Transcript Aula_4_ Absorcao Molecular
Espectrofotometria de absorção molecular- UVVis
NATUREZA DA ENERGIA ELETROMAGNÉTICA
Forma de energia que se propaga no espaço a enormes velocidades, normalmente em linha reta
Características corpusculares ondulatórias e
PARÂMETROS ONDULATÓRIOS
PERÍODO (p, 1/
)
tempo requerido, em segundos, para a passagem de máximos ou mínimos sucessivos por um ponto fixo no espaço.
FREQÜÊNCIA (
)
ocorrem por segundo ciclos/s ou s -1 número de oscilações do campo que
1/p
depende da fonte
Hz ou
VELOCIDADE (v no meio
i )
velocidade com que a onda se move
v i =
no vácuo e no ar
c=3,00x10 8 m/s
PARÂMETROS ONDULATÓRIOS
COMPRIMENTO DE ONDA (
)
distância linear entre dois máximos ou mínimos sucessivos de uma onda
cm,
m, nm
NÚMERO DE ONDA (
,
)
número de ondas por centímetro de percurso no vácuo
cm -1
PARÂMETROS ONDULATÓRIOS
FEIXE MONOCROMÁTICO
feixe de radiação cujos raios têm comprimentos de onda idênticos
FEIXE POLICROMÁTICO
feixe de radiação constituído de raios de comprimentos de onda diferentes
PARÂMETROS CORPUSCULARES
A radiação eletromagnética é um conjunto de partículas (fótons) de determinada freqüência
A energia deste fóton é dada pela equação E = h
E = energia (unidade = erg) h = 6,624x10 -24 erg.s
= freqüência
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
É o arranjo ordenado das radiações conforme seus comprimentos de onda
O espectro foi dividido em várias regiões conforme a origem das radiações, as fontes e os instrumentos
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
Região Ultra-Violeta Afastado Ultra-Violeta Próximo Visível Infravermelho Próximo Infravermelho Médio Infravermelho Afastado Microondas Comprimento de Onda (nm) 10 - 200 200 - 380 380 - 780 780 - 3000 3000 - 30000 30000 - 300000 300000 - 1000000000
Joint Committee on Nomenclature in Applied Spectroscopy
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
300 Visível 800 Raios cósmicos Raios gama Raios X UV IR Microondas Ondas de rádio 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 1 10 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 Energia Comprimento de onda
ESPECTRO VISÍVEL
As radiações de 800 nm até 300 nm são detectadas pelo olho humano
Essas radiações também são chamadas de LUZ BRANCA
300 nm 800 nm
Interação da Radiação Eletromagnética com a Matéria
Não Quantizada
Reflexão
Refração
Dispersão
Espalhamento
Interação da Radiação Eletromagnética com a Matéria
Quantizada ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO
processo no qual energia eletromagnética transferida para átomos, íons ou moléculas que compõem a amostra é
Interação da Radiação Eletromagnética com a Matéria
ABSORÇÃO ATÔMICA
Absorção da energia eletromagnética por átomos espectros de linhas
transições eletrônicas de um ou mais elétrons
ABSORÇÃO MOLECULAR Absorção moléculas
da energia eletromagnética espectros de bandas por E t = Evibracional + Erotacional + Eeletrônica
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO ULTRAVIOLETA-VISÍVEL
Método baseado na medida da energia eletromagnética absorvida por soluções iônicas ou moleculares
Incidência da radiação monocromática sobre meio homogêneo b Io I
Refletida Absorvida Transmitida Io = Feixe incidente I = Feixe transmitido
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
A LEI DE LAMBERT “Quando a luz monocromática passa através de um meio transparente, a taxa de decréscimo da intensidade com a espessura do meio é proporcional à intensidade da luz.”
A LEI DE BEER
“
A intensidade do feixe de luz monocromática decresce exponencialmente à medida que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente.” Log Po/P =abc Lei de Lambert- Beer
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL T= transmitância
fração de radiação incidente e transmitida pela solução T = P/Po A= absorvância
logaritmo decimal da razão entre o poder radiante incidente e o transmitido
Relação entre transmitância e absorvância.
A= log Po/P= log 1/T A= - Log T
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
Relação entre absorvância e concentração A = abc =
bc a= absortividade (dependente de b e c) b= comprimento do caminho ótico c= concentração das espécies absorventes
= absortividade molar
respectivamente, moles/litro e cm unidades de c e b são,
LEI DE BEER
A radiação incidente é monocromática
As espécies absorventes comportam-se independentemente em relação ao processo de absorção
A absorção ocorre em um volume uniforme de secção transversal
O índice de refração da solução independe da concentração
Concentração menor que 10 -2 M ( < 10 -2 M )
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI DE BEER
0,300 0,200 0,100 0,000 0
Curva analítica
y = 0,0476x + 0,0016 R 2 = 0,9999 2 4
Concentração ( c )
6
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
DESVIOS DA LEI DE BEER
Não constância na relação A/C
Considerações feitas para dedução da lei não podem ser rigorosamente seguidas na prática
Índice de refração não permanece constante quando as concentrações são altas
Radiação não monocromática
DESVIOS DA LEI DE BEER
REAIS
Manifestam-se principalmente para valores elevados de concentração (C > 10 -2 M )
Interação entre os centros absorvente
Indice de refração
APARENTES
Químicos
Instrumentais
Componentes
Fonte de radiação( características) Radiação na faixa espectral desejada (emissão) Emissão estável Potência suficiente ( maior potência < amplificação do sinal) Filamento de tungstênio (375 a 2000 nm) Deutério (200 a 400 nm) Arco de xenônio (200 a 1000 nm)
Filtros e monocromadores Filtros de absorção (Isolam uma banda espectral ), largura espectral de 30 a 50 nm e transmitância máxima de 5 a 20 % . Vidros coloridos ou peliculas de gelatina contendo corantes. Filtros de interferência ( isolam faixa espectral mais estreita) Baseiam se nos fenômenos de interferência para isolar uma faixa espectral desejada.
Monocromadores Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)
Monocromadores Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)
Monocromadores Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)
Porta amostra- cubetas Cubetas- recipiente que contem a amostra Quartzo, silica fundida Região UV-Vis Vidro a base de borosilicatos Região Vis Forma e tamanho Retangulares (1,2 ,5 cm ) Cilíndricas ( usadas em instrumentos simples, devem ser colocadas sempre na mesma posição)
Detectores - Celula fotovoltaica Características- baixo custo, sem fonte externa de alimentação, sujeito a fadiga ( resposta decresce quando exposta a iluminação continua)
Detectores - Celula fototubo Características- Corrente gerada é diretamente proporcional ao poder radiante .Amplificação do sinal de resposta é facil
Detectores - Celula fotomultiplicadora Características- poder de amplificação alto implica que o poder radiante pode ser pequeno (potência radiante pode ser 200 vezes menor do que o do foto tubo)
VANTAGENS
aplicação extensiva a muitos elementos químicos instrumentação relativamente barata as amostras podem ser de natureza inorgânica ou orgânica disponibilidade de métodos simultâneos e contínuos intervalo de aplicação :10 -3 a 10 -6 M tempo gasto por análise: moderado Custo : relativamente baixo Tipo de amostras: sólidas liquidas e gasosas
Referências bibliográficas
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SKOOG.D.A,HOLLER,F.J.,NIEMAN,T. A . Princípios de Análise Instrumental, 5 a ed. Bookman,2002
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SKOOG.D., WEST,D.M.&HOLLER,F.J. Fundamentals of Analytical Chemistry, Saunders College Publ.t th Ed.NY,1996
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Harris,D.C. Análise Quimicas Quantitativa, 5 a ed. LTC editora,RJ,Brasil, 2001
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Cienfuegos,F.Vaitsman,D.Análise Instrumental, Editora Interciência, RJ,2000.