Universidade Federal de Ouro Preto

Escola de Farmácia

Disciplina: Estágio I – Saúde Pública FAR 601

Docente: Dr. Ângela Leão Andrade

RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS I – ESPECTOFOTOMETRIA

Géssica Couto Schaun

Jennifer Rezende

Ouro Preto – Minas Gerais

Abril de 2014

1. INTRODUÇÃO

Os espectrofotômetros são equipamentos que medem a potência das

energias radiantes envolvidas nas interações dessas energias com os diversos

materiais. Através desses equipamentos é possível se medir a transmitância e

a absorbância de soluções aquosas e dessa forma se encontrar as

concentrações das espécies absorventes em solução a partir da construção de

curvas analíticas. Os experimentos práticos realizados utilizando a técnica da

espectrofotometria permitem determinar também o comprimento de onda onde

há maior absorção de luz por uma espécie e outras propriedades de uma

solução aquosa, como a absortividade molar.

2. OBJETIVO

Utilizar espectrometria de absorção molecular para determinar comprimento

de onda de absorção máxima e calcular propriedades, como a absortividade

molar e a concentração de diferentes soluções aquosas a partir da construção

de curvas analíticas.

3. PROCEDIMENTOS

3.1. Prática 1: Varredura de curvas de absorção/transmitância no

uv-visível

O espectrofotômetro UV/Vis foi zerado para absorbância com uma

cubeta de 1,0 cm de caminho ótico contendo água destilada. A partir de

solução padrão de KMnO4, preparou-se soluções com diluições nas razões de:

1/0,5; 1/0,25; 1/0,10; 1/0,05; 1/0,025. Fez-se a varredura em absorbância entre

os comprimentos de onda de 200 a 700 nm com intervalos de 20 nm com a

melhor solução preparada, ou seja, aquela que se apresentou transmitância

entre 5 e 95% para todos os comprimentos de onda avaliados. Observou-se

em que λ foi encontrada a maior absorbância (λmax) e refez-se as varreduras

em intervalos de 2 nm na faixa que compreenda 20 nm anteriores e 20 nm

posteriores ao λmax.

3.2. Prática 2: Determinação espectrofotométrica de KMnO4 e

K2Cr2O7

Após o espectrofotômetro UV/Vis ser ligado e estabilizado, calibrou-o

para 0% e 100% de transmitância utilizando uma cubeta de 1,0 cm de caminho

ótico contendo água destilada para os comprimentos de onda de máxima

absorção (λmax) encontrados na prática anterior (KMnO4 e K2Cr2O7). A partir

das soluções padrão disponibilizadas, preparou-se cinco soluções padrão nas

seguintes faixas de concentração: KMnO4 1,0×10-4 a 1,0×10-5 mol/L;

K2Cr2O7 1,7×10-4 a 1,7×10-5 mol/L. Fez-se as leituras das absorbâncias das

soluções padrão e da amostra no comprimento de onda adequado. Observou-

se se a faixa de absorção de luz das soluções mais e menos concentradas

dessas substâncias apresentavam transmitância entre 20% e 80%.

3.3. Prática 3: Determinação espectrofotométrica de ácido

acetilsalicílico

a) Construção da curva analítica

Para a construção da curva analítica, preparou-se soluções padrão com

concentrações entre 10 e 100 mg/L a partir de uma solução padrão de 1000

mg/L, minimizando os volumes, sempre que possível. Adicionou-se aos balões

volumétricos quantidade de uma solução de NaOH para que a concentração

final de NaOH fosse igual a 2,5×10-3 mol/L, com mínima diluição da solução.

Completaram-se os volumes dos balões com solução tamponada de Fe3+.

Após preparar o espectrofotômetro UV/Vis, conforme aulas anteriores

obtiveram-se as absorbâncias de cada solução padrão em 530 nm utilizando a

solução tamponada de Fe3+ como branco.

b) Determinação de AAS numa amostra de comprimido

Determinou-se a massa de um comprimido do medicamento contendo

AAS a ser analisado e, em seguida, triturou-o em almofariz. Obteve-se uma

massa da amostra triturada correspondente a cerca de 100 mg do princípio

ativo, transferiu-o q para um erlenmeyer de 125 mL com o auxílio de cerca de 5

mL de água destilada. Adicionou-se à solução resultante 5 mL de NaOH 1

mol/L e aqueça a mistura até fervura para a dissolução do material. Após o

resfriamento dessa solução, transferiu-a para um balão volumétrico de 100 mL

e completou-se o volume com água destilada. Pipetou-se 5 mL dessa solução

para um balão de 100 mL e completou-se o volume com solução tamponada de

Fe3+. Mediu-se a absorbância da solução resultante no espectrofotômetro

UV/Vis, em 530 nm, utilizando a solução tamponada de Fe3+ como branco.

b.1) Preparação da solução tamponada de Fe3+ (0,02 mol/L)

Pesou-se 0,02 mol de ferro a partir de um sal de Fe3+. Dissolveu-se

essa massa em água destilada e transferiu a solução resultante para um balão

de 1000 mL. Com auxílio de provetas, transferiu-se 250 mL de solução de KCl

0,20 mol/L e 162 mL de solução de HCl 0,20 mol/L para o balão volumétrico.

Completou-se o volume do balão com água destilada e homogeneizou-o.

b.2) Preparação da solução aquosa de KCl (0,20 mol/L)

Transferiu-se 0,20 mol de cloreto de potássio para um balão de 1000 mL

e completou-se o volume com água destilada.

b.3) Preparação da solução aquosa de HCl (0,20 mol/L)

Transferiu-se 0,20 mol de ácido clorídrico concentrado (36,46 g/mol, teor

37 % m/m, e d = 1,18 g.cm-3) para um balão de 1000 mL contendo cerca de

50% de água destilada. Completou-se o volume do balão com água destilada e

homogeneíze a solução final.

3.4. Prática 4: Determinação simultânea de misturas binárias por

espectrometria no uv/vis – KMno4 e K2Cr2O7

O espectrofotômetro UV/Vis foi calibrado em 0% e 100% de transmitância

utilizando uma cubeta de 1,0 cm de caminho ótico e água destilada nos

comprimentos de onda de máxima absorção (λmax) do KMnO4 e do K2Cr2O7,

conforme valores encontrados em aula prática anterior.

A partir das soluções padrão disponibilizada, preparou-se cinco soluções

padrão para cada analito nas seguintes faixas de concentração: KMnO4

0,00008 a 0,0004 mol/L; K2Cr2O7 0,0004 a 0,0017 mol/L. Fez-se as leituras

das absorbâncias das soluções padrão e da amostra nos comprimentos de

onda escolhidos.

4. RESUTADOS E DISSCUSSÃO

4.1. Prática 1: Varredura de curvas de absorção/transmitância no

uv-visível

Solução aquosa analisada: KMnO4

Comprimento de onda de máxima absorção: 524 nm

Tipos de transições ocorrendo na absorção de luz:

A luz incidida e absorvida pelo KMnO4 faz seus elétrons sofrerem

diferentes transições eletrônicas. O tipo de transição que irá ocorrer depende

da fonte de energia utilizada. As transições eletrônicas que necessitam de

elétrons nos orbitais π ,n π* e ππ*, ocorrem no seguinte intervalo de λ: 200

< λ < 700 nm.

n π* ocorre no λ = 526 nm

ππ* ocorre no λ = 320 nm

Tabela 1: Varredura de absorção entre os comprimentos de onda de 200 a 700 nm.

λ (nm) T (%) A N de onda (cm -1) Frequência (s-1)200 0,9 2,221 5,00E-10 0,01500220 0,7 2,096 4,55E-10 0,01364240 1,0 1,986 4,17E-10 0,01250260 1,0 2,096 3,85E-10 0,01154280 1,2 1,878 3,57E-10 0,01071300 22,5 0,661 3,33E-10 0,01000320 21,0 0,674 3,13E-10 0,00938340 27,6 0,559 2,94E-10 0,00882360 37,1 0,434 2,78E-10 0,00833380 64,3 0,193 2,63E-10 0,00789400 88,5 0,054 2,50E-10 0,00750420 95,2 0,020 2,38E-10 0,00714440 89,3 0,051 2,27E-10 0,00682460 71,8 0,145 2,17E-10 0,00652480 43,4 0,364 2,08E-10 0,00625500 20,2 0,694 2,00E-10 0,00600502 17,7 0,752 1,99E-10 0,00598504 16,9 0,771 1,98E-10 0,00595506 16,7 0,778 1,98E-10 0,00593508 16,9 0,771 1,97E-10 0,00591510 17,0 0,769 1,96E-10 0,00588512 16,5 0,782 1,95E-10 0,00586514 15,4 0,812 1,95E-10 0,00584516 13,6 0,866 1,94E-10 0,00581518 11,8 0,928 1,93E-10 0,00579520 10,4 0,981 1,92E-10 0,00577522 9,6 1,020 1,92E-10 0,00575524 9,4 1,027 1,91E-10 0,00573526 9,9 1,003 1,90E-10 0,00570528 11,0 0,960 1,89E-10 0,00568530 12,2 0,903 1,89E-10 0,00566532 13,1 0,883 1,88E-10 0,00564534 13,4 0,875 1,87E-10 0,00562536 12,9 0,892 1,87E-10 0,00560538 11,9 0,925 1,86E-10 0,00558540 10,9 0,961 1,85E-10 0,00556560 26,4 0,579 1,79E-10 0,00536580 57,1 0,245 1,72E-10 0,00517600 80,3 0,095 1,67E-10 0,00500620 84,2 0,075 1,61E-10 0,00484640 86,8 0,062 1,56E-10 0,00469660 90,1 0,046 1,52E-10 0,00455680 93,7 0,029 1,47E-10 0,00441700 96,6 0,016 1,43E-10 0,00429

100 200 300 400 500 600 700 8000.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

Absorbância × Comprimento de Ondas

Series2

Comprimento de onda (nm)

Abso

rbân

cia

Figura 1. Gráfico de absorbância x comprimento de onda, em nm da solução de KMnO4.

100 200 300 400 500 600 700 8000.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

Transmitância × Comprimento de Onda

Series2

Comprimento de onda (nm)

Tran

smitâ

ncia

(%)

Figura 2. Gráfico de transmitância x comprimento de onda, em nm da solução de KMnO4.

1E-10 1.5E-10 2E-10 2.5E-10 3E-10 3.5E-10 4E-10 4.5E-10 5E-10 5.5E-100.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

Absorbância x Número de Onda

Número de Onda (cm-1)

Abso

rbân

cia

Figura 3. Gráfico de absorbância x número de onde, nm da solução de KMnO4.

0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.0160.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

Absorbância x Frequência

Absorbância x Frequência

Frequência (s-1)

Abso

rbân

cia

Figura 4. Gráfico de absorbância x frequência, em s-1 da solução de KMnO4.

4.2. Prática 2: Determinação espectrofotométrica de KMnO4 e

K2Cr2O7

Tabela 2. Diluições da solução estoque

Solução estoque 0,02000 mol\LSolução intermediaria 0,0002 mol\L Diluição em 100 vezes.

Solução 1 0,0001 mol\L Diluição em 2 vezes.Solução 2 0,000075 mol\L Diluição em 3 vezes. (2,66x)Solução 3 0,00005 mol\L Diluição em 4 vezes.Solução 4 0,00003 mol\L Diluição em 5 vezes. (6,66x)Solução 5 0,00001 mol\L Diluição em 20 vezes.

0

0.00001

0.00002

0.00003

0.00004

0.00005

0.00006

0.00007

0.000080

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

f(x) = 3546.09164420485 x − 0.0107762803234502R² = 0.951840777738856

Absorbância do KMnO4 em Solução Aquosa

Series2Linear (Series2)

Concentração mg/L

Ab

sorb

ânci

a

Figura 5. Gráfico de curva analítica: absorbância x concentração molar do KMnO4 em solução aquosa. Comprimento de onda de máxima absorção de 524 nm.

O ponto do gráfico referente a concentração de 0,000075 mol\L foi

retirado do gráfico devido a sua discrepância da reta.

Absortividade molar:

De acordo com o gráfico, o valor de y corresponde ao valor da

absorbância, portanto, y=ax + b = ε .C.l, onde x e C se anulam por ambos

corresponderem a concentração. Logo, ε .l= a+ b, onde b tende a zero, pois a

reta não passa pelo eixo y do gráfico.

Amostra: absorbância (A) de 0,136.

Logo, A = .l , onde segundo a equação da reta, A assume valor de 3546.

3546 = . 1 cm

= 3546 L.mol-1.cm-1

Concentração do analito na solução da amostra em mg/L e em mol/L:

A = . C. l 0.136 = 3546 x 1 x C C = 3,8356 x10-5 mol.L-1

C=m/MM3,8356 x10-5 mol.L-1 = m/158,04g.mol-1

m=6,0618x10^-3g/L; 6.0618 mg/L

As transições mais energéticas são as do K2Cr2O7, pois o comprimento

de onda é menor do que o KMnO4. As transições eletrônicas do KMnO4

necessitam de menor energia porque a presença de ligações π conjugadas no

composto promovem o abaixamento do nível de energia dos orbitais entre n e

π *.

4.3. Prática 3: Determinação espectrofotométrica de ácido

acetilsalicílico

Cálculos de diluição da solução padrão:

Concentração de 10 mg/L

1000mgL×V 1=10 mg

L×100mL

V 1=1mL

Concentração de 20 mg/L

1000mgL×V 2=20 mg

L×50mL

V 2=1mL

Concentração de 50 mg/L

1000mgL×V 3=50 mg

L×100mL

V 3=5mL

Concentração de 75 mg/L

1000mgL×V 4=75 mg

L×200mL

V 4=15mL

Concentração de 100 mg/L

1000mgL×V 5=100 mg

L×50mL

V 5=5mL

Cálculos para a determinação do volume de NaOH utilizado:

Para as diluições com Concentração de 10 mg/L e Concentração de 50 mg/L

0,1mol NaOH ×V 1=2,5 x10−3×100mL

V 2=2,5mL de NaOH

Para as diluições com Concentração de 20 mg/L e Concentração de 100 mg/L

0,1mol NaOH ×V 2=2,5 x 10−3×50mL

V 2=1,25mL de NaOH

Para a diluição com Concentração de 75 mg/L

0,1mol NaOH ×V 1=2,5 x 10−3×200mL

V 2=5mLde NaOH

Tabela 3 – Volume de solução padrão, do hidróxido de sódio e o volume total.

Amostras Vol. da solução padrão (mL)

Vol, de NaOH (mL)

Vol. total

1 1 2,5 100

2 1 1,25 50

3 5 2,5 100

4 15 5 200

5 5 1,25 50

Construção da curva analítica:

Tabela 4: Valores da absorbância do ácido acetilsalicílico em relação à concentração.

Amostra Concentração (mg/L)

Absorbância

1 10 0,0242 20 0,0513 50 0,1694 75 0,2245 100 0,420

AMOSTRA - 0,424

Figura 6. Gráfico de curva analítica: absorbância x concentração molar do ácido acetilsalicílico.

Através da curva analítica linear, a concentração de AAS na solução mais diluída da amostra, em mg/L;

y= 0,0037x + 0,0172

0,424 = 0,0037x + 0,0172

x= 0,4028/0,0037

x= 108,86 mg/L

Em 100 mL (correspondente a aliquota de 5mL) : 10,88 mg

10, 88 mg ------ 5 mL

x --------- 100 mL

x = 217,6 mg

A concentração de AAs na porção do medicamento analisada, em mg/g;

217,6 mg -------- 0,1160 g 1875, 86 mg/g --------- 1g

x ------------- 1g x ------------0,5715 g

x= 1875, 86 mg/g x=1072,0 mg

A concentração de AAS no comprimido, em % m/m;

% = (1072,0 / 500 mg) x 100

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.00.0000

0.0200

0.0400

0.0600

0.0800

0.1000

0.1200

0.1400

0.1600

0.1800

f(x) = 0.00369615384615385 x − 0.0172307692307693R² = 0.995572578662998

Curva Analítica

AbsorbânciaLinear (Absorbância)

Concentração mg/L

Abs

orbâ

ncia

% = 214,4 %

Fatores que podem ter influenciado no resultado:

* Utilização de reagentes que não se encontravam em estado alterado.

* Erros na diluição

* Erro na preparação da solução de Fe+3

4.4. Prática 4: Determinação simultânea de misturas binárias por

espectrometria no uv/vis – kMnO4 e K2Cr2O7

Tabela 5: Leituras das absorbâncias das soluções de KMnO4 nos comprimentos de onda de 360 nm e 524 nm.

Concentração 360 nm 524 nm0,00017 0,61 0,0330,00034 1,046 0,0380,00051 1,508 0,040,00068 2,096 0,047

AMOSTRA 0,77 0,266

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.00050

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.45

f(x) = 971.710526315789 x + 0.0269078947368421R² = 0.994041978862251

Absorbância do KMnO4 - 360nm

Series2Linear (Series2)Linear (Series2)

Concentração mg/L

Abs

orbâ

ncia

Figura 7: Gráfico de curva analítica: concentração molar x absorbância do KMnO4 no comprimento de onda 360 nm.

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.00050

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1f(x) = 2341.44736842105 x + 0.0167105263157895R² = 0.995491692604845

Absorbância KMnO4 - 524nm

Series2Linear (Series2)

Concentração mg/L

Abs

orbâ

ncia

Figura 8: Gráfico de curva analítica: concentração molar x absorbância do KMnO4 no comprimento de onda 524 nm.

Tabela 6: Leituras das absorbâncias das soluções de KCr2O7 nos comprimentos de onda de 360 nm e 524 nm.

Concentração 360 nm 524 nm0,00008 0,097 0,1980,00012 0,141 0,2810,00020 0,237 0,5180,00040 0,41 0,943

AMOSTRA 0,697 0,285

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.00050

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.45

f(x) = 971.710526315789 x + 0.0269078947368421R² = 0.994041978862251

Absorbância do K2Cr2O7 - 360 nm

Series2Linear (Series2)

Concentração mg/L

Abs

orbâ

ncia

Figura 9: Gráfico de curva analítica: concentração molar x absorbância do K2Cr2O7 no comprimento de onda 360 nm.

Figura 10: Gráfico de curva analítica: concentração molar x absorbância do K2Cr2O7 no comprimento de onda 524 nm.

Cálculo das concentrações de cada analito presente na solução da

amostra utilizando as equações abaixo.

C1={ (ε2)λ2 .Aλ1 – (ε2)λ1 . Aλ2} / {[(ε1)λ1 . (ε2)λ2] – [(ε2)λ1 . (ε1)λ2]}

C2 ={(ε1)λ1 .Aλ2 – (ε1)λ2 . Aλ1} / {[(ε1)λ1 . (ε2)λ2] – [(ε2)λ1 . (ε1)λ2]}

0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.00080

0.0050.01

0.0150.02

0.0250.03

0.0350.04

0.0450.05

f(x) = 25.8823529411765 x + 0.0285R² = 0.958415841584159

Absorbância do K2Cr2O7 - 524 nm

Series2Linear (Series2)

CConcentração mg/L

Abs

orbâ

ncia

Analito Absortividade molar KMnO4

(2)

Absortividade molar K2CrO7

(1)

λ1 = 360 nm 1265,1 L. mol-1.cm-1 3125,2 L. mol-1.cm-1

λ2 = 524 nm 2524,6 L. mol-1.cm-1 18,985 L. mol-1.cm-1

Concentração do K2Cr2O7

C1= (2524,6 x 0,77) – (1265,1 x 0,266)/ (3125,2 x 2524,6) – (1265,1 x 18,985)

C1= 2,04 x 10-4 mol.L-1

Concentração do KMnO4

C2= (3125,2 x 0,266) – (18,985 x 0,77)/ (3125,2 x 2524,6) – (1265,1 x 18,985)

C2= 1,03 x 10-4 mol.L-1

5. CONCLUSÃO

Neste trabalho realizaram-se quatro experiências. Na primeira prática testou

a habilidade de construir gráficos de absorbância e transmitância em relação a

concentração, comprimento de onde, frequência e numero de ondas. Na

segunda discutiu-se construção de uma curva analítica espectrofotométrica a

partir de concentrações conhecidas Na terceira, determinou-se a concentração

de acetil salicílico a partir do método espectrofotométrico. Na quarta,

determinou-se simultaneamente a concentração de dicromato de potássio e do

permanganato de potássio.

Todos os experimentos foram realizados com êxito e com eles foi possível a

elucidação do métodos espectroscópicos e pode-se observar suas várias

aplicabilidades.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Coutrim, M. X; Aulas teóricas da disciplina QUI 346 – Química Analítica

Instrumental. Departamento de Química- UFOP. 2013.

Departamento de Química- UFOP. Roteiro de aulas práticas da disciplina QUI

346 – Química Analítica Instrumental. 2º/2011.

SKOOG, D.A.; HOLLER, F.J.; NIEMAN, T.A. – Princípios de Análise

Instrumental, Bookman, 6ª ed., Porto Alegre, 2009.