PRÁTICA 04 –

ESPECTROFOTOMETRIA DE

UV-VIS

Acadêmicos: Fabio Heidi Hirashima RA: 70875

Mara H. S. Deolin RA: 70245

Yukiko Sakomoto Belém RA: 60479

Professora: Vanessa Kienen

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

CENTRO DE CIENCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

ANÁLISE INSTRUMENTAL

Maringá, agosto de 2014RESULTADOS

1. Estudo qualitativo do espectro de absorção de compostos orgânicos – efeitos da conjugação de ligações duplas.

Os gráficos de absorbância VS comprimento de onda estão representados nas figuras de 1 a 7, referentes a cada composto analisado. Nas figuras de 1 a 3 foram analisados os compostos puros, os demais gráficos apresentam os espectros das misturas de alguns compostos e serviram para a determinação do melhor pico de absorção em determinada faixa de comprimento de onda.

Foi utilizada a cubeta feita de quartzo, pois a absorção em fenol, antraceno e naftaleno ocorreu em comprimentos de onda na região do ultravioleta.

Na figura 1, foi analisado o espectro do Antraceno, o qual de acordo com a literatura possui três picos de absorbância. Como pode ser observado a seguir.

250 275 300 325 350 375 400 425

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Abs

orbâ

ncia

Comprimento de onda (nm)

Figura 1 – Espectro de absorção do Antraceno na região do UV-VIS.

Pela análise do gráfico é possível perceber que o maior pico de absorção (Abs=0,599) acontece no comprimento de onda de aproximadamente 370 nm, muito próximo dos 375 nm de absorção máxima do antraceno dada na literatura. Isso equivale a um erro de 1,33%.

Segundo a literatura, a absorção do Fenol é máxima em 272nm. Pelo espectro apresentado na figura 2 nota-se que o pico na absorbância (Abs=1,912) aconteceu no comprimento de onda de 266 nm, acarretando em um erro de 2,21% em relação à teoria.

225 250 275 300 325 350 375 400 425

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Comprimento de onda (nm)

Abs

orbâ

ncia

Figura 2 – Espectro de absorção do Fenol na região do UV-VIS.

Na figura 3 o composto analisado foi o Naftaleno, o qual, segundo a literatura, tem maior pico de absorção no comprimento de onda de 276 nm. Pela análise do espectro encontrado no experimento, é possível perceber que o pico de absorbância (Abs=1,27) ocorre no comprimento de onda de 268 nm, acarretando em um erro de 2,90%.

225 250 275 300 325 350 375 400 425-0,25

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

Comprimento de onda (nm)

Abs

orbâ

ncia

Figura 3 - Espectro de absorção do Naftaleno na região do UV-VIS.

As três figuras anteriores representaram de forma satisfatória os espectros de absorção do Antraceno (1), Fenol (2) e do Naftaleno (3) na região do ultravioleta, pois apresentaram erros inferiores a 3% nos comprimentos de onda onde ocorrem as máximas absorções.

Os próximos gráficos (figuras 4, 5 e 6) mostram os diferentes espectros de absorção obtidos quando se é feita a mistura de um mesmo composto em solventes distintos. A comparação das curvas permite concluir qual é o melhor espectro, ou seja, aquele capaz de indicar com nitidez o comprimento de onda no qual ocorreu a maior absorção de energia.

Como pode ser observado, o espectro da figura 4 (cobalto em NH4SCN) apresenta um gráfico com dois picos de absorção, sendo o maior na região de 518 nm (Abs=0,613), já no espectro da figura 5 pode se notar com alguma dificuldade que a absorção máxima ocorreu próximo de 508 nm (Abs=0,082).

No primeiro caso observa-se a formação de um complexo entre o cobalto e o tiocianato de amônio, esse novo composto formado teve a função de melhorar a nitidez do espectro de absorção, proporcionando picos de absorbância mais pronunciados. A análise do cobalto sem a formação desse complexo torna-se bastante prejudicada, pois o máximo de absorção é de apenas 0,082 de absorbância.

300 400 500 600 700 800 900

0,0

0,2

0,4

0,6

Comprimento de onda (nm)

Abs

orbâ

ncia

Figura 4 – Espectro de absorção do Cobalto em NH4SCN na região do UV-VIS.

300 400 500 600 700 800

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Comprimento de onda (nm)

Abs

orbâ

ncia

Figura 5 – Espectro de absorção do CoSO4 em água na região do UV-VIS.

A seguir na figura 6, observou-se que não é possível saber ao certo a faixa de maior absorção do níquel quando em solução aquosa, porém, ao solubiliza-lo em NH4OH observa-se um pico de absorção mais nítido, indicando que a maior absorbância ocorre próximo de 580nm. Assim, pode-se concluir que a solução de Níquel em NH4OH é mais recomendada para análise da absorbância desse metal, pois nesse caso também houve a formação de um complexo.

300 400 500 600 700 800 900

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

Comprimento de onda (nm)

Abs

orbâ

ncia

Figura 6 – Espectro de absorção do Níquel em água na região do UV-VIS.

300 400 500 600 700 800 900

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

0,18

0,21

Comprimento de onda (nm)

Abs

orbâ

ncia

Figura 7 – Espectro de absorção do Níquel em NH4OH na região do UV-VIS.

2. Determinação de Ferro pelo método 1,10 Fenantrolina em comprimido de suplemento mineral

Para determinar o teor de Ferro em amostras de comprimidos de suplemento mineral através da espectrofotometria no UV-VIS primeiramente foi necessária a construção de uma curva de calibração. As absorbâncias de cinco padrões de concentrações conhecidas de ferro foram lidas no aparelho e com esses dados foi possível plotar a curva de calibração. (Ver Tabela 01 e Figura 8).

Tabela 01 - Dados de concentrações das soluções padrões e de suas respectivas absorbâncias.

Concentração (ppm)

Absorbância

0,0 01,0 0,1922,0 0,4173,0 0,5454,0 0,8255,0 1,042

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,250

1

2

3

4

5

6

Con

cent

raçã

o de

Fer

ro (

ppm

)

Absorbância

Equation y = a + b*x

Weight No Weighti

Residual Sum of Squares

0,11366

Pearson's r 0,99675

Adj. R-Squa 0,99188

Value Standard Err

Concentração de Ferro

Intercept 0,0807 0,11959

Slope 4,8048 0,19424

Figura 8 – Gráfico da absorbância versus concentração de Ferro na amostra.

Foi determinada a equação para leitura de futuras amostras cujo teor de ferro é desconhecido (Equação 1).

C ( ppm )=4,8048.|+0,0807| (1)

Deseja-se encontrar a concentração de ferro contida nas seguintes amostras: amostra 1 com |¿|0,284 e a amostra 2 com |¿|0,254.

Substituindo essas absorbâncias na equação (1), tem-se,

Tabela 02 - Valores de concentração para cada valor de absorbância da amostra 01 e 02.

Absorbância Concentração(ppm)

Amostra 01 0,284 1,445Amostra 02 0,254 1,301

É necessário fazer a comparação entre os valores encontrados experimentalmente e os valores teóricos dos teores de ferro presentes nas amostras 01 e 02. Para isso, é importante especificar as etapas de preparação dessas amostras para a leitura.

Preparação das soluções problema.

Os comprimidos de suplemento cuja composição inclui ferro foram diluídos para 100 mL em balão volumétrico. Os dados necessários estão na Tabela 03.

Tabela 03 - Teor de ferro teórico nas amostras de suplemento mineral.

 Massa

comprimido (g)Massa de FeSO4 (g)

Massa de Ferro teórica (g)

teor (%) de Ferro

01 (IBERIN FÓLICO) 0,8970 0,5250 0,1930 21,5202 (PER FER) 0,6266 0,3000 0,1103 17,60

Diluição das soluções problema para leitura no espectrofotômetro.

Para se fazer essa análise foi retirada da amostra original (comprimido diluído em 100 mL) uma alíquota de 1,0 mL de solução de suplemento, essa quantidade foi diluída a um volume de 50 mL em balão volumétrico (balão 1). Do balão 1 foi retirada uma alíquota de 3 mL que novamente foi diluída a 50 mL em balão volumétrico (balão 2) pela adição de 1,0 mL de solução de hidroquinona, 5,0 mL de tampão citrato (pH 4), 4,0 mL de 1,10 fenantrolina e água. Assim, os teores reais de Ferro nas amostras são:

o Amostra 01

Como foi feita a diluição a 50 mL no balão 2,

1,445 µg – 1 mL X1 – 50 mL

X1 = 72,25 µg de Ferro no balão 2

Essas 72,25 µg de Ferro presentes no volume do balão 2 são provenientes da alíquota de 3,0 mL pipetada do balão 1, cuja diluição também foi feita em 50 mL,

72,25 µg – 3 mL X2 – 50 mL

X2 = 1204,17 µg de Ferro no balão 1

Sabe-se que a massa de Ferro presente no balão 1 é a mesma massa contida na alíquota de 1,0 mL retirada do frasco da amostra 01 que continha o comprimido de suplemento IBERIN FÓLICO diluído em 100 mL,

1204,17 µg – 1 mL X3 – 100 mL

X3 = 120417,0 µg de Ferro na amostra 01

o Amostra 2

Da mesma forma como se procedeu para a amostra 01, tem-se para a 02,

1,301 µg – 1 mL X1 – 50 mL

X1 = 65,05 µg de Ferro no balão 2

65,05 µg – 3 mL X2 – 50 mL

X2 = 1084,17 µg de Ferro no balão 1

1084,17 µg – 1 mL X3 – 100 mL

X3 = 108417,0 µg de Ferro na amostra 01

Os dados finais estão na Tabela 04.

Tabela 04 – Teores de Ferro nas amostras de suplemento mineral

 Massa

comprimido (g)Massa de Ferro

teórica (g)teor (%) de

Ferro teóricoMassa de

Ferro real (g)

teor (%) de Ferro

real01 (IBERIN FÓLICO) 0,8970 0,1930 21,52 0,120417 13,42

02 (PER FER) 0,6266 0,1103 17,60 0,108417 17,30

Cálculo da lei de Beer

Eliminando o coeficiente linear da equação (1) e colocando a absorbância em evidência, tem-se

|¿|0,2081C

Equação equivalente a da Lei de Beer: |¿|εbC

Considerando o caminho ótico b da cubeta utilizada como 1cm, tem-se que a absortividade molar é

ε=208 μgL .cm

PERGUNTAS

1-) Para que se faz o uso da 1,10-fenantrolina?

R: Porque ela produz complexos estáveis com o íon de Ferro e para favorecer a intensidade da coloração da solução.

2-) Qual a função da hidroquinona?

R: Ela age como agente quelante para o ferro, de modo a sequestrar íons de ferro livre.

REFERÊNCIAS

[1] SHIMADZU CORPORATION (Japão). UV Talk Letter: The structure of a spectrophotometer. 2. ed. Tokyo: Shimadzu, 2009. 8 p. Disponível em: <http://www.shimadzu.eu.com/sites/default/files/vol2.pdf>. Acesso em: 20 ago. 2014.

[2] COTTA, Jussara Aparecida Oliveira; REZENDE, Maria Olímpia Oliveira; LANDGRAF, Maria Diva. Avaliação de solventes de extração por ultrassom usando-se cromatografia líquida de alta eficiência para a determinação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em solos contaminados. Química Nova, São Paulo, v. 8, n. 32, p.4-9, 22 abr. 2009. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422009000800009&script=sci_arttext>. Acesso em: 20 ago. 2014.

[3] NEMETHY, George; RAY, Ashoka. Solvent effects on the near-ultraviolet spectrum of phenol and its distribution in micellar solutions. The Journal Of Physical Chemistry,New York, v. 1, n. 77, p.64-68, fev. 1973. Disponível em: <http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100620a014>. Acesso em: 20 ago. 2014.