

Todas as cubetas que tiverem este número impresso na janela terão a

mesma transmitância.

As células devem ser calibradas uma contra a outra regularmente com

uma solução absorvente.

12.4 Sistemas de detecção (detectores)

Os tipos de detectores usados em espectroscopia UV-VIS são:

Fototubo - 150 a 1000 nm

Fotomultiplicador - 150 a 1000 nm

Fotodiodo de silício - 350 a 1100 nm

Arranjo de diodos - 350 a 1100 nm

Page 26: Optica - Espectro

51

12.4.1) Fototubos à vácuo

Consiste de um cátodo semicilíndrico e um ânodo filamentar,

selados dentro de um envoltório evacuado e transparente. A superfície

côncava do eletrodo é coberta por uma camada de material fotoemissor

que tende a emitir elétrons quando irradiado. Quando se aplica um

potencial aos eletrodos os elétrons emitidos fluem para o filamento

anódico, gerando uma fotocorrente.

À medida que o potencial aumenta ao longo dos dois eletrodos, a

fração de elétrons emitidos que atingem o ânodo aumenta rapidamente.

Quando o potencial de saturação é alcançado, a corrente torna-se

independente do potencial e diretamente proporcional a energia

radiante.

Os cátodos mais sensíveis são do tipo biálcali de número 117 (K,

Cs, Sb).

Respostas uniformes são alcançadas com compostos de Ga/As (128)

52

Os fototubos geralmente produzem uma pequena corrente residual ,

resultante da emissão termicamente induzida de elétrons e da

radiotividade natural do 40K no revestimento de vidro do tubo.

12.4.2) Fotomultiplicador ou Tubos Fotomultiplicadores

A superfície que serve como fotocátodo deste detector tem

composição similar às superfícies dos fototubos e emite elétrons

quando exposta à radiação.

Page 27: Optica - Espectro

53

O tubo contém também eletrodos adicionais chamados dinodos. O

dinodo 1 é mantido a um potencial 90 V mais positivo que o do cátodo

e, como conseqüência os elétrons são acelerados em direção ao mesmo.

Quando atingem o dinodo, cada fotoelétron provoca a emissão de

vários elétrons adicionais; estes por sua vez são acelerados em relação

ao dinodo 2, que está 90 V mais positivo que o dinodo 1. No instante

em que esse processo tiver sido repetido nove vezes 106 a 107 elétrons

terão sido formados para cada fóton incidente.

As fotomultiplicadoras têm tempo de resposta extremamente

pequeno. A sensibilidade de um instrumento com este tipo de detector

fica limitada por sua emissão de corrente residual (termicamente

ativada). Este problema pode ser minimizado por meio do resfriamento

da fotomultiplicadora (as correntes residuais térmicas podem ser

eliminadas resfriando-se o detector a -30 oC).

As fotomultilicadoras podem medir potência radiante 200 vezes

mais fracas que as medidas com fototubos comuns.

54

Page 28: Optica - Espectro

55

12.4.3) Fotodiodo de silício

Silício cristalino é um semicondutor, isto é, um material cuja

condutância elétrica é menor que a do metal e maior que a dos

materiais isolantes. O silício é um elemento do grupo IV que possui 4

elétrons de valência.

A condutividade do silício pode ser aumentada pela dopagem com

uma quantidade controlada (1 ppm) de um elemento do grupo V ou III.

Quando o cristal é dopado com um elemento do grupo V, como o

arsênio, quatro elétrons do silício formam ligações covalentes com

quatro elétrons do silício deixando um elétron livre para contribuir com

a condutividade do cristal. Neste caso dizemos que o semicondutor é

do tipo n (figura abaixo).

No caso de um elemento dopante do grupo III acontecerá falta de

elétrons, ou seja, excesso de buracos (cargas positivas). Neste caso

diz-se que o semicondutor é do tipo p.

56

(a) Diagrama de um diodo de silício; (b) Fluxo de eletricidade com

polarização direta; (c) Formação de uma camada de depleção previne o

fluxo de eletricidade sob polarização reversa.

Uma junção pn, ou fotodiodo pn, conduz eletricidade apenas em um

sentido.

No caso da ligação em linha reversa uma camada vazia é formada

na junção pn. O diodo nesta configuração pode ser usado como

detector, porque as radiações ultravioleta e visível são suficientemente

energéticas para criar elétrons e buracos adicionais quando atingem a

região da camada vazia.

12.4.4) Arranjo de diodos (diode-array detectors)

Construído pelo arranjo linear de vários diodos pn, como o arranjo

mostrado anteriormente. Colocando-se um ou dois desses arranjos de

diodos ao longo do plano focal do monocromador, todos os

comprimentos de onda podem ser monitorados simultaneamente

Page 29: Optica - Espectro

57

(figura abaixo). Desta forma, a leitura torna-se extremamente rápida e

possibilita a construção de equipamentos multicanais.

Esquema de um espectrofotômetro multicanal

12.5) Dispositivo para medir a intensidade do sinal observado

Os dispositivos utilizados para a medida do sinal podem ser

simples mostradores analógicos ou digitais. Atualmente, a maioria dos

espectrofotômetros, possuem computadores acoplados com programas

especiais próprios para o tratamento dos dados obtidos nas análises

espectrofotmétricas.

58

13) CALIBRAÇÃO

13.1- Curva de calibração

Resultados de medidas de absorvância de soluções padrão de KMnO4

Concentração mg mL-1 λ (nm) branco

5 10 15 20 30

480 0,000 0,082 0,161 0,240 0,314 0,475

522 0,000 0,211 0,421 0,638 0,836 1,236

Curvas de calibração para determinação de KMnO4 nos comprimentos

de 522 e 480 nm

Sensibilidade (S): é definida como a variação da resposta de um

equipamento, causada pelo aumento ou diminuição da concentração.

0 5 10 15 20 25 30-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

λ = 480 nm

A = 0,00194 + 0,01575.CR = 0,99993

Abs

orvâ

ncia

Concentração (mg mL-1)

A = 0,00671 + 0,04127.CR = 0,99985

λ = 522 nm

Page 30: Optica - Espectro

59

A sensibilidade de um método analítico corresponde ao coeficiente

angular da curva de calibração.

S (λ = 480 nm) = 0,01575 mL mg-1

S (λ = 522 nm) = 0,04127 mL mg-1

Quanto maior a sensibilidade do método, maior a possibilidade de se

determinar com confiabilidade concentrações menores.

Limite de detecção (LD): é a menor concentração que pode ser

distinguida do sinal do branco com um certo nível de confiança. Toda a

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

empregam uma curva analítica, 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).

LD = brbr ksS + ; k geralmente é igual a 3.

60

onde: brS = é o sinal médio do branco

k = fator relacionado ao nível de confiança

brs = desvio padrão do branco

Limite de quantificação (LQ): o limite de quantificação corresponde a

menor concentração de analito presente em uma amostra que pode ser

quantificada com um nível de precisão razoável.

A precisão é uma medida dos resultados obtidos por meio de um

método analítico.

A exatidão corresponde à concordância entre o valor obtido através da

análise e o valor verdadeiro.

LQ = brbr ksS + ; k geralmente é igual a 10.

13.2 - Método da adição de analito (ou padrão)

Este método é empregado quando a matriz é complexa e as

substâncias interferem na absortividade molar. Sua aplicação é

satisfatória se a interferência observada for proporcional a

concentração do analito.

Ex. determinação de Fe3+ em água potável

Neste método, pipetou-se 5 alíquotas de 20 mL de água que foram

adicionadas a balões volumétricos de 100 mL. Em seguida

adicionou-se alíquotas de (0,00), 5,00, 10,00, 15,00 e 20,00 mL de uma

solução padrão contendo 15 mg ml-1 de Fe3+, seguido da adição de um

Page 31: Optica - Espectro

61

um excesso de tiocianato de amônio (NH4SCN). O volume foi

completado para 100 mL, por meio da adição de água destilada.

Volume (mL)

Fe3+ adicionado 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Absorvância 0,215 0,424 0,621 0,826 1,020

1 2 3 4 5

20 mL

(amostra)

+

H2O destil

20 mL

(amostra)

+

5 mL

(analito)

+

H2O destil

20 mL

(amostra)

+

10 mL

(analito)

+

H2O destil

20 mL

(amostra)

+

15 mL

(analito)

+

H2O destil

20 mL

(amostra)

+

20 mL

(analito)

+

H2O destil

62

Calculando a concentração:

Solução 1: 0,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 0 mg mL-1

Solução 2: 5,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 0,75 mg mL-1

Solução 3: 10,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 1,50 mg mL-1

Solução 4: 15,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 2,25 mg mL-1

Solução 5: 20,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 3,00 mg mL-1

Concentração

Fe3+ adicionado 0,00 0,75 1,50 2,25 3,00

Absorvância 0,215 0,424 0,621 0,826 1,020

Construindo o gráfico:

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Abs

orvâ

ncia

Concentração de Fe3+ adicionada (mg mL-1)

A = 0,2188 + 0,26827.CR = 0,99993

-0,816

Page 32: Optica - Espectro

63

Princípio matemático do método:

Determinar a equação da reta:

Considerar a concentração total como : CAmostra + CAnalito

-3 -2 -1 0 1 2 3 40,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7A

bsor

vânc

ia

Concentração de Fe3+ adicionado (mg mL-1)

64

14) TITULAÇÕES ESPECTROFOTOMÉTRICAS

As medidas espectrofotométricas são úteis para se localizar os pontos

de equivalência de titulações. Essa aplicação requer que um ou mais

reagentes ou produtos absorvam a radiação absorvente ou que um

indicador seja adicionado a solução do analito.

Page 33: Optica - Espectro

65